2015-02-04
21563
Биогенные элементы – это химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Биогенные элементы необходимы для существования и жизнедеятельности живых организмов.
Основу живых систем составляют шесть элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера. Эти элементы называют органогенами; их суммарное содержание в живых организмах превышает 97 % (по массе). Однако перечень биогенных элементов не исчерпывается лишь органогенами. К числу важнейших биогенных элементов относятся также хлор, калий, натрий, магний, кальций, железо, цинк, медь, марганец, ванадий, молибден, бор, кремний, селен, фтор, бром, йод и некоторые другие элементы.
По количественному содержанию в организме биогенные элементы делятся на макро-, микро- и ультрамикроэлементы.
Макроэлементы – это элементы, массовая доля которых в живых организмах превышает 0,01 % (кислород, углерод, водород, азот, фосфор, сера, кальций, магний, натрий, хлор). Содержание микроэлементов в организме составляет 10–5–10–3 масс. %; микроэлементами являются фтор, бром, йод, мышьяк, стронций, барий, медь, кобальт. Элементы, массовая доля которых в организме менее 10–5 %, называют ультрамикроэлементами (ртуть, золото, уран, торий, радий и др.). Часто микроэлементы и ультрамикроэлементы объединяют в одну группу. В таблице 1.1 приведены данные о содержании ряда химических элементов в организме человека [1, с.210].
|
|
|
Таблица 1.1 – содержание некоторых химических элементов в организме человека
| Группа | Массовая доля w (%) | Химические элементы |
| Макроэлементы | w ³ 10 | O(62 %); C(21 %); H(10 %) |
| 1 ≤ w < 10 | N (3 %); Ca (2 %); P (1 %) | |
| 10–2 ≤ w < 1 | K (0,23 %); S (0,16 %); Cl (0,1 %); Na (0,08 %); Mg (0,027 %); Fe (0,01 %) | |
| Микроэлементы | 10–3 ≤ w < 10–2 | Zn; Sr |
| 10–4 ≤ w < 10–3 | Cu; Co; Br; Cs; Si | |
| 10–5 ≤ w < 10–4 | Mn; V; B; Cr; Al; Ba | |
| 10–5 ≤ w < 10–3 | I | |
| Ультрамикроэлементы | 10–6 ≤ w < 10–5 | Ni; Ga; Ge; As; Hg; Bi |
| 10–7 ≤ w < 10–6 | Th | |
| 10–7 ≤ w < 10–5 | Se; Sb; U |
Недостаток данной классификации заключается в том, что она отражает лишь содержание элементов в живых организмах, но не указывает на биологическое значение того или иного элемента.
По значимости для жизнедеятельности организма химические элементы можно разделить на 3 группы:
1 – жизненно необходимые (незаменимые) элементы – постоянно содержатся в организме человека и животных, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов (C; H; O; N; P; S; Cl; I; K; Na; Mg; Ca; Mn; Fe; Co; Cu; Zn; Mo; V). Их дефицит приводит к нарушению нормального функционирования организма.
2 – примесные элементы, постоянно находящиеся в организме; эти элементы постоянно содержатся в организме человека и животных (Ga; Sb; Sr; Br; F; B; Be; Li; Si; Sn; Cs; Al; Ba; Ge; As; Rb; Pb; Ra; Bi; Cd; Cr; Ni; Ti; Ag; Th; Hg; U; Se), однако их биологическая роль малоизучена или неизвестна.
|
|
|
3 – примесные элементы, обнаруживаемые в организме (микропримесные элементы) – данные о содержании этих элементов (Sc; Tl; In; La; Pr; Sm; W; Re; Tb и др.) и их биологической роли в настоящее время отсутствуют.
Как следует из вышеизложенного, перечислить точно все биогенные элементы невозможно из-за сложности определения очень маленьких концентраций микроэлементов и выяснения их биологических функций. В настоящее время известно, что в организме человека и животных обнаруживается свыше 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева; около 50 из них присутствуют постоянно, т.е. являются биогенными. Развитие аналитической химии и, в частности, спектрального анализа позволяет расширить перечень биогенных элементов и установить биологическое значение многих из них.
