4-химия биоген. элементов

Тема: «ХИМИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЗНАЧЕНИЕ ИХ СОЕДИНЕНИЙ В
МЕДИЦИНЕ »
Распространенность биогенных элементов
Элементы встречаются на Земле далеко не в одинаковых количествах.
Земная кора на 98% сложена всего восемью элементами. Самым распространенным элементом
является кислород, который составляет 47% массы всей доступной исследованию земной коры.
Второе место занимает кремний (29,5%), затем следуют алюминий, железо, кальций, натрий,
калий и магний.
Хотя все они в ходе эволюции вошли в состав живой материи, главным элементом жизни стал
углерод
Макро- и микроэлементы окружающей среды и в организме человека.
Из 107 известных в настоящее время элементов более 80 играют роль в жизнедеятельности
организмов. В крови человек содержится около 30 элементов. В костях тоже около 30
элементов. В обычном молоке более 20 микроэлементов.
96.3% тела человека и высших животных слагают 6 элементов, называемых макроэлементами.
Это O, C, H, N, Ca, P., каждого из которых в теле живых существ больше 1%. Это основной
строительный материал, из которого сложены молекулы белков, жиров, углеводов, нуклеиновых
кислот.
Другие шесть элементов (K, S, Na, Cl, Mg, Fe,), содержание которых в человеческом организме
от 0,01 до 1%, называют олигобиогенными.
Элементы, которых в нашем организме меньше 0,01% называют микробиогенными. Восемь
таких элементов необходимы для жизни – Mn, Co, Cu, Mo, Zn, F, Br, I. Пять из них – это
переходные металлы с большой склонностью к комплексообразованию и переменной
валентностью. В сочетании с белковыми макромолекулами они работают в составе
металлоферментов и металлопротеидов, обеспечивающих нормальный ход множества
биохимических процессов. Из более чем 700 выявленных ферментов свыше
четверти –
металлоферметны.
Такие элементы, как B, Cs, V, Fe, Cu, Zn, Mo, Co, Se, относятся к биофилам, т.е. к таким
элементам, которые обязательно входят в состав любого живого организма.
Человек и биосфера
Биосфера рассматривает границы распространения земной жизни, условия, лимитирующие ее
сохранение, т.е. биосфера – это небольшой поверхностный слой Земли, в котором протекают
жизненные процессы.
Внешняя оболочка Земли занята биосферой. И вполне правильно, когда биосферу называют
«областью жизни» или «живым покровом». Биосферой В.И. Вернадский назвал ту часть нашей
планеты, которая занята жизнью и ее проявлениями. Это огромное пространство, включающее
атмосферу, гидросферу и литосферу, населяют различные виды живых организмов.
Связь эндемических заболеваний с
особенностями биогеохимических провинций.
Жизнь тесно связана с химией земной коры. Формирование и развитие живого вещества
планеты зависит от характера миграции химических элементов в земной коре и окружающей
среде, от их усвоения и включения в новые формы соединений в живых организмах, т.е.
геохимические факторы среды оказывают большое влияние на организмы.
Изменением концентрации недостающих соединений может быть устранена нехватка
определенного элемента. При дальнейшем увеличении содержания этого необходимого и
полезного элемента появляются отклонения от нормы, аномалии развития и обмена веществ,
организм начинает неправильно функционировать, нарушается деятельность тех или иных
1
органов, возникают эндемические заболевания, уродства. Поэтому очень важно знать
критические (или пороговые) концентрация элементов, выше и ниже которых в деятельности
организмов появляются нарушения. Обычно выделяются территории, для которых характерна
избыточные или недостаточное содержание тех лил иных элементов в среде. Это геохимические
аномалии, которые, так или иначе, воздействуют на растения, животных и человека.
Технический прогресс и охрана окружающей среды
Развитие
промышленности
увеличивает
загрязнение
окружающей
среды.
Ээквивалентами бурного роста человеческой деятельности являются загрязнение атмосферы и
загрязнение вод.
Отклонение от нормы присутствия того или иного элемента в атмосфере, связанное с
деятельностью человека ведёт к профессиональным заболеваниям, таким как: алюминох,
силикоз, аргирия, антракоз и др.
Закономерности положения биогенных элементов в периодической системе
Рассмотрение биогенных элементов удобнее проводить в периодической
последовательности (т.е. по периодам), что позволяет связать вопрос о выборе биогенных
элементов, использованных природой, с положением каждого из них в периодической системе.
Этим достигается более глубокое понимание специфических и индивидуальных свойств
определенного химического элемента и связь их с критериями его биогенной характеристики.
При ознакомлении со свойствами биогенных элементов необходимых обратить внимание на
закономерности положения их в периодической системе.
Топография важнейших биогенных элементов в организме человека
Растения, животные и человек имеют в своих организмах почти все элементы, которые
содержатся в биосфере. В настоящее время в живом веществе обнаружении более 80
химических элементов. Как указывалось выше, основное место принадлежит кислороду,
углероду, водороду, азоту, кальцию (или сере) и фосфору. Остальные элементы находятся в
живом веществе в незначительных количествах. Это в основном – микроэлементы, содержание
которых в органах и тканях находится в пределах от n∙10-2 до n∙10-7%. Содержание их в
отдельных органах непостоянно и трудно выделить органы с наибольшей или наименьшей
концентрацией. Концентрация микроэлементов зависит от целого ряда причин.
В организме человека постоянно происходит обмен элементов и изучение этого обмена и
физиологической роли каждого элемента представляет большой интерес для биологии и
медицины.
Заключение:
Для студентов необходимо знать что такое биогенные элементы, их распространенности
элементов в земной коре, макро- и микроэлементы окружающей среды и в организме человека.
объяснить влияние микроэлементов на развитие живой материи. Знать, что оптимальное
выполнение физиологических функций животными и растительными организмами
обеспечивается при вполне определенных содержаниях элементов в окружающей среде, что
организм вне связи с земной корой в природе не существует, знать возникновение эндемических
заболевания в связи с особенностями биогеохимических провинций.
Вопросы для аудитории:
1. Что изучает наука биогеохимия?
2. Какие химические элементы относятся к биогенным? Как можно классифицировать
биогенные элементы?
3. Какова закономерность расположения биогенных элементов в периодической системе?
2
4. Какова биологическая роль основных микроэлементов?
5. Что такое биосфера? Её особенности и место человека в биосфере?
6. Что такое эндемические заболевания? Связь эндемических заболеваний с особенностями
биогеохимических провинций и какие эндемические заболевания характерны для Узбекистана?
7. Почему жизнь на Земле базируется на углероде, а не на кремнии?
8. Как можно объяснить выбор природой шести элементов-органогенов (макроэлементов) для
построения живых организмов?
9. Как влияет технический прогресс на среду обитания человека?
10. Как влияют различные факторы на содержание микроэлементов в организме человека?
11. Что вы знаете о топографии важнейших биогенных элементов в организме человека?
Рекомендуемая литература
1. Ю.Я.Харитонов. Аналитическая химия. Аналитика, 1 Общие теоретические
основы . Качественный анализ. Изд. «Высшая школа», М., 2001, с.288-592.
2. Н.С.Ахметов. Щбщая и неорганическая химия. Изд. «Высшая школа», М., 1998,
с.248-725.
3. С.С. Касымова. Биогенные элементы. Изд. "Медицина" УзССР,
Ташкент, 1990.
4. А.П. Авцин, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова. Микроэлементозы человека. Изд.
"Медицина", М., 1991.
5. С.В.Белов. Охрана окружающей среды. Изд. "Высшая школа", М.,
1983.
6. Ю.И.Москалёв. Минеральный обмен. Изд. "Медицина", М., 1985.
3