Что относится к биогенным элементам
Биогенные элементы
Полезное
Смотреть что такое «Биогенные элементы» в других словарях:
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — (вещества), 1) химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие жизненно необходимые биологические функции (кислород, углерод, фосфор, азот и др.); 2) вещества, возникающие в результате распада мертвых организмов; 3)… … Экологический словарь
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы О (составляет ок. 70% массы организмов), C (18%), H (10%), N, B, S, Ca, K, Na, Cl. Б. э., необходимые… … Большой Энциклопедический словарь
биогенные элементы — БИОГЕНЫ – см. элементы биогенные. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые им для жизнедеятельности. В живых клетках обычно обнаруживаются следы почти всех химич. элементов, присутствующих в окружающей среде, однако для жизни необходимы ок. 20.… … Биологический энциклопедический словарь
биогенные элементы — – химические элементы, постоянно содержащиеся в организмах в составе соединений, которые выполняют ряд важнейших биологических функций (O, C, N, H, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg, Fe) … Краткий словарь биохимических терминов
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — Химические элементы, непременно входящие в состав живых организмов Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — вещества, необходимые для существования живых организмов кислород, углерод, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, натрий, сера, кремний, марганец, йод, мышьяк и др. В воде они находятся в виде ионов, а также в виде коллоидов,… … Прудовое рыбоводство
биогенные элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы О (составляет около 70% массы организмов), С (18%), Н (10%), N, В, S, Са, K, Na, Cl. Биогенные элементы,… … Энциклопедический словарь
биогенные элементы — bioelementai statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminiai elementai, randami gyvuosiuose organizmuose. atitikmenys: angl. bioelements; biogenic elements; life elements rus. биогенные элементы; биоэлементы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
биогенные элементы — biogeniniai elementai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Gyviesiems organizmams būtini cheminiai elementai. Skirstomi į makroelementus ir mikroelementus. atitikmenys: angl. nutrients; nutrients salts vok. Nährsalze, n;… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Полезное
Смотреть что такое «БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ» в других словарях:
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — (вещества), 1) химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие жизненно необходимые биологические функции (кислород, углерод, фосфор, азот и др.); 2) вещества, возникающие в результате распада мертвых организмов; 3)… … Экологический словарь
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы О (составляет ок. 70% массы организмов), C (18%), H (10%), N, B, S, Ca, K, Na, Cl. Б. э., необходимые… … Большой Энциклопедический словарь
биогенные элементы — БИОГЕНЫ – см. элементы биогенные. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
биогенные элементы — – химические элементы, постоянно содержащиеся в организмах в составе соединений, которые выполняют ряд важнейших биологических функций (O, C, N, H, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg, Fe) … Краткий словарь биохимических терминов
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — Химические элементы, непременно входящие в состав живых организмов Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — вещества, необходимые для существования живых организмов кислород, углерод, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, натрий, сера, кремний, марганец, йод, мышьяк и др. В воде они находятся в виде ионов, а также в виде коллоидов,… … Прудовое рыбоводство
биогенные элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы О (составляет около 70% массы организмов), С (18%), Н (10%), N, В, S, Са, K, Na, Cl. Биогенные элементы,… … Энциклопедический словарь
биогенные элементы — bioelementai statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminiai elementai, randami gyvuosiuose organizmuose. atitikmenys: angl. bioelements; biogenic elements; life elements rus. биогенные элементы; биоэлементы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
биогенные элементы — biogeniniai elementai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Gyviesiems organizmams būtini cheminiai elementai. Skirstomi į makroelementus ir mikroelementus. atitikmenys: angl. nutrients; nutrients salts vok. Nährsalze, n;… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Биогенные элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение. Прежде всего это кислород (составляющий 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), кальций, азот, калий, фосфор, магний,… … Большая советская энциклопедия
Биогенные элементы. Биогенная классификация химических элементов
В целом следует заметить, что из известных 118 элементов на сегодняшний день точная роль и значение в организме живых существ определены у сравнительно немногих. Хотя экспериментальные данные позволили установить, что каждая клетка человека содержит примерно 50 химических элементов. Именно они и получили название биогенных, или биофильных.
Конечно, большинство из них тщательно изучены, рассмотрены все варианты их влияния на здоровье и состояние человека (как при избытке, так и при недостатке). Однако сохраняется некоторая доля веществ, роль которых до конца не понятна. Это предстоит еще установить.
Классификация биофильных элементов
Биогенные элементы можно разделить на три группы по количественному содержанию и значению для живых систем.
Данная классификация биогенных элементов отражает значимость того или иного вещества. Однако существует и другая, которая разделяет все имеющиеся в организме соединения на металлы и неметаллы. Таблица химических элементов находит отражение в живых системах, что еще раз подчеркивает, насколько все взаимосвязано.
Характеристика и значение макроэлементов
Если разобраться в строении белковых молекул, то несложно понять, насколько важны биогенные элементы группы макроэлементов. Ведь в состав их входят:
То есть все перечисленные вещества, которые мы назвали, являются жизненно необходимыми. Это вполне оправданно, ведь не зря же белки называют основой жизни.
Элемент № 20 в таблице
Кальций входит в состав костей человека и животных, является важной составной частью зубной эмали. Он же принимает участие во многих биологических процессах внутри организма:
Кроме того, образует наружный скелет многих беспозвоночных и морских обитателей. Потребность в этом элементе увеличивается с возрастом, а после достижения 20 лет снижается.
Значение натрия и калия
Эти два элемента очень важны для правильной и слаженной работы мембран клеток, а также натрий-калиевого насоса сердца. Многие препараты от болезней сердечно-сосудистой системы содержат именно эти вещества. Кроме того, эти же элементы:
Процессы жизненно важные, поэтому переоценить значение этих макроэлементов сложно.
Магний и фосфор
Магний выполняет следующие функции:
Это не все функции, но основные.
Фосфор же, в свою очередь, играет следующую роль:
Основные особенности микроэлементов
Биогенные элементы, которые относятся к этой группе, отличаются тем, что потребность организма в них меньше, чем в представителях предыдущей группы. Примерно 100 мг в день, но не более 150 мг. Всего их насчитывается около 30 разновидностей. При этом все они находятся в разной концентрации в клетке.
Роль не всех из них установлена, однако последствия недостаточного употребления того или иного элемента явно проявляются, выражаясь в различных заболеваниях. Самыми изученными по биологическому воздействию на организм являются медь, селен и цинк, а также железо. Все они принимают участие в механизмах гуморальной регуляции, входят в состав ферментов, являясь катализаторами процессов.
Круговорот биофильных частиц: углерод
Каждый атом способен совершать переход из организма в окружающую среду и обратно. При этом происходит процесс, получивший название «круговорот биогенных элементов». Рассмотрим его сущность на примере атома углерода.
Атомы проходят несколько этапов в своем круговороте.
Таким образом происходит биогенная миграция химических элементов, как макро-, так и микробиогенных.
Биогенные элементы.
В настоящем разделе дается оценка состояния Байкала с точки зрения возможности его эвтрофикации. Для того, чтобы дать такую оценку, необходимо прежде всего располагать долговременными рядами данных о концентрациях биогенных элементов. Измерения концентраций биогенных элементов и получение надежных усредненных данных затрудняются тем, что эти концентрации сильно изменяются во времени и пространстве.
На рис. 2.4.2 показана динамика изменения концентраций растворенного фосфора, нитратного азота и растворенного кремнезема в поверхностных водах Байкала в период с 1948 по 1955 г. (Вотинцев, 1961). Можно видеть, что концентрации сильно различаются в разные сезоны и годы. Снижение концентраций определяется расходом биогенных элементов на построение клеток планктонных водорослей, которые размножаются в верхнем 50-метровом слое благодаря проникающему на эту глубину солнечному свету, а затем под действием силы тяжести погружаются на дно, либо потребляются зоопланктоном. Рост концентраций биогенных элементов происходит тогда, когда глубинные воды в результате процессов вертикального перемешивания попадают на поверхность. Интересно отметить, что особенно резкое снижение концентраций всех биогенных элементов происходило в «мелозирные» годы (1950 и 1953), то есть в те годы, когда биомасса фитопланктона была максимальной (рис. 2.4.2). Однако полученные данные не поддаются количественной интерпретации, так как концентрации биогенных элементов зачастую снижались в те сезоны и годы, когда найденная биомасса фитопланктона была небольшой. Одним из таких сезонов, например, была осень 1948 года. Возможные причины такого несоответствия будут рассмотрены в разделе о планктоне. Приводим средние значения (по Вотинцеву, 1961) концентраций в слое 0-50 м и (после знака ±) величины стандартных отклонений: растворимый фосфор 21 ± 11 мкг/л; нитратный азот 45 ± 19 мкг/л; растворимый кремнезем 2,16 ±0,71 мг/л.
Биогенные элементы распределены в Байкале неравномерно по глубине. Это касается не только верхнего 50-метрового слоя, где биогенные элементы потребляются водорослями, но и глубинных вод. На рис. 2.4.3 и 2.4.4 показаны вертикальные профили распределения биогенных элементов, причем обычно имеет место повышение концентраций с глубиной. Такой градиент объясняется тем, что глубинные воды Байкала обновляются медленно (Weiss et al., 1991), за характерное время порядка 10 лет, а среднегодовые концентрации в верхнем слое постоянно понижены вследствие потребления водорослями. Глубинные воды поступают наверх тогда, когда поверхностные воды проникают в глубинные слои. Однако обновление глубинных вод происходит эпизодически. Видимо, следствием крупномасштабного проникновения поверхностных вод в глубинные слои была пониженная концентрация растворимого кремнезема на глубинах 1300-1400 м в Южном Байкале в июне 1991 года (рис. 2.4.4). Поверхностные воды в период, предшествовавший этому эпизоду, должны были быть сильно обеднены растворимым кремнеземом, так как 1990 год был «мелозирным».
Интересно сопоставить данные измерения концентраций биогенных элементов 1940-х гг., полученные колориметрическим методом с визуальной разностной оценкой, с данными, полученными в 1988-91 гг. с использованием современных спектрофотометров. В случае нитрата и фосфата данные различаются ненамного. Данные Г.Ю. Верещагина для глубин 1100-1400 м (рис. 2.4.3), вероятно, являются ошибочными, так как в противном случае нужно было бы предполагать, что концентрация фосфора в Южном Байкале за последние 50 лет заметно понизилась, для чего нет никаких причин. В свете современных данных следует считать ошибочными абсолютные результаты режимных наблюдений 1948-1955 гг. (рис. 2.4.2), так как найденная средняя концентрация фосфата в верхнем слое, равная 21 мкг/л, существенно выше максимальной концентрации фосфата в Южном Байкале, определенной современным методом, а максимальные пиковые концентрации, как видно из того же рисунка, достигали значений 40-60 мкг/л, хотя они не могут быть выше тех, которые имеются в глубинных водах. По-видимому, методика измерения концентраций «фосфатов» 1948-55 гг. содержала источник систематической ошибки. К сожалению, попыток прямого сопоставления результатов, получаемых новым и старым методами, насколько известно автору настоящего обзора, не предпринималось.
Из данных, приведенных на рис. 2.4.2, можно заключить, что систематическая ошибка присутствовала в ранних работах и при измерении концентраций растворимого кремнезема. По-видимому, с тем же источником систематической ошибки имел дело К.К. Вотинцев, в обзоре которого, опубликованном в 1992 г. (Вотинцев, 1992а), указано, что концентрация кремния в верхних слоях воды составляет 0,8-1,3 мг/л, а на максимальных глубинах достигает 1,7-2,5 мг/л, что соответствует диапазону от 1,7 до 5,4 мг/л растворимого SiO2. Метод Мортлока, примененный (Killworth et al., 1996), гарантирует точность и правильность измерения растворимого кремнезема в пределах 0,01 мг/л (Falkner et al.,1997). Поэтому данные, представленные на рис. 2.4.3, согласно которым градиент концентрации растворенного SiO2 в водах Южного Байкала имеет диапазон от 1,5 до 2,5 мг/л, представляются вполне достоверным.
Из сказанного выше ясно, что из-за природной изменчивости концентраций биогенных элементов и систематических расхождений между данными старых и новых методов для Байкала не могут быть построены графики, подобные показанным на рис. 2.4.1, для Боденского озера.
На рис. 2.4.5 приведена схема годового баланса озера Байкал по фосфору, подсчитанного (Callender, Granina, 1997) в основном по опубликованным ранее данным российских исследователей. В этой же статье дан подробный обзор соответствующей литературы. Можно видеть, что общее количество фосфора в водном теле Байкала составляет 398 килотонн. В биологической продукции ежегодно участвует 80 килотонн этого элемента. Из этого количества 75 килотонн реминерализуется в водной толще, в осадках захоранивается 3,4 килотонны. Из осадков в водную толщу поступает 2,2 килотонны фосфора за счет процессов гидролиза и последующей диффузии, то есть в растворенном состоянии.
Рис. 2.4.5. Баланс фосфора в Байкале. Callender, Granina 1997.
В озеро с водами притоков ежегодно поступает 1,2 килотонны растворенного фосфора, а воды Ангары выносят из него 1 килотонну растворенного фосфора. Из атмосферы в растворенном состоянии поступает 0,7 килотонны. Таким образом, всего в Байкал ежегодно поступает 4,1 килотонны растворенного фосфора. Эта величина всего в 8 раз больше той фосфорной нагрузки (0,5 килотонны), которая считается приемлемой для поддержания олиготрофного состояния озера Бодензее, хотя объем этого озера в 460 раз меньше объема Байкала. В водном теле Бодензее находится всего около 1,3 килотонны растворенного фосфора, что в 2,6 раз больше годовой фосфорной нагрузки на это озеро. Запас растворенного фосфора в Байкале больше годовой нагрузки в 80 раз. Очевидно, что непосредственной угрозы эвтрофикации Байкала пока нет. К точно такому же выводу на основании несколько иных соображений в 1992 г. пришел К.К.Вотинцев (Вотинцев, 1992).
Следует с осторожностью рассматривать высказываемые некоторыми специалистами соображения о признаках изменения трофического статуса Байкала. Например, в работе (Callender, Granina, 1997) цитируют данные Тарасовой и Мещеряковой (1992), согласно которым к концу 80-х гг. в Байкале исчез характерный для 60-х гг. градиент «органического фосфора» от 8 мкг/л в поверхностных до 3 мкг/л в глубинных водах, и его концентрация на всех глубинах стала равной 8 мкг/л. Источник необходимых для этого 80 килотонн фосфора, неизвестен.
Рис. 2.4.6. Динамика изменения концентраций оющего растворенного фосфора (P tot), ортофосфата, хлорофилла a и растворенного кремния в водах озера Мичиган (по данным Brooks, Edgington, 1994).
Биогенные элементы, характеристики, классификация и функции
Они называются биогенетические элементы те атомы, которые составляют живую материю. Этимологически, термин происходит от био, что в переводе с греческого означает «жизнь»; и генезис, что означает «происхождение». Из всех известных элементов только около тридцати являются обязательными.
На самом низком уровне организации материя состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Каждый атом состоит из протонов и нейтронов в ядре и определенного количества электронов вокруг него. Эти составляющие определяют свойства элементов.
Они имеют структурные функции, являясь основными составляющими в биологических молекулах (белках, углеводах, липидах и нуклеиновых кислотах) или представляют себя в их ионной форме и действуют как электролит. Они также имеют специфические функции, такие как способствование сокращению мышц или присутствие в активном сайте фермента.
Все биогенные элементы незаменимы, и если бы кто-то пропустил явление жизни, это не могло бы произойти. Основными биогенными элементами, наиболее богатыми в живом веществе, являются углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера..
черты
Биогенные элементы имеют ряд химических характеристик, которые делают их подходящими для того, чтобы быть частью живых систем:
Ковалентные связи
Они способны образовывать ковалентные связи, где два атома соединяются, деля электроны от своей валентной оболочки. Когда эта связь сформирована, общие электроны находятся в межъядерном пространстве.
Эти связи достаточно прочные и стабильные, условие, которое должно присутствовать в молекулах живых организмов. Кроме того, эти связи не очень трудно разорвать, что позволяет установить определенную степень молекулярной динамики.
Способность образовывать простые, двойные и тройные связи
Большое количество молекул может быть образовано с небольшим количеством элементов благодаря способности образовывать одинарные, двойные и тройные связи.
Помимо обеспечения значительного молекулярного разнообразия, эта особенность позволяет формировать структуры с различным расположением (линейным, кольцевым, среди прочих).
классификация
Биогенные элементы классифицируются как первичные, вторичные и микроэлементы. Эта договоренность основана на различных пропорциях элементов в живых существах.
В большинстве организмов эти пропорции сохраняются, хотя могут быть определенные специфические изменения. Например, у позвоночных йод является важнейшим элементом, тогда как в других таксонов похоже, дело не в этом.
Первичные элементы
Сухой вес живого вещества составляет от 95 до 99% этих химических элементов. В этой группе мы находим самые распространенные элементы: водород, кислород, азот и углерод.
Эти элементы имеют отличную способность сочетаться с другими. Кроме того, они имеют характеристику формирования нескольких ссылок. Углерод может образовывать до тройных связей и генерировать различные органические молекулы.
Вторичные элементы
Элементы этой группы составляют от 0,7% до 4,5% живого вещества. Это натрий, калий, кальций, магний, хлор, сера и фосфор.
В организмах вторичные элементы находятся в их ионной форме; поэтому они называются электролитами. В зависимости от их нагрузки они могут быть каталогизированы как катионы (+) или анионы (-)
В целом, электролиты участвуют в осмотической регуляции, нервном импульсе и транспорте биомолекул..
Осмотические явления относятся к адекватному балансу воды в клеточной среде и за ее пределами. Кроме того, они играют роль в поддержании рН в клеточной среде; они известны как буферные растворы или буфер.
Микроэлементы
Они находятся в мельчайших пропорциях или следах, приблизительно в значениях ниже 0,5%. Однако его присутствие в небольших количествах не означает, что его роль не важна. На самом деле они в равной степени незаменимы, что предыдущие группы для правильного функционирования живого организма.
Эта группа состоит из железа, магния, кобальта, меди, цинка, молибдена, йода и фтора. Как и группа вторичных элементов, микроэлементы могут находиться в их ионной форме и быть электролитами..
Одним из его наиболее важных свойств является сохранение себя в качестве стабильного иона в различных состояниях окисления. Они могут быть найдены в активных центрах ферментов (физическое пространство указанного белка, где происходит реакция) или воздействовать на молекулы, которые переносят электроны..
Другие авторы обычно классифицируют биоэлементы как существенные и несущественные. Тем не менее, классификация по численности наиболее.
функции
Каждый из биогенетических элементов выполняет незаменимую и специфическую функцию в организме. Среди наиболее важных функций можно отметить следующие:
углерод
Углерод является основным «блоком» органических молекул.
кислород
Кислород играет роль в процессах дыхания, а также является первичным компонентом в различных органических молекулах..
водород
Он содержится в воде и является частью органических молекул. Это очень универсально, так как он может быть связан с любым другим элементом.
азот
Он содержится в белках, нуклеиновых кислотах и некоторых витаминах..
фосфор
Фосфор содержится в АТФ (аденозинтрифосфате), энергетической молекуле, широко используемой в обмене веществ. Это энергетическая валюта клеток.
Кроме того, фосфор является частью генетического материала (ДНК) и определенных витаминов. Найдено в фосфолипидах, критических элементов для формирования биологических мембран.
сера
Сера содержится в некоторых аминокислотах, особенно в цистеине и метионине. Он присутствует в коферменте А, промежуточной молекуле, которая делает возможным большое количество метаболических реакций.
кальций
Кальций необходим для костей. Процессы мышечного сокращения требуют этого элемента. Сокращение мышц и свертывание крови также опосредованы этим ионом.
магний
Магний особенно важен для растений, поскольку он содержится в молекуле хлорофилла. Как ион, он участвует в качестве кофактора в различных ферментных маршрутах..
Натрий и калий
Они богаты ионами во внеклеточной и внутриклеточной среде соответственно. Эти электролиты являются главными действующими лицами нервного импульса, поскольку они определяют мембранный потенциал. Эти ионы известны натриево-калиевым насосом.
железо
Он находится в гемоглобине, белке, присутствующем в эритроцитах крови, функцией которого является транспорт кислорода.