Ультрамикроэлементы это кратко в биологии

Обновлено: 07.07.2024

Каждая клетка содержит множество химических элементов, участвующих в различных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке — одно из основных условий её жизни, развития и функционирования. Одних химических элементов в клетке больше, других — меньше.

Условно все элементы клетки можно разделить на три группы.

К макроэлементам относят кислород (65—75 %), углерод (15—18 %), водород (8—10 %), азот (2,0—3,0 %), калий (0,15—0,4 %), сера (0,15—0,2 %), фосфор (0,2—1,0 %), хлор (0,05—0,1 %), магний (0,02—0,03 %), натрий (0,02—0,03 %), кальций (0,04—2,00 %), железо (0,01—0,015 %. Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений.

Углерод — входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов.

Кислород — входит в состав практически всех органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды.

Водород — входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии.

Азот — входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров — аминокислот и нуклеотидов. Из организма животных выводится в составе аммиака, мочевины, гуанина или мочевой кислоты как конечный продукт азотного обмена. В виде оксида азота NO (в низких концентрациях) участвует в регуляции кровяного давления.

Сера — входит в состав серосодержащих аминокислот, поэтому содержится в большинстве белков. В небольших количествах присутствует в виде сульфат-иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях.

Фосфор — входит в состав АТФ, других нуклеотидов и нуклеиновых кислот (в виде остатков фосфорной кислоты), в состав костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат-ионов).

Магний — кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем.

Кальций — участвует в свёртывании крови, а также служит одним из универсальных вторичных посредников, регулируя важнейшие внутриклеточные процессы (в том числе участвует в поддержании мембранного потенциала, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза). Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных.

Натрий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессы осморегуляции (в том числе работу почек у человека) и создании буферной системы крови.

Калий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы. Содержится в межклеточных веществах.

Хлор — поддерживает электронейтральность клетки.

К микроэлементам, составляющим от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк

Цинк — входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в состав инсулина

Медь — входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов.

Селен — участвует в регуляторных процессах организма.

Ультрамикроэлементы составляют менее 0,0000001 % в организмах живых существ, к ним относят золото, серебро оказывают бактерицидное воздействие, ртуть подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты. Так же к ультрамикроэлементам относят платину и цезий. Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.

На атомарном уровне различий между органическим и неорганическим миром живой природы нет: живые организмы состоят из тех же атомов, что и тела неживой природы. Однако соотношение разных химических элементов в живых организмах и в земной коре сильно различается. Кроме того, живые организмы могут отличаться от окружающей их среды по изотопному составу химических элементов. Наиболее резкие различия между живой и неживой природой проявляются на молекулярном уровне.

Кобальт входит в состав витамина В₁₂ и принимает участие в синтезе гемоглобина , его недостаток приводит к анемии.

1 — кобальт в природе; 2 — структурная формула витамина В₁₂; 3 — эритроциты здорового человека и эритроциты больного анемией

Молибден в составе ферментов участвует в фиксации азота у бактерий и обеспечивает работу устьичного аппарата у растений.

1 — молибденит (минерал, содержащий молибден); 2 — азотфиксирующие бактерии; 3 — устьичный аппарат

Медь является компонентом фермента, участвующего в синтезе меланина (пигмента кожи), влияет на рост и размножение растений, на процессы кроветворения у животных организмов.

1 — медь; 2 — частицы меланина в клетках кожи; 3 — рост и развитие растения

Йод у всех позвоночных животных входит в состав гормона щитовидной железы — тироксина .

1 — йод; 2 — внешний вид щитовидной железы; 3 — клетки щитовидной железы, синтезирующие тироксин

Бор влияет на ростовые процессы у растений, его недостаток приводит к отмиранию верхушечных почек, цветков и завязей.

1 — бор в природе; 2 — пространственная структура бора; 3 — верхушечная почка

Цинк входит в состав гормона поджелудочной железы — инсулина , а также действует на рост животных и растений.

1 — пространственная структура инсулина; 2 — поджелудочная железа; 3 — рост и развитие животных

В организмы растений и микроорганизмов микроэлементы поступают из почвы и воды; в организмы животных и человека — с пищей, в составе природных вод и с воздухом.

Ультрамикроэлементы (лат. ultra — сверх, за пределами; греч. mikrós — малый и лат. elemėntum — первоначальное вещество) — химические элементы, содержащиеся в организмах в ничтожно малых концентрациях. К ним относят золото, бериллий, серебро и некоторые другие элементы.

УЛЬТРАМИКРОЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, входящие в состав растительных организмов, содержание которых исчисляется миллионными долями (10 -6 ) процента и меньше. Таковы Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.

Словарь ботанических терминов. — Киев: Наукова Думка . Под общей редакцией д.б.н. И.А. Дудки . 1984 .

Смотреть что такое "УЛЬТРАМИКРОЭЛЕМЕНТЫ" в других словарях:

микро- и ультрамикроэлементы — микро и ультрамикроэлементы … Орфографический словарь-справочник

Химический состав клетки — Каждая клетка содержит множество химических элементов, участвующих в различных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке одно из основных условий её жизни, развития и функционирования. Одних химических элементов в клетке… … Википедия

Клетка — У этого термина существуют и другие значения, см. Клетка (значения). Клетки крови человека (РЭМ) … Википедия

Человеческое тело — Эта статья о человеческом теле в целом. О системах органов человеческого тела см. Нормальная анатомия человека. Внешнее строение тела человека … Википедия

Микро- и макроэлементы. Биологическое значение. Ультрамикроэлементы

К макроэлементам относятся те элементы, содержание которых в клетках измеряется десятыми и сотыми долями процента сухого вещества клетки (редко их содержание достигает нескольких процентов): калий, натрий, кальций, магний, железо, сера, хлор, йод. Содержание макроэлементов в клетках выражается в процентах от всей массы сухого вещества клетки.

Калий (до 1 %). Поглощается в виде гидратированных ионов К + , которые хорошо проходят через мембраны. Основные функции калия:

1. Регулирует углеводный обмен.

2. Регулирует осмотическое давление.

3. Участвует в формировании мембранных потенциалов.

4. Активирует ферменты при фотосинтезе.

5. Радиоактивный изотоп 40 К – основной источник внутренней радиоактивности.

Примечание. Осмотическое давление – это величина, отражающая соотношение воды и сухого вещества в клетке. Чем выше осмотическое давление в клетке, тем легче клетка будет поглощать воду из внеклеточной среды, и, наоборот, чем ниже внутриклеточное осмотическое давление, тем скорее клетка будет терять воду.

Натрий (до 0,1 %). Поглощается в виде гидратированных ионов Na + , которые плохо проходят через мембраны. Регулирует углеводный обмен, осмотическое давление, участвует в формировании мембранных потенциалов.

Кальций. (до 2 %). В клетке представлен гидратированными ионами Са 2+ , нерастворимыми солями (например, солями щавелевой, фосфорной, плавиковой кислоты), металлорганическими комплексами. Регулирует активность многих ферментов (например, активность кальций–зависимой АТФазы в сократимых комплексах), стабилизирует структуру хромосом. Пектаты кальция – основа срединных пластинок в тканях растений; фториды и фосфаты кальция – основа костной ткани. Избыток кальция вреден для клетки, поскольку в этом случае фосфаты, необходимые для образования макроэргических связей, переходят в нерастворимую форму – Са₃(РО₄)₂.

Магний (до 3 %). В клетках содержится в виде металлорганических комплексов, реже – в виде ионов. Стабилизирует структуру рибосом, регулирует активность ферментов, входит в состав АТФазы, входит в состав молекулы хлорофилла в клетках растений.

Железо (до 0,1 %). Поглощается в виде двухвалентных ионов Fe 2+ , реже – металлорганических комплексов Fe 3+ . В клетках содержится в составе металлорганических комплексов с переменной степенью окисления, реже – в виде ионов Fe 2+ . Возможность изменения степени окисления (Fe +3 + ē ↔ Fe +2 ) широко используется в различных обменных процессах. Железо входит в состав гема – металлорганического комплекса, содержащего порфириновое ядро и ион железа с переменной степенью окисления. Гем – обязательный компонент переносчиков кислорода: гемоглобинов и миоглобина. Гем входит в состав различных оксидоредуктаз: цитохромов (мембранных переносчиков электронов), каталазы (2 Н₂О₂ → 2 Н₂О + О₂↑), пероксидаз (Н₂О₂ → Н₂О + О), оксидаз (О₂ + 2 ē → О₂ 2– ), дегидрогеназ (переносчиков водорода), ферредоксина (переносчика электронов при фотосинтезе).

Сера (до 1 %). Поглощается в виде сульфатов SO₄ 2 – . В клетке содержится в виде свободных сульфат-ионов, в окисленной и восстановленной форме в составе органических соединений. Сера входит в состав серосодержащих аминокислот: метионина, цистеина; между этими аминокислотами образуются дисульфидные мостики, поддерживающие третичную структуру белка. Сера входит в состав кофактора КоА, обслуживающего цикл Кребса и другие обменные процессы. Благодаря изменению степени окисления, сера играет большую роль в хемосинтезе и анаэробном окислении.

Сероводород и другие восстановленные соединения серы служат донорами электронов при бактериальном фотосинтезе.

Хлор (до 4 %). Поглощается и содержится в клетке в виде хлоридов Cl – . Участвует в регуляции осмотического давления.

Микроэлементы – это элементы, суммарное содержание которых в клетке обычно не превышает 0,01 %. Содержатся в клетках в виде гидратированных неорганических ионов и (или) металлорганических комплексов.

Молибден. У азотфиксирующих микроорганизмов входит в состав нитрогеназы – фермента, катализирующего восстановление атмосферного азота до аммиака. У большинства других организмов молибден входит в состав нитратредуктазы (фермента, восстанавливающего нитраты) и некоторых дегидрогеназ.

Бор. Бор регулирует деление клеток меристемы у растений. При его недостатке наблюдаются нарушения развития: слабое ветвление корня, засыхание верхушек побегов, некрозы. Кроме того, бор участвует в регуляции азотного и углеводного обмена.

Элементы, содержание которых в клетке составляет миллионные доли процента, называются ультрамикроэлементы. К ультрамикроэлементам относятся: селен, цезий, алюминий, кадмий, ртуть, мышьяк, свинец, серебро, золото, радий и многие другие.

Биологические функции ультрамикроэлементов изучены недостаточно. В повышенных концентрациях они являются ферментными ядами. Ядовитые свойства ионов металлов часто обусловлены их необратимым связыванием с белками, при этом происходит денатурация белков.

Существует множество способов обезвреживания (детоксикации) этих элементов. Растения и грибы способны связывать вредные вещества в клеточных стенках. Кроме того, существуют специфические белки, способные связывать ионы металлов.

You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed.
Both comments and pings are currently closed.

Читайте также: