§ 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы

Живые организмы имеют особый химический состав, отличающий их от объектов неживой природы. Это проявляется, прежде всего, в различиях строения и количественного соотношения химических веществ. Однако вещества, входящие в состав организмов, образованы атомами тех же химических элементов, из которых состоят объекты неживой природы. В живых организмах массовая доля одних элементов достигает 10 % и более, других содержится меньше, а некоторые присутствуют в исключительно малых количествах.

Макроэлементы. Химические элементы, содержание которых в живых организмах составляет более 0,01 %, называются макроэлементами. В живой природе наиболее распространены четыре макроэлемента: кислород (О), углерод (С), водород (Н) и азот (N). Их суммарная массовая доля превышает 98 %. Эти элементы являются основой строения органических соединений. Помимо этого, водород и кислород входят в состав воды.

Молекулы многих органических веществ также содержат атомы серы (S) и фосфора (Р). Кроме того, к макроэлементам относятся натрий (Na), калий (K), магний (Mg), кальций (Ca) и хлор (Cl).

У человека ключевую роль в осуществлении таких процессов как свертывание крови, сокращение мышц, проведение нервных импульсов и многих других, играет кальций. Совместно с фосфором этот макроэлемент обеспечивает нормальное развитие и функционирование костей и зубов. В организме взрослого человека содержится приблизительно 1,7 кг кальция, причем около 99 % — в костной ткани.

*Содержание кальция в организме регулируется рядом гормонов, причем ведущую роль играют гормоны паращитовидных и щитовидной желез.* Потребность в кальции зависит от возраста человека. Так, для взрослых людей и детей в возрасте от 4 до 8 лет она составляет 800—1000 мг в сутки, а для подростков — 1300 мг (подумайте почему). Довольно много кальция содержится в молочных продуктах, зерновых, бобовых, орехах, капусте. Усвоению этого важного элемента способствуют витамин D (вспомните его основные источники), молочный сахар — лактоза, а также ненасыщенные жирные кислоты, которыми богаты растительные масла, рыба, авокадо и др. 

Более подробная информация о содержании макроэлементов в живых организмах и их биологической роли приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Макроэлементы

Элемент

Содержание, %1

Биологическая роль

Кислород (О)

65—75

Входит в состав большинства органических и многих неорганических веществ. Обеспечивает клеточное дыхание и другие окислительные процессы, в ходе которых выделяется необходимая организму энергия

Углерод (С)

15—18

Является основой строения всех органических веществ

Водород (Н)

8—10

Входит в состав воды и всех органических веществ

Азот (N)

1,5—3

Входит в состав многих органических веществ, в том числе белков, нуклеиновых кислот, АТФ

Кальций (Ca)

0,04—2

Является важнейшим компонентом костной ткани и эмали зубов, обеспечивает сокращение мышц, участвует в свертывании крови. У растений входит в состав клеточной стенки

Фосфор (Р)

0,2—1

Входит в состав некоторых органических веществ (ДНК, РНК, АТФ, фосфолипидов и др.), костной ткани и эмали зубов

Калий (К)

0,15—0,4

Участвует в генерации нервных импульсов, регулирует ритм сердечной деятельности. Также участвует в процессе фотосинтеза

Сера (S)

0,15—0,2

Входит в состав некоторых органических веществ, например белков, *витамина В1*. Участвует в формировании пространственной структуры белковых молекул

Хлор (Cl)

0,05—0,1

Играет важную роль в водно-солевом обмене живых организмов. Входит в состав желудочного сока животных

Натрий (Na)

0,02—0,03

Участвует в генерации нервных импульсов, поддерживает нормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов. Играет важную роль в водно-солевом обмене живых организмов

Магний (Mg)

0,02—0,03

Входит в состав хлорофилла, многих ферментов, а также в состав костной ткани и эмали зубов

1 Содержание химических элементов приведено не для запоминания