Элементарный состав живых организмов

По относительному содержанию элементы, входящие в состав живых организмов, делят на три группы: макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы.

  1. Макроэлементы — O, C, H, N (в сумме около 98-99%, их еще называют основные, или органогены), Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe (в сумме около 1-2%). Макроэлементы составляют основную массу процентного состава живых организмов.
  2. Микроэлементы — Mn, Со, Zn, Си, В, I, F, Mo и др. Их суммарное содержание в клетке составляет порядка 0,1%.
  3. Ультрамикроэлементы — Se, U, Hg, Ra, Au, Ag и др. Их содержание в клетке очень незначительно (менее 0,01%), а физиологическая роль большинства из них не раскрыта.
Содержание некоторых химических элементов
Элемент В живых организмах, % от сырой массы В земной коре, % В морской воде, %
Кислород 65-75 49,2 85,8
Углерод 15-18 0,4 0,035
Водород 8-10 1,0 10,67
Азот 1,5-3,0 0,04 0,37
Фосфор 0,2-1,0 0,1 0,003
Сера 0,15-0,2 0,15 0,09
Калий 0,15-0,4 2,35 0,04
Хлор 0,05-0,1 0,2 0,06
Кальций 0,04-2,0 3,25 0,05
Магний 0,02-0,03 2,35 0,14
Натрий 0,02-0,03 2,4 1,14
Железо 0,01-0,015 4,2 0,00015
Цинк 0,0003 < 0,01 0,00015
Медь 0,0002 < 0,01 < 0,00001
Йод 0,0001 < 0,01 0,000015
Фтор 0,0001 0,1 2,07

Химические элементы, которые входят в состав живых организмов и при этом выполняют биологические функции, называют биогенными. Даже те из них, которые содержатся в клетках в ничтожно малых количествах, ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни.

Роль биогенных элементов в живых организмах
Элемент Символ элемента Роль в живых организмах
Углерод C Входит в состав органических веществ, в форме карбонатов входит в состав раковин моллюсков, коралловых полипов, покровов тела простейших, бикарбо-натной буферной системы (HCO3, Н2CO3)
Кислород O Входит в состав воды и органических веществ
Водород H То же
Азот N Входит в состав всех аминокислот, нуклеиновых кислот, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД
Фосфор P Входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, фосфолипидов, костной ткани, эмали зубов, фосфатной буферной системы (HPO42-, H2PO4)
Сера S Входит в состав серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина), инсулина, витамина B1, кофермента A, многих ферментов, участвует в формировании третичной структуры белка (образование дисульфидных связей), в бактериальном фотосинтезе (сера входит в состав бактериохлорофилла, H2S являются источником водорода), окислении соединений серы — источник энергии в хемосинтезе
Хлор Cl Преобладающий отрицательный ион в организме, участвует в создании мембранных потенциалов клеток, осмотического давления для поглощения растениями воды из почвы и тургорного давления для поддержания формы клетки, процессах возбуждения и торможения в нервных клетках; входит в состав соляной кислоты желудочного сока
Натрий Na Главный внеклеточный положительный ион, участвует в создании мембранных потенциалов клеток (в результате работы натрий-калиевого насоса), осмотического давления для поглощения растениями воды из почвы и тургорного давления для поддержания формы клетки, в поддержании сердечного ритма (вместе с ионами К+ и Са2+)
Калий K Преобладающий положительный ион внутри клетки, участвует в создании мембранных потенциалов клеток (в результате работы натрий-калиевого насоса), поддержании сердечного ритма (вместе с ионами Na+ и Ca2+); активирует ферменты, участвующие в синтезе белка
Кальций Ca Входит в состав костей, зубов, раковин; участвует в регуляции избирательной проницаемости клеточной мембраны, процессах свертывания крови, поддержании сердечного ритма (вместе с ионами K+ и Na2+), образовании желчи; активирует ферменты при сокращении поперечно-полосатых мышечных волокон
Магний Mg Входит в состав хлорофилла, многих ферментов
Железо Fe Входит в состав гемоглобина, миоглобина, некоторых ферментов
Медь Cu Входит в состав некоторых ферментов
Цинк Zn То же
Марганец Mn
Молибден Mo
Кобальт Co Входит в состав витамина B12
Фтор F Входит в состав эмали зубов, костей
Йод I Входит в состав гормона щитовидной железы — тироксина
Бром Br Входит в состав витамина B1
Бор B Влияет на рост растений