...
Головна » Классификация химических элементов

Существует ряд различных классификаций химических элементов, содержащихся в организме человека.

Так, в зависимости от количественного содержания все биогенные химические элементы В.И. Вернадский разделил на макро -, микро -, и ультра микроэлементы.

К макроэлементам относятся элементы, содержание которых в организме составляет 10-3%  и более. Это  С, Н, О, N, P, S, Na, К, Са, Mg, Cl.

К микроэлементам относятся элементы, содержание которых в организме составляет от 10-3% до 10-5% и меньше. Это I, Br, F, Fe, Сu, Аl, Мn, Со, Ва, Zn, Li. Mo и другие.

Элементы, содержание которых в организме составляет менее 1012%, называют ультрамикроэлементами. К этой группе относятся Hg, Au, Cr, Si, Ni, Ti, Ra и др. Используя эту классификацию, оценить роль и значение в организме того или иного элемента нельзя.

А.П. Виноградов, установив, что в живом организме биологическая активность и количественное содержание химических элементов зависит от их атомного строения, предложил принципиально новую классификацию, согласно которой роль и значение химических элементов в живом организме рассматривается в зависимости от электронного строения их атомов, т.е от их положения в периодической системе элементов Д.И. Менделеева.

В.В. Ковальский классифицирует химические элементы по степени их изученности и значению. Он делит химические элементы на три группы. В первую группу ВВ. Ковальский объединил те элементы, которые постоянно находятся в живом организме, участвуют в обмене веществ и являются незаменимыми.

К ним относятся кислород, углерод, водород, азот, кальций, фосфор, калий, сера, хлор, натрий, магний, цинк, железо, медь, йод, марганец, ванадий, молибден, кобальт, селен. Во вторую группу он объединил химические элементы, которые также постоянно содержатся в живых организмах, но их биологическая роль либо недостаточно изучена, либо неизвестна. Это - стронций, кадмий, бром, фтор, бор, кремний, свинец, висмут, сурьма, торий, радий.

В третью группу В.В. Ковальский внес все остальные химические элементы, которые постоянно находятся в живых организмах, но их биологическая роль не выяснена. Это: ниобий, таллий, скандий, вольфрам. индий и др.   

АИ. Венчиков предложил классифицировать химические элементы, исходя из их роли в физиологических процессах. Согласно этой классификации, все химические элементы, физиологическая роль которых в живом организме доказана, независимо от их количественного содержания, можно называть биотическими или биотиками,

По А.И. Венчикову биотики - это химические вещества экзогенного происхождения, обладающие свойствами (входя в состав биохимических структур и систем организма) не только участвовать в качестве жизненно необходимого агента физиологических процессов, но и нормализовать их, повышать сопротивляемость организма воздействию вредных факторов. Из определения следует, что к биотикам могут быть отнесены макро - и микроэлементы, а также витамины, ферменты и другие вещества, обязательно участвующие в обменных процессах. По этой классификации в отдельную группу были сведены те элементы, которые обеспечивают необходимые энергетические и пластические потребности организма (например, кальций, фосфор и др.), а также создающие физико-химические условия для протекания таких важных физиологических процессов как поддержание   динамического    постоянства   рН    среды   и   осмотического давления. К этой группе, кроме углерода, азота, кислорода и водорода, можно отнести макроэлементы Na, Ca, К, Mg, Cl, Р.

В следующую группу А.И. Венчиков выделил те химические элементы, которые непосредственно принимают участие в процессах обмена веществ в живом организме. Эти элементы называют биокаталигическими, к ним относятся Fe, Mo, Zn,  Mg, Cu, Co, Ca и др. Ионы этих металлов, входя в состав макромолекул (белков, нуклеиновых кислот, гемма и т.д.), выполняют регуляторную           биологическую     функцию,  обусловленную комплексообразующими свойствами металлов. Наряду с этим им присуща и регуляторная функция, проявляющаяся в том, что ионы металлов, соединяясь с ферментами, оказывают влияние на их активность и регулируют скорость химических превращений в клетке. Активация с помощью ионов металла осуществляется по разным механизмам. В некоторых ферментах они входят в состав каталитического участка. Нередко металл прочно связан с активным центром фермента и способен взаимодействовать с субстратом, образуя металлосубстратный комплекс, который легче атакуется ферментом. В этом случае активность фермента проявляется в полную силу, а в отсутствии металлов ферменты малоактивны или неактивны.

При использовании этой классификацией химических элементов необходимо учитывать, что роль и свойства тех или иных элементов могут быть промежуточными, а также вследствие недостаточной изученности физиологической роли многих элементов часто трудно определить, к какой группе их следует отнести.

Исходя из этой классификации, следует, что основными критериями биотичности элемента является:

а) постоянное содержание его на определенном уровне;

б) установление значения дефицита элемента для нормальной функции организма;

в) вхождение элемента в состав биологически активных веществ или участие его в ферментативных процессах;

г) физиологическая активность тех количеств элемента, в каких он находится в естественных условиях жизнедеятельности организма.

Существуют и другие виды классификаций химических элементов, но. ни одна из них не является исчерпывающей в настоящее время.