 |
Биогенные элементы. Классификация биогенных элементов. Задачи для самостоятельного решения
|
|
|
|
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Биог е нные элем е нты, 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. Академик В. И. Вернадский считал, что все химические элементы, постоянно присутствующие в клетках и тканях организмов в естественных условиях, вероятно, играют определенную физиологическую роль. 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. При нарушении поступления в организм того или иного элемента возникают заболевания — биогеохимические эндемии, например зоб у человека при недостатке иода в воде и пище, кариес зубов – при недостатке фтора.
Классификация биогенных элементов
А) по функциональной роли:
1) органогены, в организме их 97, 4% (С, Н, О, N, Р, S),
2) элементы электролитного фона (Na, К, Ca, Mg, Сl). Данные ионы металлов составляют 99% общего содержания металлов в организме;
3) микроэлементы – это биологически активные атомы центров ферментов, гормонов (переходные металлы).
Б) по концентрации элементов в организме биогенные элементы делят:
1) макроэлементы;
2) микроэлементы;
3) ультрамикроэлементы.
Биогенные элементы, содержание которых превышает 0, 01% от массы тела, относят к макроэлементам. К ним отнесены 12 элементов: органогены, ионы электролитного фона и железо. Они составляют 99, 99% живого субстрата. Еще более поразительно, что 99% живых тканей содержат только шесть элементов: С, Н, О, N, Р, Ca. Элементы К, Na, Mg, Fe, Сl, S относят к олигобиогенным элементам. Содержание их колеблется от 0, 1 до 1%. Биогенные элементы, суммарное содержание которых составляет величину порядка 0, 01%, относят к микроэлементам. Содержание каждого из них > 0, 001% (10-3 – 10-5%). Большинство микроэлементов содержится в основном в тканях печени. Это депо микроэлементов. Некоторые микроэлементы проявляют сродство к определенным тканям ( йод – к щитовидной железе, фтор – к эмали зубов, цинк – к поджелудочной железе, молибден – к почкам и т. д. ). Элементы, содержание которых меньше чем 10-5%, относят к ультрамикроэлементам. Данные о количестве и биологической роли многих элементов невыяснены до конца. Некоторые из них постоянно содержатся в организме животных и человека: Ga, Ti, F, Al, As, Cr, Ni, Se, Ge, Sn и другие. Биологическая роль их мало выяснена. Их относят к условно биогенным элементам. Другие примесные элементы (Те, Sc, In, W, Re и другие) обнаружены в организме человека. При изучении биогенных элементов необходимо помнить, что биологическая роль их зависит от строения атома и положения в периодической системе элементов.
|
|
|
Задачи для самостоятельного решения
1. От каких факторов зависит количество элемента в организме человека?
2. Чем отличается геохимичекая провинция от биогеохимической?
3. Как меняется токсичность элемента с изменением заряда ядра атома?
4. Чем объясняется «концентрирование» углерода в организме?
5. Какова классификация биогенных элементов по биологической роли и содержанию элементов в организме?
6. Объясните синергизм и антагонизм элементов в организме. Приведите примеры.
|
|
|
7. Какова биологическая роль калия и натрия? Свяжите биологическую роль элементов с положением их в ПСЭ?
8. Биологическая роль магния и кальция. Почему в состав неорганической части костной ткани входит кальций?
9. Чем опасен избыток стронция в биосфере и радиоактивный стронций?
10. В чем заключается биологическая роль d-элементов? Какова зависимость биологической роли d-элементов от степени окисления?
11. Какие типы реакций в организме катализируют металлоферменты?
12. Чем вызвано токсическое действие хроматов и бихроматов на организм?
13. Какие соединения марганца используются в медицине для внутреннего применения и при каких заболеваниях?
14. Почему перманганат калия в больших концентрациях является ядом для организма и какие вещества можно использовать, как противоядие?
15. Какие функции выполняют комплексы железа в организме?
16. Строение и функции гемоглобина.
17. Каков механизм гипоксии при отравлении угарным газом и присутствием сильных окислителей в воздухе?
18. Масса гемоглобина 4500 г/моль. Рассчитайте массовую долю железа в гемоглобине. (ответ: 4, 98%)
19. Можно ли долго хранившийся раствор хлорида железа (II) использовать для получения лечебных препаратов двухвалентного железа?
20. Какова степень окисления железа гемоглобина при присоединении и отдачи кислорода?
21. Какую роль выполняет медь, входя в состав медьсодержащих белков и ферментов? Какие свойства соединений меди лежат в основе биологической роли меди?
22. Какие свойства соединений цинка лежат в основе биологической его роли? Назовите важнейшие ферменты. В состав которых входит цинк.
23. Какие свойства ртути определяет ее токсичность? Какие способы демеркуризации известны.
24. Какие хлориды ртути известны и чем объяснить различную токсичность этих солей?
25. Препарат «альмагель» на основе гидроксида алюминия используется как антацидное средство. Почему нельзя длительно использовать данный препарат особенно детям?
26. На чем основано применение гидрокарбоната и карбоната кальция вкачестве антацидного средства?
27. Чем объяснить токсическое действие угарного газа?
28. Какие известны газообразные оксиды азота и каково действие их на организм?
29. Почему нитриты токсичны?
30. Какие оксиды и кислоты образует мышьяк и почему они и соли токсичны?
31. Биологическая роль серы. Каков механизм противотоксического действия тиосульфата натрия при отравлении солями ртути, свинца?
32. Биологическая роль галогенов в организме человека.
|
|
|
