Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Сельское хозяйство arrow Обмен минеральных веществ и его нарушения

Элементарный состав живых организмов

В многочисленных работах русского ученого академика В.И. Вернадского была сформулирована основополагающая идея, что геохимические процессы, протекающие непрерывно в земной коре и эволюция химического элементарного состава организмов, являются процессами сопряженными, что химический элементарный состав живых существ неразрывно связан с химическим составом земной коры. Химический состав организма животных нельзя рассматривать вне связи с химическим составом растений, которые являются источником питания животных. В свою очередь химический состав растений связан с составом атмосферы, почвы и почвенных вод. Почва, растения и организм животного являются звеньями единой, неразрывной миграционной цепи.

Геохимические процессы, в которых участвует живое вещество, носят название биогеохимических процессов. Состав земной поверхности неоднородный, на ней имеются области с повышенным или пониженным содержанием тех или иных химических элементов. Так как это изменение химического состава может вызвать определенную биологическую реакцию со стороны произрастающих и проживающих в данной местности растений и животных, они получили название биогеохимических провинций. Биологические реакции в биогеохимических провинциях могут приводить к образованию новых рас, видов, подвидов, появлению эндемических заболеваний и, как крайняя степень недостаточности или избыточности какого-либо элемента, гибели организма.

Установлены ориентировочные пороговые концентрации ряда химических элементов, выше или ниже которых организм определенным образом реагирует. Необходимо иметь в виду, что эти значения весьма относительны, так как пороговые величины зависят от вида животных, физиологического состояния, концентрации других элементов и т.д. Исследование биогеохимических провинций позволяет научно применять минеральные подкормки животным, разрабатывать профилактические и лечебные мероприятия против эндемических болезней.

Существуют различные классификации химических элементов, но наибольший интерес для биологов, естественно, представляет классификация, основанная на их биологической роли. Согласно этой классификации, химические элементы, обнаруживаемые в организме животных можно разделить на 4 группы.

  • 1. Основные органогенные элементы, из которых построена основная масса тела животных. К ним относится кислород, водород, углерод и азот, на долю которых приходится 99% атомов живых организмов. Эти элементы явились наиболее подходящими для построения живого вещества возможно потому, что среди элементов легко образующих ковалентные связи они самые легкие.
  • 2. Жизненно необходимые (биотические) элементы, к которым можно отнести имея ввиду высших позвоночных животных кальций, фосфор, калий, хлор, натрий, цинк, марганец, молибден, иод, селен, серу, магний, железо, медь и кобальт.
  • 3. Вероятно необходимые элементы, потребность животных в которых строго не доказана - кремний, титан, ванадий, хром, никель, мышьяк, бром, стронций, кадмий.
  • 4. Элементы с не установленной ролью, к которым можно отнести все остальные, обнаруженные в организме.

Для того, чтобы элемент был отнесен к группе жизненно необходимых он должен соответствовать определенным требованиям:

Постоянно присутствовать в организме животных в определенных количествах.

Ткани по содержанию данного элемента должны всегда располагаться в определенном порядке.

Синтетический рацион, не содержащий данного элемента, должен вызывать у животного характерные симптомы недостаточности и биохимические нарушения в тканях.

Эти симптомы и нарушения должны устраняться путем добавления элемента к синтетическому рациону не содержащего его.

Выполнение всех этих условий и отнесение того или иного элемента к группе биотических - сложная

задача и не всегда может быть решена современными химическими и биохимическими методами. Некоторые элементы содержатся в питательных веществах в чрезвычайно малых количествах и практически невозможно очистить от них рацион. Для того, чтобы установить биотическую роль золота нужно, чтобы рацион содержал не более 10-10% этого элемента. Но провести столь глубокую очистку веществ, используемых в синтетическом рационе (глюкоза, сахароза, казеин, соевый белок, витамины и др.) без нарушения их структуры и свойств, практически невозможно.

В зависимости от содержания в организме все химические элементы делят на макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы. Хотя количественные критерии, приводимые разными авторами, несколько различаются в целом можно привести следующие значения.

  • 1. Макроэлементы - углерод, кислород, водород, азот, кальций, фосфор, калий, натрий, сера, хлор, магний. Содержание в организме животных составляет более 10-2%.
  • 2. Микроэлементы - железо, цинк, фтор, стронций, молибден, медь, бром, кремний, иод, марганец, алюминий, свинец, кадмий, бор. Содержание в организме от n10-3 до n10-5%.
  • 3. Ультрамикроэлементы - селен, кобальт, хром, никель, мышьяк и другие. Содержание ниже n - 10-6%.

Хотя классификация по количественному признаку является сравнительно простой, она не дает ответа на вопрос, какова биологическая роль того или иного элемента.

Универсальная классификация элементов по их биологической роли возможна только на основе периодического закона Д.И. Менделеева как фундаментального закона природы, раскрывающего связь между структурой и свойствами элементов и химических соединений. Однако построение такой классификации возможно только на основе детального изучения электронной структуры атомов, их квантово-механических характеристик, решения основного вопроса современной химии - глубокой связи электронной структуры веществ и их физических, химических и биологических свойств.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Обмен минеральных веществ и его нарушения