Характеристика біогенних елементів. Абіогенні елементи

Тема: Токсини. Екотоксиканти. Ксенобіотики.

Лекція № 6

Біогенні елементи, хімічні елементи, що постійно входять до складу організмів і мають певне біологічне значення. Перш за все це кисень (що становить 70% мас організмів), вуглець (18%), водень (10%), кальцій, азот, калій, фосфор, магній, сірка, хлор, натрій, залізо. Ці елементи входять до складу всіх живих організмів, складають їх основну масу і грають велику роль в процесах життєдіяльності. Багато елементів мають велике значення лише для певних груп живих істот (наприклад, бор необхідний для рослин, ванадій — для асцидій і т.п.). Вміст тих або інших елементів в організмах залежить не лише від їх видових особливостей, але і від складу середовища, їжі (зокрема, для рослин — від концентрації і розчинності тих або інших грунтових солей), екологічних особливостей організму і інших чинникі.

Біогенні елементи класифікують:

- органогени - елементи вміст яких становить приблизно 97% (С, Н, О, N, Р, S);

- елементи електролітного фону (Na, К, Ca, Mg, Сl);

- мікроелементи - елементи, що входять до складу активних центрів ферментів (переважно металоферменти, які утворюють d -елементи)

При порушенні потрапляння в організм того або іншого біогенного елементу виникають захворювання — біогеохімічні ендемії, наприклад зоб у людини при недоліку йоду у воді і їжі або чорна плямистість буряка при дифіциті. Елементи, що постійно містяться в організмах ссавців, за їх значенням можна розділити на 3 групи:

1. елементи, що входять до складу біологічно активних з'єднань (ферменти, гормони, вітаміни, пігменти), вони є незамінними;

2. елементи, фізіологічна і біохімічна роль яких мало з'ясована;

3. невідома.

Розглянемо деякі із біогенних елементів більш детально.

Кисень входить до складу всіх життєво важливих органічних речовин: білків,жирів, вуглеводів та ін. Без кисню неможливі численні й надзвичайно важливі життєві процеси, наприклад дихання, окислення амінокислот, жирів, вуглеводів. Поступаючи в кров людини, кисень з'єднується з гемоглобіном, утворюючи його оксид. З потоком крові це з'єднання надходить в капіляри, де легко дисоціює, при цьому кисень, що виділився, проникає через стінки капілярів в тканини. У тканинах кисень витрачається на окислення різних речовин. Ці реакції приводять в кінцевому результаті до утворення води, СO₂ та створення запасу енергії. Захисні функції організму (фагоцитарна функція) пов'язані з наявністю кисню.
Вуглець - біогенний елемент; його сполуки відіграють особливу роль у життєдіяльності рослинних і тваринних організмів. Вуглець складає основу всіх органічних сполук. Він володіє унікальною здатністю утворювати величезну кількість з'єднань, які можуть складатися практично з необмеженого числа атомів вуглецю.

Натрій бере участь у мінеральному обміні всіх живих організмів. Натрій в з'єднанні з калієм створює електролітичні середовище, в якому функціонують м'язові клітини і нервові закінчення. У запальних, дратівливих людей натрій засвоюється погано і швидко виводиться з організму, а у спокійних і доброзичливих, постійно відчуваються позитивні емоції так як цей мінерал засвоюється добре. Особливо важливо підтримувати стабільний баланс натрію тим людям, у яких діагностовано органічні ураження нирок або гіпертонія. Натрій бере участь в утворенні шлункового соку, регулює виділення нирками багатьох продуктів обміну речовин, активує ряд ферментів слинних залоз і підшлункової залози, а також більш ніж на 30% забезпечує лужні резерви плазми крові. Крім того, іони натрію сприяють набухання колоїдів тканин і це затримує воду в організмі.

Кальцій - біогенний елемент, постійно присутній в тканинах рослин і тварин. Важливий компонент мінерального обміну тварин і людини та мінерального живлення рослин, кальцій виконує в організмі різномані функції. У вигляді сульфату і карбонату кальцій утворює мінеральний компонент кісткової тканини. У м'яких тканинах людини масою 70 кг міститься 1 - 1,2 кг кальцію. У скелеті міститься 2 кг кальцію. Кальцій бере участь у роботі іонних каналів, що здійснюють транспорт речовин через біологічні мембрани, в передачі нервового імпульсу, запліднення. Кальцій безпосередньо бере участь у самих складних процесах, наприклад таких, як згортання крові, підтримання необхідного балансу між збудженням і гальмуванням кори головного мозку, розщеплення резервного полісахариду - глікогену, підтримання належної кислотно-лужної рівноваги усередині організму і нормальної проникності стінок кровоносних судин. Крім того, тривалий недістаток кальцію в їжі негативно позначається на збудливості серцевого м'яза і ритмі скорочень серця.

Вода найважливіше з'єднання водню в живому організмі. Основні функції води наступні:
1. Вода – розчин, що володіє високою питомою теплоємність, забезпечує підтримання сталості температури тіла. При перегріві тіла відбувається випаровування води з його поверхні. Через високу теплоту пароутворення цей процес супроводжується великими витратами енергії, внаслідок чого температура тіла знижується. Так підтримується тепловий баланс організму.

2. Вода підтримує кислотно-основну рівновагу організму. Більшість тканин та органів в основному складаються з води. Дотримання загального кислотно-основного балансу в організмі не виключає великої різниці в значеннях рН для різних органів і тканин. Важливим з'єднанням є пероксид водню Н₂O₂ (традиційна назва перекис водню). Н₂O₂ окисляє ліпідний шар мембран клітин, руйнуючи його.

Таким чином біогенні елементи беруть важливу участь у функціонуванні живих організмів.

Абіогенні елементи -елементи, які не утворюють сполук необхідних для життєдіяльності організмів.

Класифікація абіогенних елементів:

- нейтральні (індиферентні) - суттєво не впливають на життєдіяльність організмів;

- конкурентні - конкурують з біогенними елементами;

- агресивні - викликають порушення процесів життєдіяльності у дуже низьких концентраціях.

Також розрізняють наступні типи абіогенних елементів:

1) малотоксичні елементи (цинк та гафній);

2) токсичні елементи (скандій, вольфрам, осмій тощо);

3) високотоксичні елементи (кадмій та гідраргіум).

Дата добавления: 2014-01-04