Биогенные элементы
Биогенные элементы, химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение. Прежде всего это кислород (составляющий 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), кальций, азот, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, железо. Эти элементы входят в состав всех живых организмов, составляют их основную массу и играют большую роль в процессах жизнедеятельности. Успехи аналитической химии и спектрального анализа расширили перечень Б. э.: находят всё новые элементы, входящие в состав организмов в малых количествах (микроэлементы), и открывают биологическую роль многих из них. В. И. Вернадский считал, что все химические элементы, постоянно присутствующие в клетках и тканях организмов в естественных условиях, вероятно, играют определенную физиологическую роль. Многие элементы имеют большое значение только для определённых групп живых существ (например, бор необходим для растений, ванадий - для асцидий и т.п.). Содержание тех или иных элементов в организмах зависит не только от их видовых особенностей, но и от состава среды, пищи (в частности, для растений - от концентрации и растворимости тех или иных почвенных солей), экологических особенностей организма и других факторов (табл. 1). При нарушении поступления в организм того или иного Б. э. возникают заболевания - биогеохимические эндемии, например зоб у человека при недостатке иода в воде и пище или чёрная пятнистость свёклы при нехватке бора (см. Биогеохимические провинции).Элементы, постоянно содержащиеся в организмах млекопитающих, по их изученности и значению можно разделить на 3 группы (табл. 2): элементы, входящие в состав биологически активных соединений (ферменты, гормоны, витамины, пигменты) (I), они являются незаменимыми; элементы, физиологическая и биохимическая роль которых мало выяснена (II) или неизвестна (III).
Табл. 1. - Содержание химических элементов в организмах, в мг на 100 г сухого вещества (ср. данные; по Bowen, 1966) Химический элемент Растения Животные Бактерии морские Наземные морские наземные
С 34500 45400 40000 46500 54000
O 47000 41000 40000 18600 23000
N 1500 3000 7500 10000 9600
H 4100 5500 5200 7000 7400
Ca 1000 1800 150-2000 20-8500 510
Mg 520 320 500 100 700
Na 3300 120 400-4800 400 460
K 5200 1400 500-3000 740 11500
P 350 230 400-1800 1700-4400 3000
S 1200 340 500-1900 500 530
Cl 470 200 500-9000 280 230
Si 150-2000 20-500 7-100 12-600 18
Fe 70 14 40 16 25
Cu 1 1,4 0,4-5 0,24 4,2
Zn 15 10 0,6-150 16 -
Cd 0,04 0,06 0,015-0,3 £0,05
Sr 26-140 2,6 2-50 1,4
F 0,45 0,05-4 0,2 15-50
Br 74 1,5 6-100 0,6
I 3-150 0,042 0,1-15 0,043
Mn 5,3 63 0,1-6 0,02 3
Co 0,07 0.05 0,05-0,5 0,003
Ni 0,3 0,3 0,04-2,5 0,08
Cr 0,1 0,023 0,02-0,1 0,0075 Мо 0,045 0,09 0,06-0,25 <0,02
Se 0,08 0,02 - 0,17
V 0,2 0,16 0,014-0,2 0,015
B 12 5 2-5 0,05
Al 6 50(0,05-400) 1,5 0,4-10
Be 0,0001 <0,01 - 0,00003-0,0002
Ba 3 1,4 0,02-0,3 0,075
Li 0,5 0,01 0,1 <0,002
Rb 0,74 2 2 1,7
Cs 0,007 0,02 - 0,0064
Ti 1,2-8 0,1 0,02-2 <0,02
Ga 0,05 0,006 0,05 <0,0006
As 3 0,02 0,0005-0,03 <0,02
Ag 0,025 0,006 0,3-1,1 0,0006(?)
Au 0,0012 <0,00005-0,0002 0,00003-0,0008 0,000023(?)
Hg 0,003 0,0015 - 0,0046
Zr £2 0,064 0,01-0,1 <0,03
Sn 0,1 <0,03 0,02-2 <0.015
Sb - 0,006 0,02 0,0006
La 1 0,0085 0,01 0,00001
W 0,0035 0,007 0,00005-0,005 (?)
Pb 0,84 0,27 0,05 0,2
Bi - 0,006 0,004-0,03 0,0004
U - 0,0038 - 0,0013
Hf <0,04 <0,001 - 0,004
Табл. 2. - Содержание химических элементов в организме млекопитающих Содержание элементов, в % на сухоевещество (порядок величин) Группы элементов I II III незаменимые роль мало выяснена роль неизвестна
101 - 100
О, C, H, N, Ca
100 - 10-1
Р, К, Cl, S, Na
10-1 - 10-2
Mg
10-2 - 10-3
Zn, Fe Sr
10-3 - 10-4
Cu
Cd, Br
Li, Cs
10-3 - 10-5 I
F
Sn
10-4 - 10-5
Mn, V
В, Si
Al, Ba, Cr
10-4 - 10-6
Mo
Rb
10-4 - 10-7 Be
Ag
10-5 - 10-6
Co
Ni
Ga, Ce, As, Hg, Pb, Bi, Ti
10-5 - 10-7
Se
Sb, U
10-6 - 10-7
Th
10-11 - 10-12
Ra
Некоторые другие химические элементы также обнаружены в составе тех или иных организмов, но концентрация их в тканях и органах и их биологическая роль не изучены.
? В. В. Ковальский.