Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Е.В. Логинова, П.С. Лопух
Гидроэкология: курс лекций

Минск: БГУ, 2011.– 300 с.

Предыдущая

Глава 11. Неорганические вещества в водной среде

11.1. Классификация химических элементов

Минеральный состав современных организмов складывался под воздействием двух процессов. С одной стороны, это эволюция состава гидро- и литосферы, характеризующаяся постоянным сдвигом соотношения химических элементов из-за выщелачивания, вулканической деятельности. С другой стороны, это “необходимое” для организма генетическое контролирование уже имеющихся внутри него на том или ином этапе соотношений, ведь, по словам знаменитого К.Бернара, “постоянство внутренней среды – необходимое условие свободной жизни организма”. История взаимоотношений среда – организм исполнена драматизма. Лишь изучив прошлое организмов, их эволюцию и адаптацию к меняющейся геохимической среде обитания, вымирание и расцвет отдельных видов, родов и семейств растений и животных, мы сможем грамотно ориентироваться в настоящем, решать актуальные проблемы медицины, экологии и проблемы, сопряженные с ними.

В настоящее время есть множество классификаций элементов по их отношению к живым организмам – деление на биогенные и абиогенные, на макро-, микро- и, а теперь уже и ультрамикроэлементы, на ятрогенные (т.е. вроде бы и нужные, но вредящие), эссенциальные (жизненно важные) и условно эссенциальные, на токсичные и условно токсичные.

Общее число элементов, определяемых как жизненно важные, варьирует у разных авторов в весьма широких пределах. Например, один из классиков биохимии А.Ленинджер полагает, что таковых лишь 22 (табл.11.1), да и то, с его точки зрения, только 16 из них (выделенные в таблице курсивом) встречаются во всех классах организмов.

 

 Таблица 11.1

Жизненно важные элементы, входящие в состав организмов

 

Элементы, входящие в состав органических веществ

Одноатомные
ионы

Элементы, обнаруживаемые
в следовых количествах

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 следует отнести “новые” эссенциальные: фтор, кремний, олово, ванадий, никель, мышьяк, кадмий, литий, свинец. Всего их будет 29.

Брэйн-элементы. Имеется целая группа элементов с неизведанными функциями. С достаточно большой степенью осторожности можно говорить об их взаимосвязи с интеллектуальными возможностями человека.

Прежде всего, обращает на себя внимание их относительно высокая концентрация в головном мозге человека, органе, который является одним из наиболее оберегаемых в организме. Так, необъяснимо относительно высокое содержание в головном мозге золота (2,54 мкмоль/кг сухой массы), таллия (2,44 мкмоль/кг, тогда как в других органах – не более 1,96 мкмоль/кг), олова (16 мкмоль/кг, что на порядок превышает его содержание в других органах) и некоторых других элементов.

Элементы нейтральные и агрессивные. Существует также классификация абиогенных элементов на агрессивные, нейтральные и элементы-конкуренты.

В таблице 11.2 приводятся обобщенные данные относительно эволюционно-генетического подхода к изучению спектра химических элементов, участвующих в метаболизме человека и высших млекопитающих, в частности, данные о том, на каких этапах развития живого вещества те или иные элементы в него включались и занимали главенствующее или второстепенное положение.

 

 Таблица 11.2

Биогенная классификация химических элементов 

 

Тип

Группа

Название

Примечание

Биогенные

Первоэлементы

Водород, углерод, кислород, азот

Каркасные элементы органических молекул, возникших еще в докембрии. Составляющие большинства аминокислот

Фосфор, сера

Непременные участники белковых молекул, ДНК и РНК. Создатели первичной, доклеточной жизни

Макроэлементы

Калий, натрий, кальций, магний, хлор, кремний.

Элементы буферной системы первых одноклеточных организмов и клеточного потенциала. Первые элементы скелетного аппарата простейших организмов

Эссенциальные микроэлементы

Железо, медь, цинк, марганец, хром, селен, молибден, йод, кобальт, фтор.

Включились в метаболизм с возникновением кровеносной системы. Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Составляющие коферментов организма

Условно эссенциальные микроэлементы

Мышьяк, бром, литий, никель, ванадий, кадмий, свинец.

Узкоспециализированная группа элементов, “работающая” не у всех видов организмов. Некоторые входят в состав коферментов

Брэйн-элементы

(Золото, олово, таллий, теллур, германий, галлий)

Предположительно, участвуют в проводимости импульсов головного мозга млекопитающих. Очевидно, включились в метаболизм в четвертичном периоде

Абиогенные

Нейтральные

Алюминий, титан, рубидий

Не заняли своего места в метаболизме животных из-за слабой реакционной способности, несмотря на широкую распространенность в литосфере

Конкуренты

Барий, стронций, цезий

Участвовали в метаболизме морских форм организмов, что и определило их дальнейшую конкуренцию в метаболизме сухопутных видов (ведущую к патологии)

Агрессивные

Ртуть, бериллий, осмий, висмут

Элементы поздней вулканической деятельности. В связи с тем, что не нашли места в метаболизме организмов, вредны в малых дозах

Предыдущая