Біогенні елементи. Біогенна класифікація хімічних елементів

Біогенні елементи. Біогенна класифікація хімічних елементів

Організм живих істот складається не просто з молекул і атомів, а з сукупності таких елементів, які дозволяють йому здійснювати гармонійно і злагоджено всі процеси життєдіяльності. Саме завдяки таким структурам, як біогенні елементи, людина, рослини, тварини, гриби та бактерії можуть рухатися, дихати, харчуватися, розмножуватися і взагалі жити. Всі вони мають свої осередки в загальній хімічній системі Менделєєва.

Біогенні елементи - це які?

Загалом слід зауважити, що з відомих 118 елементів на сьогоднішній день точна роль і значення в організмі живих істот визначені у порівняно небагатьох. Хоча експериментальні дані дозволили встановити, що кожна клітина людини містить приблизно 50 хімічних елементів. Саме вони і отримали назву біогенних, або біофільних.


Звичайно, більшість з них ретельно вивчені, розглянуті всі варіанти їх впливу на здоров 'я і стан людини (як при надлишку, так і при нестачі). Однак зберігається деяка частка речовин, роль яких до кінця не зрозуміла. Це належить ще встановити.

Класифікація біофільних елементів

Біогенні елементи можна розділити на три групи за кількісним змістом і значенням для живих систем.

  1. Макробіогенні - ті, з яких побудовані всі життєво важливі з 'єднання: білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, ліпіди та інші. Це основні біогенні елементи, до них належать вуглець, водень, кисень, сірка, натрій, хлор, магній, кальцій, фосфор, азот, калій. Їх зміст в організмі максимально по відношенню до інших.
  2. Мікробіогенні містяться в меншій кількості, але відіграють дуже велику роль у підтримці нормального рівня життєдіяльності, здійсненні безлічі процесів і збереженні здоров 'я. У цю групу входять марганець, селен, фтор, ванадій, залізо, цинк, йод, рутеній, нікель, хром, мідь, німеччин.
  3. Ультрамікробіогенні. Яка роль, яку відіграють в організмі ці біогенні хімічні елементи, поки не з 'ясовано. Однак вважається, що вони також важливі і повинні підтримуватися в постійному балансі.

Ця класифікація біогенних елементів відображає значущість тієї чи іншої речовини. Однак існує й інша, яка розділяє всі наявні в організмі сполуки на метали і неметали. Таблиця хімічних елементів знаходить відображення в живих системах, що ще раз підкреслює, наскільки все взаємопов 'язано.

Характеристика та значення макроелементів

Якщо розібратися в будові білкових молекул, то нескладно зрозуміти, наскільки важливі біогенні елементи групи макроелементів. Адже до складу їх входять:

  • вуглець;
  • кисень;
  • водень;
  • азот;
  • іноді сірка.

Тобто всі перераховані речовини, які ми назвали, є життєво необхідними. Це цілком виправдано, адже не дарма ж білки називають основою життя.

Хімія біогенних елементів відіграє в цьому не останню роль. Адже, наприклад, саме завдяки хімічним особливостям вуглецю він здатний з 'єднуватися з однойменними атомами, формуючи величезні макроцепи - основу всіх органічних сполук, а значить, життя. Якби не здатність водню формувати водневі зв 'язки між молекулами, то навряд чи змогли б існувати білки і нуклеїнові кислоти. Без них не було б і живих істот.


Кисень як один з найголовніших елементів не тільки входить до складу найголовнішої речовини на планеті - води, але і має сильну електроотрицательность. Це дозволяє йому брати участь у багатьох взаємодіях, у тому числі утворювати водневі зв 'язки.

Про значення води говорити, напевно, немає необхідності. Кожна дитина знає про її важливість. Вона - розчинник, середовище для протікання біохімічних реакцій, основний компонент цитоплазми клітин і так далі. Її біогенними елементами є все ті ж водень і кисень, про які вже згадувалося раніше.

Елемент № 20 у таблиці

Кальцій входить до складу кісток людини і тварин, є важливою складовою частиною зубної емалі. Він же бере участь у багатьох біологічних процесах всередині організму:

  • екзоцитоз;
  • згортання крові;
  • скорочення м 'язових волокон;
  • вироблення гормонів.

Крім того, утворює зовнішній скелет багатьох безхребетних і морських мешканців. Потреба в цьому елементі збільшується з віком, а після досягнення 20 років знижується.

Значення натрію і калію

Ці два елементи дуже важливі для правильної і злагодженої роботи мембран клітин, а також натрій-калієвого насоса серця. Багато препаратів від хвороб серцево-судинної системи містять саме ці речовини. Крім того, ці ж елементи:

  • підтримують осмотичний тиск у клітці;
  • регулюють рН середовища;
  • входять до складу плазми крові, лімфатичних рідин;
  • утримують воду в тканинах;
  • сприяють передачі нервових імпульсів і так далі.

Процеси життєво важливі, тому переоцінити значення цих макроелементів складно.

Магній і фосфор

Таблиця хімічних елементів розмістила ці дві речовини досить далеко один від одного через різницю у властивостях, як фізичних, так і хімічних. Біологічна роль також різниться, проте є у них і щось спільне - важливе значення в житті живих істот.


Магній виконує такі функції:

  • бере участь у розщепленні макромолекул, яке супроводжується виділенням енергії;
  • бере участь у передачі нервових імпульсів і в регуляції серцевої діяльності;
  • є активним компонентом для нормальної роботи кишківника;
  • входить до складу речовин, що керують діяльністю гладкої мускулатури, і так далі.

Це не всі функції, але основні.

Фосфор же, в свою чергу, грає наступну роль:

  • входить до складу великої кількості макромолекул (фосфоліпіди, ферменти та інші);
  • є компонентом найважливіших енергетичних запасів організму - молекул АТФ і АДФ;
  • управляє рН розчинів, є буфером в організмі;
  • входить до складу кісток і зубів як один з основних будівельних елементів.

Таким чином, макроелементи - важлива частина здоров 'я людини та інших істот, їх основа, початок всього живого на планеті.

Основні особливості мікроелементів

Біогенні елементи, які належать до цієї групи, відрізняються тим, що потреба організму в них менша, ніж у представниках попередньої групи. Приблизно 100 мг на день, але не більше 150 мг. Всього їх налічується близько 30 різновидів. При цьому всі вони знаходяться в різній концентрації в клітці.


Роль не всіх з них встановлена, проте наслідки недостатнього вживання того чи іншого елемента явно проявляються, виражаючись у різних захворюваннях. Найбільш вивченими з біологічного впливу на організм є мідь, селен і цинк, а також залізо. Всі вони беруть участь у механізмах гуморальної регуляції, входять до складу ферментів, будучи каталізаторами процесів.

Кругообіг біофільних частинок: вуглець

Кожен атом здатний здійснювати перехід з організму в навколишнє середовище і назад. При цьому відбувається процес, що отримав назву "" кругообіг біогенних елементів "". Розгляньмо його сутність на прикладі атома вуглецю.

Атоми проходять кілька етапів у своєму круговороті.

  1. Основна маса знаходиться в надрах землі у вигляді кам 'яного вугілля, а також у повітрі, формуючи шар вуглекислого газу.
  2. З повітря вуглець переходить у рослини, оскільки поглинається ними для фотосинтезу.
  3. Потім або залишається в рослинах до їх відмирання і переходить у поклади кам 'яного вугілля, або переходить у тваринні організми, які харчуються рослинами. З них вуглець повертається в атмосферу у вигляді вуглекислого газу.
  4. Якщо ж говорити про вуглекислий газ, що розчинений у Світовому океані, то з води він потрапляє в тканини рослин, з часом формуючи вапнякові поклади, або випаровується в атмосферу і знову починається колишній кругообіг.

Таким чином відбувається біогенна міграція хімічних елементів, як макро-, так і мікробіогенних.