Одним из основных общих признаков живых организмов является единство их элементарного состава. Независимо от того, к какому царству, типу или классу принадлежит то или иное живое существо, в состав его тела входят одни и те же, так называемые универсальные химические элементы. Сходство в химическом составе разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения. В зависимости от содержания все химические элементы, входящие в состав живой природы, разделяют на несколько групп.
Макроэлементы. I группа. Главными компонентами всех органических соединений, выполняющих биологические функции, являются водород, углерод, кислород и азот. На долю этих химических элементов приходится 98% от массы живых клеток.
II группа. К группе макроэлементов также относятся фосфор, сера, калий, магний, натрий, кальций, железо, хлор.
1. Натрий, калий, хлор обеспечивают возникновение и проведение электрических импульсов в нервной ткани.
2. Натрий, калий, кальций поддерживают нормальный сердечный ритм.
3. Магний входит в состав хлорофилла у растений, а в животном организме участвует в формировании ферментов, необходимых для нормального функционирования нервной, мышечной, костной систем.
4. Сера входит в состав нуклеиновых кислот.
5. Фосфор является компонентом всех мембранных структур.
Микроэлементы. Микроэлементы — химические элементы, входящие в состав организмов в ничтожно малых количествах и необходимые для нормальной жизнедеятельности. Микроэлементы поступают в организм человека и животных с продуктами питания и питьевой водой. Ниже приведены примеры патологических явлений, наблюдаемых в организме при недостатке микроэлементов:
1. Кобальт - Анемия, потеря веса;
2. Марганец - Стерильность, нарушение костеобразования;
3. Цинк - Нарушение роста, выпадение волос;
4. Селен – возникновение раковых заболеваний;
5. Бор – отмирание верхушечных почек, цветов, завязей.
Ультрамикроэлементы. Существует группа химических элементов, которые содержатся в организме в ничтожно малом количестве: золото, серебро, бериллий. Физиологическая роль их не установлена.
Вода. Содержание воды в клетке — от 40 до 98% ее массы. Роль воды в клетке:
1. Обеспечение упругости клетки. Последствия потери клеткой воды — увядание
листьев, высыхание плодов;
2. Ускорение химических реакций за счет растворения веществ в воде;
3. Обеспечение перемещения веществ: поступление большинства веществ в клетку и удаление их из клетки в виде растворов;
4. Обеспечение растворения многих химических веществ (ряда солей, Сахаров);
5. Участие в ряде химических реакций;
6. Участие в процессе теплорегуляции благодаря способности к медленному нагреванию и медленному остыванию.
Минеральные соли. Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы (К+, Na+, Са2+, Mg:+, NH4+) и анионы (С1, Н2Р04 -,НР042-, НС03 -,NO32--, SO4 2-). Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.
1. Анионы слабых кислот участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса клетки.
2. Анионы фосфорной кислоты необходимы для синтеза главной энергетической 3. молекулы – АТФ и нуклеиновых кислот (РНК и ДНК)
4. Угольная кислота и ее анионы поддерживают внеклеточную среду (плазма крови)
5. Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке, в процессах мышечного сокращения, свертывании крови и др.