Функции химических элементов в организмах

Элементы
1. Группы по количеству: макро-, микро-, ультрамикроэлементы.
2. Группы по свойствам и функциям. Место в периодической таблице.
3. Функции отдельных ионов.
Дополнительно:
4. Образование элементов в ядерных реакциях.
5. Избирательное накопление отдельных элементов некоторыми организмами.
6. Биогеохимические провинции – территории с определенным составом
элементов в горных породах, почвах и растениях. Исследования
биогеохимических провинций России (Советского Союза) проводил ученик
В.И.Вернадского, академик Александр Павлович Виноградов (он и ввел это
понятие).
1. Группы по количеству: макро-, микро-, ультрамикроэлементы.
Макро – больше 0,01% (12 штук):
Микро – 0,0001– 0,01% (ок 15 штук):
Рекомендуемая суточная доза потребления микроэлементов для человека
составляет менее 200 мг. Микроэлемент ≈ микронутриент
Ультрамикро – меньше 0,0001%
2. Группы по строению атома и химическим свойствам.
«Неметаллы» s- и p-элементы (O, C, H, N, P, S) участвуют в образовании
неорганических соединений (в том числе анионов кислородсодержащих
кислот) и всех органических соединений.
«Неметалл» Cl присутствует в виде ионов.
«Металлы» s-элементы (Na, K, Ca, Mg) присутствуют в виде ионов,
формируют клеточную среду, необходимы для поддержания структуры
многих белков.
«Металлы» d-элементы.
3. Таблица. Элементы живых организмов и их функции
(Беляев, с. 11-12, с дополнениями)
Элемент
Кислород
Симв. Сод.,
%
О
62
Функции




Входит в состав воды;
входит в состав анионов неорганических солей
(фосфатов, карбонатов, сульфатов, нитритов,
нитратов);
входит в состав почти всех органических веществ;
участвует в клеточном дыхании у аэробных
организмов - акцептор электронов (конечный



Углерод
С
20


Водород
Н
10



Азот
N
3



Кальций
Са
2,5



Фосфор
Р
1,0




Сера
S
0,25


Калий
К
0,25





окислитель);
выделяется в виде молекулярного кислорода при
фотосинтезе;
образует озон – сильный окислитель и
дезинфицирующее (бактерицидное) вещество;
образует опасные для клетки активные формы
(перекись водорода, супероксидный радикал и др.)
Входит в состав гидрокарбонатного иона,
Входит в состав минеральных скелетов многих групп
организмов (нерастворимый карбонат кальция),
Входит в состав всех органических веществ
Входит в состав воды
Входит в состав органических веществ; участвует в
процессах преобразования энергии (реакции
гидрирования – дегидрирования)
Входит в состав аммиака, ионов аммония, нитритного
и нитратного
Входит в состав оксида азота (II) – регулятора
процессов
Входит в состав многих органических веществ: всех
аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, АТФ,
некоторых углеводов (хитин), некоторых липидов
(лецитин, сфингомиелин), хлорофилла, гема в
белках, многих витаминов (В1, В2, В6, В12),
гормонов (адреналин, норадреналин),
нейромедиаторов (ацетилхолин, серотонин).
Входит в состав наружных скелетов животных /и
растений/ в форме карбоната,
Входит в состав внутренних скелетов и зубов
позвоночных (в виде гидроксиапатита), клеточной
стенки у растений,
необходим для свертывание крови, сокращения
мышечных волокон
Входит в состав фосфатных групп (анионов
фосфорной кислоты HPO42–, H2PO4– - вместе с
гидрокарбонатными ионами отвечают за буферные
свойства крови)
Входит в состав костной ткани и зубной эмали
Входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ.
Участвует в регуляции активности ферментов
(обратимое фосфорилирование –
дефосфорилирование при помощи ферментов киназ)
Входит в состав сульфатных, сульфитных и
сульфидных ионов,
Входит в состав 2 аминокислот (цистеин и метионин),
участвует в образовании дисульфидних связей при
образовании третичной структуры белков
Входит в состав некоторых витаминов.
Содержится в клетке только в виде ионов
Аактивирует ферменты белкового синтеза
обусловливает нормальный ритм сердечной
деятельности
участвует в процессах фотосинтеза

генерации биоэлектрических потенциалов (в т.ч.
нервного импульса)
Преобладающий отрицательный ион в организме
животных.
Компонент соляной к-ты в желудочном соке
Содержится в клетке только в виде ионов, участвует
в процессах фотосинтеза, генерации
биоэлектрических потенциалов (в т.ч. нервного
импульса), обусловливает нормальный ритм
сердечной деятельности.
Входит в состав молекул хлорофилла;
костей и зубов;
активирует энергетический обмен и синтез ДНК
(образует комплексное соединение с АТФ)
Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и
миоглобина,
участвует в биосинтезе хлорофилла,
в транспорте электронов (в процессах дыхания и
фотосинтеза)
Входит в состав гормонов щитовидной железы у
позвоночных и человека
Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных,
в состав некоторых ферментов, участвует в
процессах клеточного дыхания, кроветворения,
фотосинтеза, синтеза гемоглобина
Входит в состав или повышает активность нек.
Ферментов, участвует в развитии костей,
ассимиляции азота и фотосинтезе
Входит в состав некоторых ферментов
(нитроредуктаза), участвует в процессах связывания
атмосферного азота клубеньковыми бактериями
Входит в состав витамина В12. Участвует в фиксации
атмосферного азота клубеньковыми бактериями
Влияет на ростовые процессы растений, активирует
восстановительные ферменты дыхания
Входит в состав некоторых пептидаз, участвует в
синтезе растительных гормонов (ауксинов) и
гликолизе, в состав ферментов полимераз.
Входит в состав костей и эмали зубов
Хлор
Cl
0,2

Натрий
Nа
0,10


Магний
Mg
0,07



Железо
Fe
0,010,015

0,01



Йод
I
Медь
Cu
Марганец
Mn
-//-

Молибден
Мо
-//-

Кобальт
Со
-//-

Бор
В
-//-

Цинк
Zn
-//-

Фтор
Селен
Кремний
Хром
Ванадий
F
Se
Si
Cr
V
-//-





Следы 

Литература
1. Беляев и др. Общая биология. Учебник для 10-11 кл. М.: Просвещение.
2. Д.Мецлер. Биохимия. Т.1. М.: Мир, 1980.
3. Шапиро Я.С. Биологическая химия. М.: Вентана граф, 2011. - 272 с.