Биогенные элементы

Биогенные элементы

В человеческом организме непрерывно образуются невообразимое множество различных химических соединений. Часть из синтезированных соединений используется в качестве строительного материала или источника энергопитания и обеспечивает организму рост, развитие и жизнедеятельность; другая же часть, которую можно рассматривать как шлаки или отходы, выводится из организма.

В обмене веществ участвуют и неорганические и органические вещества. Химические элементы, которые образуют эти вещества, называются биогенными элементами. Достоверно биогенными считаются около 30 элементов.

Биогенные элементы делят на три группы

 

 Микроэлементы

 

Макроэлементы

 

Ультрамикроэлементы.

 Макроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме выше 10-2 %. К ним относятся кислород, углерод, водород, азот, кальций, фосфор, калий, натрий, магний, сера и хлор.

Микроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме находится в пределах от 10-3 до 10-5 %. К ним относятся железо, марганец, йод, цинк, кремний, медь, селен, бор, молибден, фтор, хром, кобальт, ванадий, германий.

 Ультрамикроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме ниже 10-5 %. К ним относятся алюминий, никель, олово, литий, свинец, бром, ртуть, мышьяк, кадмий, серебро, золото.

Биогенные элементы участвуют в ферментативных реакциях организма, регулируют осмотические процессы, являются основными частями буферных систем и регуляторами проницаемости биологических мембран. 

Среди биогенных элементов особое место занимают элементы-органогены, которые образуют важнейшие вещества организма - воду, белки, углеводы, жиры, витамины, гормоны и другие. К органогенам относятся 6 химических элементов: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера.

К числу биогенных элементов относится ряд металлов, среди которых особенно важные биологические функции выполняют 10 так называемых «металлов жизни». Этими металлами являются кальций, калий, натрий, магний, железо, цинк, медь, марганец, молибден, кобальт .

Кроме 10 «металлов жизни» к числу биогенных элементов относят еще несколько металлов, например, олово, литий, хром и некоторые другие.

Декада	Массовая доля, W	Химические элементы
I	101	O, H
II	100 - 101	C, N, Ca
III	10 -1 - 100	S, P, Ni, K
IV	10 -2 - 10-1	Mg, Fe, Na, Cl, Al, Zn
V	10 -3 - 10-2	Cu, Br, I (?), Mn, B
VI	10 -4 - 10 -3	As, F, Pb (?), Ti, V, Cr, Ni, Sr, Li
VII	10 -5 - 10 -4	Ag, Co, Ba, Rb (?), Sn, Mo
VIII	10 -6 - 10 -5	Au (?)
IX	10 -7 - 10-6	Hg
XIII	10 -12 - 10 -11	Ra

 

Содержание химических элементов в живом веществе 
(по В. И. Вернадскому)

 

Массовая доля W, %	Химические элементы, Э (мас. доля, %)
10 и более	O (62), C (21), H (10)
1 - 10	N (3), Ca (2), P (1)
0,01 - 1	K (0.23), S (0.16), Cl (0.1), Na (0.08), Mg (0.027)
10 -3 - 10-2	Fe (0.01)
10 -4 - 10 -3	Zn, Sr
10 -5 - 10 -3	Cu, Co, Br, Cs, Si
10 -5 - 10 -4	I
10 -6 - 10-3	Mn, V, B, Cr, Al, Ba
10 -7 - 10-4	Mo, Pb, Ti
10 -6- 10 -5	Be, Ag
10 -7- 10 -5	Ni, Ga, Ge, As, Hg, Bi
10 -7 - 10 -6	Th
10 -12 - 10-4	Ru

 

Содержание химических элементов в организме человека

  

В чем же принципиальное различие в поведении  
макро- и микроэлементов в организме?

Макроэлементы сконцентрированы, как правило, в одном типе тканей живого организма. Микроэлементы неравномерно распределены между тканями и часто обладают сродством к определённому типу тканей и органов. Содержание макроэлементов в организме достаточно постоянно, но даже сравнительно большие отклонения от нормы совместимы с жизнедеятельностью организма. Напротив, уже незначительные отклонения содержания микроэлементов от нормы вызывают тяжёлые заболевания.  

Ещё одно различие в характере макро- и микроэлементов проявляется в том, что макроэлементы, как правило, входят в организме в состав органических соединений, тогда как микроэлементы либо образуют сравнительно простые неорганические соединения, либо входят в состав комплексных (координационных) соединений в качестве активных центров.

 Академик К. Б. Яцимирский назвал комплексообразующие микроэлементы «организаторами жизни».

РОЛЬ КИСЛОРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Содержание кислорода в организме взрослого человека составляет около 62% от общей массы тела. Главной функцией молекулярного кислорода в организме является окисление различных соединений.  Вместе с водородом кислород образует воду, содержание которой в организме человека в среднем составляет около 55-65%. Кислород входит в состав белков, нуклеиновых кислот и других жизненно-необходимых компонентов организма. Кислород необходим для дыхания, окисления жиров, белков, углеводов, аминокислот, а также для многих других биохимических процессов.

 

 РОЛЬ УГЛЕРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

УГЛЕРОД - важнейший биогенный элемент, составляющий основу жизни на Земле, структурная единица огромного числа органических соединений, участвующих в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности. В организм человека углерод поступает с пищей . Общее содержание углерода достигает около 21% . Столь существенная физиологическая роль углерода определяется тем, что этот элемент входит в состав всех органических соединений и принимает участие практически во всех биохимических процессах в организме.

 РОЛЬ ВОДОРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

  
Вода важнейшее соединение водорода в живом организме. Основные функции воды следующие:

Вода, обладающая высокой удельной теплоемкостью, обеспечивает поддержание постоянства температуры тела.

 Вода поддерживает  кислотно-основное равновесие организма.

 РОЛЬ КАЛИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Калий - обязательный участник многих обменных процессов. Важное значение имеет калий в поддержании автоматизма сокращения сердечной мышцы - миокарда; обеспечивает выведение ионов натрия из клеток и замену их ионами калия, что в свою очередь сопровождается выведением избыточной жидкости из организма. Общее содержание калия в организме человека составляет 160-250 г.

РОЛЬ СЕРЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

  
Сера в организме человека - непременная составная часть клеток, тканей органов, ферментов, гормонов, в частности, инсулина важнейшего фермента поджелудочной железы и серосодержащих аминокислот; обеспечивает пространственную организацию молекул белков, необходимую для их функционирования, защищает клетки, ткани и пути биохимического синтеза от окисления, а весь организм - от токсического действия чужеродных веществ. Содержание серы в теле  человека - около 0,16% 

РОЛЬ КАЛЬЦИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Кальций непосредственно участвует в самых сложных процессах, например, таких, как свертываемость крови; регуляция внутриклеточных процессов; регуляция проницаемости клеточных мембран; регуляция процессов нервной проводимости и мышечных сокращений; поддержание стабильной сердечной деятельности; формирование костной ткани, минерализация зубов.

Кальций является важной составляющей частью организма; его общее содержание около 1,4% .В организме кальций распределен неравномерно: около 99% его количества приходится на костную ткань и лишь 1% содержится в других органах и тканях.

Все живые организмы имеют тесный контакт с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствует питание и потребляемая вода. Все элементы в большей или меньшей степени необходимы для организма человека и в целом !