วัฏจักรของแมกนีเซียม: ลักษณะส่วนประกอบและความสำคัญ - สิ่งแวดล้อม - 2025

วงจรแมกนีเซียมเป็นกระบวนการ biogeochemical ที่อธิบายการไหลและการเปลี่ยนแปลงของแมกนีเซียมระหว่างดินและสิ่งมีชีวิต แมกนีเซียมพบได้ในธรรมชาติส่วนใหญ่ในหินปูนและหินหินอ่อน โดยการกัดเซาะจะเข้าสู่ดินซึ่งส่วนหนึ่งสามารถดูดซึมได้โดยพืชและผ่านพวกมันไปถึงใยอาหารทั้งหมด

แมกนีเซียมส่วนหนึ่งในสิ่งมีชีวิตกลับคืนสู่ดินเมื่อถูกขับออกจากสัตว์หรือโดยการย่อยสลายของพืชและสัตว์ ในดินเศษของแมกนีเซียมจะสูญเสียไปจากการชะล้างและเมื่อไหลบ่าลงสู่มหาสมุทร

ภาพ: การขาดแมกนีเซียมในปาล์มชนิดหนึ่ง ผู้แต่ง: Scot Nelson ที่ flickr.com

วัฏจักรของแมกนีเซียมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก การสังเคราะห์ด้วยแสงขึ้นอยู่กับมันเนื่องจากแร่ธาตุนี้เป็นส่วนสำคัญของโมเลกุลคลอโรฟิลล์ ในสัตว์มีความสำคัญในระบบประสาทและฮอร์โมนที่สมดุลของร่างกาย นอกจากจะเป็นฐานโครงสร้างของกล้ามเนื้อและกระดูกแล้ว

ลักษณะทั่วไป

แมกนีเซียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของ Mg เลขอะตอมของมันคือ 12 และมวลคือ 24.305

แมกนีเซียมบริสุทธิ์ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ พบว่าเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบของแร่ธาตุมากกว่า 60 ชนิดเช่นโดโลไมต์โดโลไมต์แมกนีไซต์บรูไซท์คาร์นาไลต์และโอลิวีน

แมกนีเซียมเป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบามีความแข็งแรงปานกลางมีสีขาวเงินและไม่ละลายน้ำ เป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์มากที่สุดเป็นอันดับ 7 ของเปลือกโลกและเป็นอันดับสามในน้ำทะเล

แมกนีเซียมถือเป็น 0.75% ของวัตถุแห้งของพืช เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลคลอโรฟิลล์จึงมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสง นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์น้ำมันและโปรตีนและในการทำงานของเอนไซม์ในการเผาผลาญพลังงาน

ส่วนประกอบ

วัฏจักรคาร์บอนของโลกสามารถเข้าใจได้ดีขึ้นหากมีการศึกษาว่าเป็นวัฏจักรที่เรียบง่ายกว่า 2 รอบซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กัน ได้แก่ แมกนีเซียมในสิ่งแวดล้อมและแมกนีเซียมในสิ่งมีชีวิต

แมกนีเซียมในสิ่งแวดล้อม

แมกนีเซียมพบได้ในความเข้มข้นสูงในหินปูนและหินหินอ่อน แมกนีเซียมส่วนใหญ่ที่มีอยู่ในดินมาจากการพังทลายของหินประเภทนี้ ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งของแมกนีเซียมในดินในปัจจุบันคือปุ๋ย

ในดินแมกนีเซียมเกิดขึ้นในสามรูปแบบ: ในสารละลายในรูปแบบที่ใช้แทนกันได้และในรูปแบบที่ไม่สามารถใช้แทนกันได้

แมกนีเซียมในสารละลายดินมีอยู่ในรูปของสารประกอบที่ละลายน้ำได้ แมกนีเซียมรูปแบบนี้สมดุลกับแมกนีเซียมที่แลกเปลี่ยนได้

แมกนีเซียมที่แลกเปลี่ยนได้คือแมกนีเซียมที่เกาะติดกับอนุภาคดินเหนียวและสารอินทรีย์ด้วยไฟฟ้าสถิต เศษส่วนนี้ร่วมกับแมกนีเซียมในสารละลายดินถือว่า Mg ที่มีอยู่สำหรับพืช

พบแมกนีเซียมที่ไม่สามารถแลกเปลี่ยนได้เป็นส่วนประกอบของแร่ธาตุหลักในดิน เป็นส่วนหนึ่งของโครงข่ายคริสตัลที่ประกอบเป็นฐานโครงสร้างของซิลิเกตในดิน

เศษส่วนนี้ไม่สามารถใช้ได้กับพืชเนื่องจากกระบวนการย่อยสลายของแร่ธาตุในดินเกิดขึ้นเป็นระยะเวลานาน

แมกนีเซียมที่มีอยู่ในดินจะสูญเสียไปจากการชะล้างสูงกว่าในพื้นที่ที่มีฝนตกชุกและในดินที่มีพื้นทราย แมกนีเซียมสูญเสียไปจากการชะล้างลงสู่มหาสมุทรเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของน้ำทะเล

การสูญเสียแมกนีเซียมที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งในดินคือการเก็บเกี่ยว (ในการเกษตร) ชีวมวลนี้ถูกใช้นอกพื้นที่การผลิตและไม่กลับคืนสู่ดินในรูปของสิ่งขับถ่าย

แมกนีเซียมในสิ่งมีชีวิต

แมกนีเซียมที่พืชดูดซึมจากดินเป็นไอออนบวกที่มีประจุบวกสองชนิด (Mg ²⁺ ) การดูดซึมเกิดขึ้นผ่านสองกลไก: การดูดซึมแบบพาสซีฟและการแพร่กระจาย

85% ของแมกนีเซียมเข้าสู่พืชผ่านการดูดซึมแบบพาสซีฟขับเคลื่อนโดยกระแสคายหรือการไหลของมวล แมกนีเซียมส่วนที่เหลือจะเข้าสู่การแพร่กระจายการเคลื่อนที่ของไอออนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า

แมกนีเซียมที่ดูดซึมโดยเซลล์นั้นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของมันในสารละลายดิน ในทางกลับกันก็ขึ้นอยู่กับความอุดมสมบูรณ์ของไพเพอร์อื่น ๆ เช่นแคลิฟอร์เนีย^{2 +} , K ⁺ , Na ⁺และ NH ^{4 +}แข่งขันกับ Mg 2+

สัตว์จะได้รับแมกนีเซียมเมื่อกินพืชที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุนี้ แมกนีเซียมส่วนหนึ่งจะสะสมอยู่ในลำไส้เล็กและส่วนที่เหลือจะถูกขับออกเพื่อกลับสู่ดิน

ในเซลล์ความเข้มข้นระหว่างหน้าและในระบบของแมกนีเซียมอิสระจะถูกควบคุมผ่านการไหลของมันผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาตามความต้องการการเผาผลาญของเซลล์เอง

สิ่งนี้เกิดขึ้นโดยการรวมกลไกของการอู้อี้ (การขนส่งไอออนไปยังที่เก็บหรือช่องว่างภายนอกเซลล์) และการบัฟเฟอร์ (การจับไอออนกับโปรตีนและโมเลกุลอื่น ๆ )

ความสำคัญ

วัฏจักรของแมกนีเซียมเป็นกระบวนการที่จำเป็นสำหรับชีวิต กระบวนการที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งสำหรับทุกชีวิตบนโลกการสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับการไหลของแร่ธาตุนี้

วัฏจักรของแมกนีเซียมมีปฏิสัมพันธ์กับวัฏจักรทางชีวเคมีอื่น ๆ โดยมีส่วนร่วมในสมดุลทางชีวเคมีขององค์ประกอบอื่น ๆ เป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรแคลเซียมและฟอสฟอรัสและเกี่ยวข้องกับกระบวนการเสริมสร้างและตรึง

ความสำคัญของแมกนีเซียมในสิ่งมีชีวิต

ในพืชแมกนีเซียมเป็นส่วนโครงสร้างของโมเลกุลคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นสาเหตุที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสงและในการตรึง CO ₂เป็นโคเอนไซม์ นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตและโปรตีนรวมถึงการสลายคาร์โบไฮเดรตเป็นกรดไพรูวิก (การหายใจ)

ในทางกลับกันแมกนีเซียมมีฤทธิ์กระตุ้นกลูตามีนซินเตเทสซึ่งเป็นเอนไซม์ที่จำเป็นในการสร้างกรดอะมิโนเช่นกลูตามีน

ในมนุษย์และสัตว์อื่น ๆ แมกนีเซียมไอออนมีบทบาทสำคัญในการทำงานของโคเอนไซม์ มีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างสารสื่อประสาทและเซลล์ประสาทและในการเปลี่ยนขั้วของเซลล์ประสาท นอกจากนี้ยังส่งผลต่อสุขภาพของแบคทีเรียในลำไส้

ในทางกลับกันแมกนีเซียมจะเข้าไปแทรกแซงระบบกล้ามเนื้อและกระดูก มันเป็นส่วนสำคัญขององค์ประกอบของกระดูก มันขัดขวางการผ่อนคลายของกล้ามเนื้อและมีส่วนร่วมในการควบคุมอัตราการเต้นของหัวใจ

อ้างอิง

1. Campo, J. , JM Maass, V J. Jaramillo และ A. MartínezYrízar (2000) การขี่จักรยานแคลเซียมโพแทสเซียมและแมกนีเซียมในระบบนิเวศป่าแห้งเขตร้อนของเม็กซิกัน ชีวเคมี 49: 21-36.
2. Nelson, DL และ Cox, MM 2007. Lehninger: Principles of Biochemistry Fifth Edition. รุ่น Omega บาร์เซโลนา 1286 น.
3. Quideau, SA, RC Graham, OA Chadwick และ HB Wood (1999) การปั่นจักรยานทางชีวเคมีของแคลเซียมและแมกนีเซียมโดย Ceanothus และ Chamise วารสาร Soil Science Society of America 63: 1880–1888
4. Yabe, T. และ Yamaji, T. (2011) อารยธรรมแมกนีเซียม: แหล่งพลังงานทางเลือกใหม่สู่น้ำมัน กองบรรณาธิการ Pan Stanford สิงคโปร์. 147 น.
5. ผู้ร่วมให้ข้อมูล Wikipedia (2018, 22 ธันวาคม). แมกนีเซียมในชีววิทยา ใน Wikipedia สารานุกรมเสรี สืบค้น 15:19 28 ธันวาคม 2018 จาก wikipedia.org.
6. Göran I. Ågren, Folke และ O. Andersson (2012) ระบบนิเวศบนบก: หลักการและการประยุกต์ใช้. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์