Составитель О.П.Тарасова
Биогенные элементы
Круговорот химических элементов изучает
геохимия |
биогеохимия |
Биосфера (Вернадский)
Окружающая |
|
|
|
Живая природа |
|
|
|||
неживая среда |
|
|
человек, флора, |
|
|
|
|||
(земная кора, атмосфера, |
|
фауна |
||
гидросфера) |
|
|
||
Биогенные элементы
– это элементы, необходимы для
построения и жизнедеятельности клеток организма
Установлена биогенность 24 элементов:
1) 6 органогенов Н С О N S P |
- 97,3 % |
2) 10 металлов жизни: K Na Ca Mg Fe Cu Zn
Mn Mo Со |
- 2,4 % |
Критерии биогенности |
|
|
|
|||||
|
|
|
||||||
1. Распространенность в природе |
|
|
|
|||||
Чем больше в природе, тем |
содержание |
|
|
|||||
|
||||||||
элемента в организме: |
|
|
|
|
|
|||
Содержание |
Н |
О |
С |
N |
Р |
S |
|
Ca |
Земная кора |
1 |
49 |
0,35 |
0,04 |
1 |
0,1 |
3,25 |
|
In vivo |
10 |
62 |
21 |
3,1 |
1 |
0,16 |
1,4 |
|
Биологическое концентрирование -
извлечение и содержания по сравнению с
окружающей cредой (С, N)
Критерии биогенности
2. Растворимость в воде (по Виноградову)
Хорошая растворимость усвоения
содержания элемента в организме (органогены)
↓Растворимости соединений ↓содержания
Содержание % |
Si |
Al |
|
|
|
Земная кора |
27 |
7,5 |
In vivo |
10-5 |
10-5 |
Критерии биогенности
3. Размеры атома
порядкового № Rатома
ПСЭ |
1) ↓ ω% содержания |
|
2) токсичности |
4. Способность приобретать устойчивую
электронную конфигурацию
К, Na, Ca, Cl in vivo существуют в виде ионов
Nа |
-1e |
Na+ |
1s2 2s2 2p6 3s1 |
1s2 2s2 2p6 устойчивая оболочка |
|
Cl |
+1e |
Cl- |
3s2 3p5 |
3s2 3p6 |
устойчив |
5. Способность образовывать прочные,
разнообразные, но лабильные связи 
Катионы Ме+ ионные, донорно-акцепторные 
Неметаллы-органогены ионные, ковалентные Уникальность органогена № 1 (С) простые,
кратные связи С-цепи, циклические вещества
In vivo
Условия реакций: свет, O2, H2O, t0, ферменты Легкий разрыв связи новая связь - лабильность
6. Способность к комплексообразованию
d-элементы – Ме жизни: Fe, Cu, Co, Mn, Zn c биогенными лигандами гемоглобин,
ферменты, витамины, гормоны
|
Классификация биогенных |
||
|
элементов |
|
|
1. |
По строению внешнего электронного уровня |
||
|
s |
p |
d- элементы |
Ме I и IIA группы III –VII группа |
Ме побочных подгрупп |
||
2. |
По биороли |
|
|
|
жизненно-необходимые (дефицит нарушение |
||
|
жизнедеятельности - 20 (органогены +Ме жизни + Наl) |
||
|
примесные (роль мало выяснена) Ba, Ag, Se, As |
||
3. |
По содержанию |
|
|
|
макро ω > 10-2% |
микро ω < 10-2% |
|
|
органогены |
|
d-элементы |
|
Са Na K Mg |
F Br |
|
|
Функции макроэлементов
1. Строительная (построение тканей, органов) 
2. Поддержание гомеостаза:
осмотического (постоянство осм) КОС (рН среды)
водно-электролитного металло-лигандного
3. Создание биопотенциалов (мембранный, диффузный)
Синергизм – сходство функций, усиление действия
(Са и Mg – построение костей) Антагонизм – противоположное действие, один
ослабляет действие другого
(Sr вместо Са хрупкость костей)
Функции микроэлементов
1. Ферментативная (все d-элементы) |
||
Fe |
ЦХ(дыхание) |
|
|
каталаза |
в основе Fe+2 ↔ Fe+3 |
|
пероксидаза |
|
Сu |
4ЦХОСu+1 +O2 +4H+ ↔ 4ЦХОСu+2 + 2H2O |
|
|
дыхание |
|
Zn |
карбоангидраза СО2 + H2O ↔H2 СО3 |
|
|
карбоксипептидаза (гидролиз –СО-NH-) |
|
Mn |
аргиназа (образование мочевины из |
|
|
|
аргинина) |
фосфоглюкомутаза (глюкоза-1-фосфат ↔
глюкоза-6-фосфат)