On

Елементи органогени

Posted by admin

  • ОРГАНОГЕНЫ — химические элементы, играющие ту или иную роль в жизни организмов…

    Экологический словарь

  • Органогены — см. Органический анализ…

    Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

  • Органогены — органоге́ны мн. Главные химические элементы, входящие в состав органических веществ: углерод, водород, кислород,…

    Толковый словарь Ефремовой

  • органогены — органог’ены, -ов, ед. ч. -г&#039…

    Русский орфографический словарь

  • ОРГАНОГЕНЫ — …

    Словарь иностранных слов русского языка

  • После изучения этой главы вы должны:

    усвоить понятия: макроэлемент, микроэлемент, органоген, металлы жизни, биогенные элементы;

    знать: элементы, являющиеся органогенами, металлами жиз­ни, токсикантами; закономерности распределения биогенных эле­ментов по S-, р-, d-блокам; строение атомов каждого органогена, его основные валентные состояния и характерные особенности образуемых им химических связей; кислотно-основные, окислительно-восстановительные и комплексообразующие свойства органогенов и их соединений;

    иметь представление о специфичности роли каждого органо­гена и его соединений в живых системах.

    12.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

    Химический состав живых организмов, как было показано в трудах академика В. И. Вернадского, находится в тесной взаимосвязи с химическим составом земной коры и океанов (см. рис. 12.1). Академик А. П. Виноградов установил, что ко­личественное содержание химических элементов в организме об­ратно пропорционально их порядковым номерам, поскольку ос­нову организма составляют элементы первых трех периодов периодической системы Д. И. Менделеева.

    Решающее значение в использовании живыми организмами тех или иных химических элементов принадлежит соотноше­нию различных их свойств, их доступности для организмов в окружающей среде, а также способности организмов избира­тельно поглощать и концентрировать их. С точки зрения химии естественный отбор элементов сводился к отбору таких элемен­тов, которые способны к образованию, с одной стороны, доста­точно прочных, а с другой — лабильных химических связей.

    Благодаря естественному отбору основу живых систем состав­ляют только шесть элементов: углерод (С), водород (Н), кислород (О), азот (N), фосфор (Р) и сера (S), — получивших название ор­ганогены. Общая массовая доля этих элементов в организме человека составляет 97,3 %. Из них: С — 21,0, Н — 9,7, О — 62,4, N — 3,1, Р — 0,95 и S — 0,16 %. Для органогенов характерно прежде всего исключительное разнообразие образуемых ими свя­зей, что определяет многообразие биомолекул в живых организ­мах. Органогены образуют в основном водорастворимые соедине­ния, что способствует их концентрированию в живых организ­мах, содержащих более 60 % воды.

    Наряду с органогенами непосредственное и активное уча­стие в самом ходе жизненных процессов, т. е. в обмене веществ, принимают следующие 10 элементов: К, Na, Са, Mg, Mn, Fe, Со, Си, Zn, Mo — так называемые металлы жизни; на их долю в организме приходится 2,4%. Содержание этих элементов в теле человека массой 70 кг составляет (в г): кальция — 1700, калия — 250, натрия — 70, магния — 42, железа — 5, цинка — 3, меди — 0,2, марганца, кобальта и молибдена, вместе взятых, -менее 0,1. Все металлы жизни в организме или находятся в ви­де свободных катионов, или являются ионами-комплексообразователями, связанными с биолигандами. В виде свободных ка­тионов находятся только натрий и калий, катионы кальция и магния встречаются как в свободном, так и в связанном состоя­нии (в виде комплексов или водонерастворимых соединений).

    Свойства и биологическая роль органогенных элементов.

    Катионы остальных металлов жизни в основном входят в состав биокомплексов организма, устойчивость которых варьирует в широких пределах.

    Все элементы-органогены и металлы жизни содержатся не только в организме человека, но также имеют широкую распро­страненность в земной коре и водах океана, что наглядно иллю­стрирует рис. 12.1. Согласно приведенным данным, строго в со­ответствии с предположением В. И. Вернадского, между элемент­ным составом человеческого организма, океана и земной коры прослеживаются определенные взаимосвязи, указывающие на единство живой и неживой природы и подтверждающие основ­ные законы диалектики: перехода количества в качество, един­ства и борьбы противоположностей, отрицания отрицания.

    Все элементы, приведенные на рисунке, являются биоген­ными элементами.

     

    Рис. 12.1. Содержание (% мас.) элементов-органогенов и металлов жизни в земной коре, морской воде и организме человека

    Биогенными элементами называют элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток организмов.

    Перечислить все биогенные элементы в настоящее время невозможно из-за трудности определения очень низких концен­траций элементов и установления их биологических функций. Однако биогенность следующих неметаллов: F, CI, Br, I, Si, Se, As и металлов: Li, Ва, Sr, Sn, Ti, V, Cr практически не вызыва­ет сомнений. Суммарное содержание всех этих элементов в ор­ганизме составляет меньше 0,3 %, из них 0,08 % приходится на хлор. Содержание остальных биогенных элементов находит­ся в пределах 10-6-10-4 %.

    Элементы, содержание которых в организме больше 10-3 %, называют макроэлементами. Главная функция их состоит в по­строении тканей и поддержании осмотического, водно-электро­литного, кислотно-основного, окислительно-восстановительного и металло-лигандного гомеостаза.

    Элементы, содержание которых в организме находится в пре­делах 10-6—10-3 %, называют микроэлементами. Они входят в состав ферментов, гормонов, витаминов и других биологически активных соединений, в основном в качестве комплексообразователей или активаторов обмена веществ. Микроэлементы не­равномерно распределяются между тканями и органами. Боль­шинство микроэлементов в максимальных концентрациях со­держатся в ткани печени, поэтому печень рассматривается как депо для микроэлементов. Отдельные микроэлементы проявля­ют особое сродство к определенным тканям. Например, повы­шенное содержание иода наблюдается в щитовидной железе, фтора — в эмали зубов, цинка — в поджелудочной железе, молиб­дена — в почках, бария — в сетчатке глаза, стронция — в костях, а марганца, брома, хрома — в гипофизе.

    Количественное содержание микроэлементов в организме че­ловека подвержено значительным колебаниям и зависит от ря­да условий: возраста, пола, времени года и суток, условий труда, вида трудовой деятельности, а также различных физиологиче­ских (беременность, лактация) и патологических состояний. Из­менения в распределении микроэлементов между тканями орга­низма могут служить диагностическим тестом и прогнозом того или иного заболевания, а также использоваться в судебно-меди­цинской экспертизе.

    Для нормального протекания физиологических процессов в организме должен поддерживаться определенный уровень на­сыщения тканей микроэлементами, т. е. микроэлементный гомеостаз. В поддержании оптимального уровня микроэлементов в организме участвуют гормоны. Содержание микроэлементов ниже или выше этого уровня приводит к серьезным последст­виям для здоровья человека.

    Дефицит, жизненная необходимость и токсичность элемента представляются в виде зависимости "количество элемента в пи­ще (доза) — реакция организма" (рис. 12.2). Горизонтальный участок кривой (плато) описывает область доз, соответствующих оптимальному росту, здоровью, размножению. Большая про­тяженность плато указывает на малую токсичность элемента и на способность организма адаптироваться к значительным из­менениям содержания этого элемента. Узкое плато свидетельст­вует о резком переходе от необходимых организму количеств к опасным для жизни, т. е. о токсичности элемента. В этом слу­чае незначительное увеличение дозы микроэлемента может привести к летальному исходу. Именно поэтому микроэлемен­ты: Be, Ва, As, Pb, Cd, Hg, Tl — называются элементами-токсикантами.

     
     

    Рис. 12.2. Кривая зависимости реакции организма от содержания элемента в пище

    Дата публикования: 2014-10-16; Прочитано: 2661 | Нарушение авторского права страницы

    studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…

    БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ-ОРГАНОГЕНЫ

    Состав растительного и животного организма

    В состав каждого растительного и животного организма входят все известные химические элементы и их изотопы. Они являются неотъемлемой частью жидкостей, тканей и костей организма человека, участвуют в регулировании жизненных функций организмов на всех стадиях развития. Патология человека и животных, обусловленная дефицитом жизненно необходимых (эссенциальных) элементов, избытком как эссенциальных, так и токсичных микроэлементов, а также дисбалансов макро-и микроэлементов, получила свое объединяющее название – миркоэлементозы (Авцин и др.)

    Гипомикроелементозы – это заболевания возникшие при дефиците эссенциальных микроелементов.

    Гипермикроелементозы – это заболевания вызванные токсическим действием излишних эссенциальных, а также токсичных микроелементов (токсикопатии).

    Микроэлементы (МЭ) обладают широким спектром синергических и антагонистических взаимоотношений. Все эссенциальные МЭ в различной степени и в разные периоды жизненного цикла организма оказывают на них большое влияние так как они вступают в соединение с органическими веществами синтезируемые живыми клетками. МЭ влияют на рост и развитие организмов, на процессы оплодотворения, дыхания, кроветворения иммуногенеза, т.е. – на деятельность всех морфо-физиологических систем организма.

    Поэтому, нарушение баланса химических элементов в среде вызывает изменения в организме животных и человека.

    Органогены

    МЭ гомеостаз. Существуют биогеохимические эндемии природного происхождения, эндемические болезни, как реакция на аномальный состав природной среды, измененной техногенной деятельностью человека.

    Биологические реакции организмов на изменение геохимических факторв могут проявляться в следующих формах:

    А) толерантности(приспосабливаемости);

    Б) образовании нових рас (генетические мутации проявляються не сразу. После возникновения мутации длительное время сохраняются и переходят из поколения в поколение);

    В) эндемических заболеваний;

    Г) уродств и гибели организмов. Последние формы проявляються в случаях резкой недостаточности или избыточности какого-либо елемента в среде.

    Классификация МЭ

    МЭ – это ХЭ в организме, которые содержатся в пределах от 10-3 до 10-12%от общей массы тела.

    Классификация(количественная – 3 группы)

    Макроэлементы – 1-9% к массе тела — С, Н, О, N, Са;

    — 0,1-0.9% к массе тела — Р, К, Na, S, Cl,

    — 0,01-0,09% к массе тела –Mg

    Микрэлементы — 0.001-0.009 —Fe, Zn, F, Sr, Mo, Cu

    — 0.0001-0.0009 —-Br, Si, Cs, J, Mn, Al, Pb,

    -0.00001-0.00009 —— Cd, B, Rb

    Они находяться в пределах 3-100мг на 70 кг веса.

    Тело человека содержит 10 в 19степени ионов каждого из этих элементов.

    А в теле человека находяться примерно 10 в 14ст. клеток, потому каждая клетка содержит от 10 в 5ст. до 10 в 6ст. ионов этих элементов. Метаболически активне клетки содержат большее количество ионов, а в клетках жирових, хрящем, костей их меньше.

    Ультрамикроэлементы -0.000001-0.0000009 ——-Se,Co,V,Cr, As, Ni,Li,Ba,Ti,Ar, Sn, Be, Ga,Ge, Hg, Sc, Zr, Bi, Sb,U,Th, Rа

    Микро- и ультрамикроелементы содержатся в организме в виде биологически активных органических соединений. Даже саме редкие из элементов способны оказывать физиологическое воздействие на кардую клетку организма.

    Таблица 1. Среднее содержание минеральных элементов в организме млекопитающих

    Классификация, основанная на биологической роли элемен­тов, представляет наибольший интерес для физиологов, биохими­ков и специалистов в области питания человека. Согласно этой классификации, минеральные элементы, об­наруженные в организме делят на три группы:

    • жизненно необходимые (биогенные, эссенциальные элементы);
    • вероятно (условно) необходимые (условно эссенциальные эле­менты);
    • элементы с малоизученной или неизвестной ролью.

    Таблица 2. Классификация МЭ по биологической роли для млекопитающих

    Жизненно необходимые элементы Вероятно необходимые элементы Элементы с малоизученной ролью
    Кальций Фтор Литий
    Фосфор Кремний Бор
    Калий Титан Алюминий
    Хлор Ванадий Германий
    Натрий Хром Цирконий
    Цинк Никель Олово
    Марганец Мышьяк Цезий
    Молибден Бром Ртуть
    Йод Стронций Висмут
    Селен Кадмий Торий
    Сера Берилий
    Магний   Скандий
    Железо   Галлий
    Медь   Рубидий
    Кобальт   Серебро
        Сурьма
        Барий
        Свинец
        Радий
        Уран

    Для большинства млекопитающих животных, в том числе и человека, эту классификацию можно представить следующим образом (рисунок 1).

    Рисунок 1. Классификация минеральных элементов[1]

    Группа эссенциальных элементов включает в себя все макро­элементы, часть микро- и ультра микроэлементов. Это подтвержда­ет мысль о том, что порядок концентрации того или иного микро­элемента в организме еще не определяет его биологического значения. Элемент может быть отнесен к группе эссенциальных, если он удовлетворяет следующим требованиям:

    • постоянно присутствует в организме в количествах, сходных у разных индивидуумов;
    • ткани по содержанию данного элемента всегда располагаются в определенном порядке;
    • синтетический рацион, не содержащий этого элемента, вызы­вает у животных характерные симптомы недостаточности и оп­ределенные биохимические изменения в тканях;
    • эти симптомы и изменения могут быть предотвращены или ус­транены путем добавления данного элемента в пищу.

    БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ-ОРГАНОГЕНЫ

    Дата добавления: 2017-04-20; просмотров: 657;

    ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

    После изучения этой главы вы должны:

    усвоить понятия: макроэлемент, микроэлемент, органоген, металлы жизни, биогенные элементы;

    знать: элементы, являющиеся органогенами, металлами жиз­ни, токсикантами; закономерности распределения биогенных эле­ментов по S-, р-, d-блокам; строение атомов каждого органогена, его основные валентные состояния и характерные особенности образуемых им химических связей; кислотно-основные, окислительно-восстановительные и комплексообразующие свойства органогенов и их соединений;

    иметь представление о специфичности роли каждого органо­гена и его соединений в живых системах.

    12.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

    Химический состав живых организмов, как было показано в трудах академика В. И. Вернадского, находится в тесной взаимосвязи с химическим составом земной коры и океанов (см. рис. 12.1). Академик А. П. Виноградов установил, что ко­личественное содержание химических элементов в организме об­ратно пропорционально их порядковым номерам, поскольку ос­нову организма составляют элементы первых трех периодов периодической системы Д. И. Менделеева.

    Решающее значение в использовании живыми организмами тех или иных химических элементов принадлежит соотноше­нию различных их свойств, их доступности для организмов в окружающей среде, а также способности организмов избира­тельно поглощать и концентрировать их. С точки зрения химии естественный отбор элементов сводился к отбору таких элемен­тов, которые способны к образованию, с одной стороны, доста­точно прочных, а с другой — лабильных химических связей.

    Благодаря естественному отбору основу живых систем состав­ляют только шесть элементов: углерод (С), водород (Н), кислород (О), азот (N), фосфор (Р) и сера (S), — получивших название ор­ганогены. Общая массовая доля этих элементов в организме человека составляет 97,3 %. Из них: С — 21,0, Н — 9,7, О — 62,4, N — 3,1, Р — 0,95 и S — 0,16 %. Для органогенов характерно прежде всего исключительное разнообразие образуемых ими свя­зей, что определяет многообразие биомолекул в живых организ­мах. Органогены образуют в основном водорастворимые соедине­ния, что способствует их концентрированию в живых организ­мах, содержащих более 60 % воды.

    Наряду с органогенами непосредственное и активное уча­стие в самом ходе жизненных процессов, т. е. в обмене веществ, принимают следующие 10 элементов: К, Na, Са, Mg, Mn, Fe, Со, Си, Zn, Mo — так называемые металлы жизни; на их долю в организме приходится 2,4%. Содержание этих элементов в теле человека массой 70 кг составляет (в г): кальция — 1700, калия — 250, натрия — 70, магния — 42, железа — 5, цинка — 3, меди — 0,2, марганца, кобальта и молибдена, вместе взятых, -менее 0,1. Все металлы жизни в организме или находятся в ви­де свободных катионов, или являются ионами-комплексообразователями, связанными с биолигандами. В виде свободных ка­тионов находятся только натрий и калий, катионы кальция и магния встречаются как в свободном, так и в связанном состоя­нии (в виде комплексов или водонерастворимых соединений).

    Справочник химика 21

    Катионы остальных металлов жизни в основном входят в состав биокомплексов организма, устойчивость которых варьирует в широких пределах.

    Все элементы-органогены и металлы жизни содержатся не только в организме человека, но также имеют широкую распро­страненность в земной коре и водах океана, что наглядно иллю­стрирует рис. 12.1. Согласно приведенным данным, строго в со­ответствии с предположением В. И. Вернадского, между элемент­ным составом человеческого организма, океана и земной коры прослеживаются определенные взаимосвязи, указывающие на единство живой и неживой природы и подтверждающие основ­ные законы диалектики: перехода количества в качество, един­ства и борьбы противоположностей, отрицания отрицания.

    Все элементы, приведенные на рисунке, являются биоген­ными элементами.

     
     

    Рис. 12.1. Содержание (% мас.) элементов-органогенов и металлов жизни в земной коре, морской воде и организме человека

    Биогенными элементами называют элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток организмов.

    Перечислить все биогенные элементы в настоящее время невозможно из-за трудности определения очень низких концен­траций элементов и установления их биологических функций. Однако биогенность следующих неметаллов: F, CI, Br, I, Si, Se, As и металлов: Li, Ва, Sr, Sn, Ti, V, Cr практически не вызыва­ет сомнений. Суммарное содержание всех этих элементов в ор­ганизме составляет меньше 0,3 %, из них 0,08 % приходится на хлор. Содержание остальных биогенных элементов находит­ся в пределах 10-6-10-4 %.

    Элементы, содержание которых в организме больше 10-3 %, называют макроэлементами. Главная функция их состоит в по­строении тканей и поддержании осмотического, водно-электро­литного, кислотно-основного, окислительно-восстановительного и металло-лигандного гомеостаза.

    Элементы, содержание которых в организме находится в пре­делах 10-6—10-3 %, называют микроэлементами. Они входят в состав ферментов, гормонов, витаминов и других биологически активных соединений, в основном в качестве комплексообразователей или активаторов обмена веществ. Микроэлементы не­равномерно распределяются между тканями и органами. Боль­шинство микроэлементов в максимальных концентрациях со­держатся в ткани печени, поэтому печень рассматривается как депо для микроэлементов. Отдельные микроэлементы проявля­ют особое сродство к определенным тканям. Например, повы­шенное содержание иода наблюдается в щитовидной железе, фтора — в эмали зубов, цинка — в поджелудочной железе, молиб­дена — в почках, бария — в сетчатке глаза, стронция — в костях, а марганца, брома, хрома — в гипофизе.

    Количественное содержание микроэлементов в организме че­ловека подвержено значительным колебаниям и зависит от ря­да условий: возраста, пола, времени года и суток, условий труда, вида трудовой деятельности, а также различных физиологиче­ских (беременность, лактация) и патологических состояний. Из­менения в распределении микроэлементов между тканями орга­низма могут служить диагностическим тестом и прогнозом того или иного заболевания, а также использоваться в судебно-меди­цинской экспертизе.

    Для нормального протекания физиологических процессов в организме должен поддерживаться определенный уровень на­сыщения тканей микроэлементами, т. е. микроэлементный гомеостаз. В поддержании оптимального уровня микроэлементов в организме участвуют гормоны. Содержание микроэлементов ниже или выше этого уровня приводит к серьезным последст­виям для здоровья человека.

    Дефицит, жизненная необходимость и токсичность элемента представляются в виде зависимости "количество элемента в пи­ще (доза) — реакция организма" (рис. 12.2). Горизонтальный участок кривой (плато) описывает область доз, соответствующих оптимальному росту, здоровью, размножению. Большая про­тяженность плато указывает на малую токсичность элемента и на способность организма адаптироваться к значительным из­менениям содержания этого элемента. Узкое плато свидетельст­вует о резком переходе от необходимых организму количеств к опасным для жизни, т. е. о токсичности элемента. В этом слу­чае незначительное увеличение дозы микроэлемента может привести к летальному исходу. Именно поэтому микроэлемен­ты: Be, Ва, As, Pb, Cd, Hg, Tl — называются элементами-токсикантами.

     
     

    Рис. 12.2. Кривая зависимости реакции организма от содержания элемента в пище

    Дата публикования: 2014-10-16; Прочитано: 2662 | Нарушение авторского права страницы

    studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *