Минеральный состав организма
ков биохимии А. Ленинджер
полагает, что таковых лишь 22 (табл.1), да и то, с его точки зрения, только
16 из них (выделенные в таблице курсивом) встречаются во всех классах
организмов.
Таблица 1 Жизненно важные элементы, входящие в состав организмов
(по А. Ленинджеру)
|Элементы, входящие в |Одноатомные |Элементы, обнаруживаемые |
|состав органических |ионы |в следовых количествах |
|веществ | | |
|Кислород |Натрий |Марганец |Алюминий |
|Углерод |Калий |Железо |Ванадий |
|Азот |Магний |Кобальт |Молибден |
|Водород |Кальций |Медь |Йод |
|Фосфор |Хлор |Цинк |Кремний |
|Сера |- |Бор |- |
Согласно классификации П. Аггетта, к четырем органогенам (кислород,
углерод, водород и азот) и семи макроэлементам (фосфор, сера, натрий,
калий, магний, кальций, хлор) как важнейшим эссенциальным элементам следует
добавить еще девять: железо, медь, цинк, марганец, хром, селен, молибден,
йод, кобальт. Всего жизненно важных элементов - 20.
Один из выдающихся специалистов по микроэлементам В.Мерц, предлагает к
11 органогенам и макроэлементам (о количественном и качественной составе
этой группы, по сути, никто не спорит) добавить следующие элементы, избыток
или дефицит которых имеет значение для здоровья человека: железо, медь,
цинк, хром, селен, молибден, йод, кадмий, свинец и ртуть. Таким образом,
всего получается 21, но состав группы другой.
Согласно более широкой трактовке, предлагаемой Анке, к эссенциальным
микроэлементам наряду с "классическими" эссенциальными элементами Аггетта
(см. выше) следует отнести "новые" эссенциальные: фтор, кремний, олово,
ванадий, никель, мышьяк, кадмий, литий, свинец. Всего их будет 29.
Все эти разночтения относительно количества, свойств и участия
различных химических элементов в метаболизме животных организмов связаны,
как мне представляется, в первую очередь с отсутствием системного подхода.
Здесь можно лишь повторить, что необходимо создать естественную
классификацию химических элементов, - это способствовало бы наряду с прочим
устранению подобных противоречий.
К органогенам традиционно причисляют, учитывая их общее содержание в
живом веществе (98,72 ат%), четыре элемента: кислород, углерод, водород и
азот, - именно в данной последовательности исходя из их весовых отношений
(т.е. г/т). Более правильным будет, однако, их расположение в такой
последовательности: водород, кислород, углерод, азот, - поскольку биология
оперирует соотношениями атомов в живом веществе.
Таблица 2 Содержание некоторых химических элементов в растительных и
животных организмах, моль/т
(перерасчете на количество молей на тонну сухого органического
вещества)
|Элемент |Наземные растения |Наземные животные |
|Водород |55000 |70000 |
|Углерод |37833 |38750 |
|Кислород |25625 |11625 |
|Азот |2143 |7143 |
|Кальций |450 |5-212,5 |
|Калий |360 |190 |
|Магний |132 |41 |
|Сера |106 |156 |
|Фосфор |74 |548-1420 |
|Хлор |57 |79 |
|Натрий |52 |174 |
|Кремний |7-179 |4-214 |
|Алюминий |19 |0,15-3,70 |
|Марганец |11,45 |0,004 |
|Бор |4,63 |0,046 |
|Железо |2,5 |2,9 |
|Цинк |1,53 |2,45 |
|Стронций |0,3 |0,16 |
|Рубидий |0,23 |0,20 |
|Медь |0,22 |0,04 |
|Барий |0,1 |0,005 |
|Никель |0,051 |0,014 |
|Ванадий |0,03 |0,003 |
|Фтор |0,026-2,105 |7,9-26,3 |
|Титан |0,02 |0,004 |
|Литий |0,014 |0,003 |
|Свинец |0,013 |0,01 |
|Кобальт |0,008 |0,0005 |
|Цирконий |0,007 |0,003 |
|Хром |0,0044 |0,0014 |
|Галлий |0,0008 |0,00008 |
Действительно, из первых четырех элементов можно построить целый ряд
органических молекул, таких как простые углеводороды, альдегиды, спирты, и
некоторые аминокислоты. Академик А.И. Опарин показал это в модельных
экспериментах, воспроизводящих природные условия, предположительно
существовавшие около 3 млрд. лет назад. Эти же элементы являются каркасом
любой органической молекулы.
Причина того, что эти четыре элемента так идеально подходят к
выполнению биологических функций, заключается в том, что все они легко
образуют ковалентные связи посредством спаривания электронов. Для того
чтобы полностью укомплектовать свои внешние электронные оболочки и
образовать таким образом стабильные ковалентные связи, водороду требуется
один электрон, кислороду - два, азоту - три, и углероду - четыре электрона.
Эти четыре элемента могут легко реагировать друг с другом, заполняя свои
внешние электронные оболочки. Помимо этого, три из них - углерод, азот и
кислород - образуют и одинарные и двойные связи, благодаря чему могут
образовывать самые разнообразные химические соединения. Наконец, среди
элементов, способных образовывать ковалентные связи, они самые легкие, и,
так как прочность ковалентной связи обратно пропорциональна атомным весам
связанных с ее помощью атомов, возможно, что живые организмы "выбрали"
именно эти элементы из-за их способности формировать прочные ковалентные
связи.
Очень важна способность атомов углерода взаимодействовать друг с
другом, образуя стабильные углерод-углеродные связи, что и обеспечивает
углеводородные каркасы разнообразных молекул. Соединениям углерода
свойственна еще одна отличительная особенность, которая состоит в
способности спаренных электронов образовывать вокруг каждого атома углерода
тетраэдрическую конфигурацию, благодаря чему различные типы органических
молекул обладают различной трехмерной структурой. Никакой другой химический
элемент, кроме углерода, не может создавать стабильные молекулы со столь
разнообразными конфигурациями и размерами и с таким многообразием
функциональных групп.
Следует обратить внимание вот на какой аспект. Большинство
исследователей, занимающихся химизмом человеческого тела, сравнивают его
минеральный состав с минеральным составом современной суши, тогда как 90%
эволюции живых организмов прошло в океане. В таблице 3 сравнивается
минеральный состав современного океана с минеральным составом крови
некоторых животных. В этой таблице приводятся данные, полученные разными
исследователями. Очевидно, на основании этих данных можно судить о том, как
происходило формирование системы натрий-калиевого насоса в живых клетках.
Таблица 3 Концентрация катионов в морской воде и жидкостях организмов
некоторых млекопитающих и птиц, ммоль/кг
|Животное |Ткань |Концентрация элемента |
| |Первоэлемен|Водород, |Каркасные элементы органических |
| |ты |углерод, |молекул, возникших еще в |
| | |кислород, |докембрии. Составляющие |
| | |азот |большинства аминокислот |
| | |Фосфор, сера |Непременные участники белковых |
| | | |молекул, ДНК и РНК. Создатели |
| | | |первичной, доклеточной жизни |
|Биогенные |Макроэлемен|Калий, |Элементы буферной системы первых |
| |ты |натрий, |одноклеточных организмов и |
| | |кальций, |клеточного потенциала. Первые |
| | |магний, хлор,|элементы скелетного аппарата |
| | |кремний. |простейших организмов |
| |Эссенциальн|Железо, медь,|Включились в метаболизм с |
| |ые |цинк, |возникновением кровеносной |
| |микроэлемен|марганец, |системы. Участвуют в |
| |ты |хром, селен, |окислительно-восстановительных |
| | |молибден, |реакциях. Составляющие |
| | |йод, кобальт,|коферментов организма |
| | |фтор. | |
| |Условно |Мышьяк, бром,|Узкоспециализированная группа |
| |эссенциальн|литий, |элементов, "работающая" не у всех|
| |ые |никель, |видов организмов. Некоторые |
| |микроэлемен|ванадий, |входят в состав коферментов |
| |ты |кадмий, | |
| | |свинец. | |
| |Брэйн-
| |  скачать работу |
Минеральный состав организма |
