Химия \ Биохимия

Химический состав живых организмов, потребности в веществах и энергии, страница 3

Понятие «токсичные элементы» не имеет права на существование, так как избыток любого химического элемента в человеческом организме приводит к патологии. Это касается элементов всех групп, даже первоэлементов. Печально известная синильная кислота имеет формулу HCN, т. е. представляет собой соединение трех органогенов. Следовательно, речь можно вести только о токсичной концентрации либо о токсичных соединениях того или иного элемента.

Кроме биогенных элементов существуют абиогенные, которые подразделяются на три подгруппы (таблица 2). К первой можно отнести элементы-нейтралы типа алюминия, титана и рубидия, относительно высокие концентрации которых организм переносит достаточно безболезненно. Поскольку на ранних этапах эволюции органического мира организмы имели возможность столкнуться с их высокой концентрацией во внешней среде (древнем океане и литосфере), в течение сотен миллионов лет они выработали механизмы толерантности.

Эволюционно более «молодые» элементы, имеющие в основном вулканическое происхождение, а также появившиеся в самые последние годы техногенные (ртуть, висмут, осмий и т. д.), к высоким концентрациям которых во внешней среде организмы не в состоянии были приспособиться на протяжении жизни ограниченного числа поколений, относят ко второй группе агрессивных абиогенных элементов.

Существует третья подгруппа элементов-конкурентов: барий, стронций и др. Они были широко представлены  в древнем океане, составляя скелетную основу некоторых форм жизни, а после выхода

Таблица 2

Биогенная классификация химических элементов []

 Тип

Группа

Название

Примечание

Первоэлементы

Водород, углерод, кислород, азот,

фосфор, сера

Каркасные элементы органических молекул. Составляющие большинства аминокислот

Непременные участники белковых молекул, ДНК и РНК. Создатели первичной, доклеточной жизни

Биогенные

Макроэлементы

Калий, натрий, кальций, магний, хлор, кремний.

Элементы буферной системы первых одноклеточных организмов и клеточного потенциала. Первые элементы скелетного аппарата простейших организмов

Эссенциальные микроэлементы

Железо, медь, цинк, марганец, хром, селен, молибден, йод, кобальт, фтор.

Включились в метаболизм с возникновением кровеносной системы. Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Составляющие коферментов организма

Условно эссенциальные микроэлементы

Мышьяк, бром, литий, никель, ванадий, кадмий, свинец.

Узкоспециализирван- ная группа элементов, “работающая” не у всех видов организмов. Некоторые входят в состав ко

ферментов

Брэйн-элементы

Золото, олово, таллий, теллур, германий, галлий

Предположительно, участвуют в проводимости импульсов головного мозга млекопитающих.

Абиогенные

Нейтральные

Алюминий, титан, рубидий

Не заняли своего места в метаболизме животных из-за слабой реакционной способности, несмотря на широкую распространенность в литосфере

Конкуренты

Барий, стронций, цезий

Участвовали в метаболизме морских форм организмов, что и определило их дальнейшую конкуренцию в метаболизме сухопутных видов (ведущую к патологии)

Агрессивные

Ртуть, бериллий, осмий, висмут

Элементы поздней вулканической деятельности. В связи с тем, что не нашли места в метаболизме организмов, вредны в малых дозах

организмов на сушу и замены этих элементов более легким и реакционноспособным кальцием они стали конкурировать с ним за место в метаболизме организмов. Например, вызывающая хрупкость кости и недоразвитие скелета болезнь, возникающая при замещении кальция на стронций в скелетах людей в некоторых эндемичных районах Сибири.

Таким образом, абиогенные элементы можно подразделить на три подгруппы: агрессивные, нейтральные и элементы-конкуренты.

Скачать файл