- 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 | Растения | Животные | Бактерии || элемент |--------------------------------------------------------------------------------------------------| || | 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— | 0,00003— | 0,000023(?) | || | | 0,0002 | 0,0008 | | ||---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| 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 | Группы элементов || элементов, в % на сухое |---------------------------------------------------------------------------------------------------------|| вещество (порядок | I | II | III || величин) |---------------------------------------------------------------------------------------------------------|| | 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.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
