Без знання хімічного складу клітини - основна одиниця життя - не можна зрозуміти механізми найскладніших процесів, які протікають в живих організмах всіх царств природи. Тому вивчення общебиологических закономірностей ми починаємо з вивчення хімічної організації життя. Спочатку порівняємо елементарний, тобто атомарний, склад живої і неживої природи.
Найпоширенішими елементами земної кори, на частку яких припадає 90% її атомарного складу, є: О, Si, Al і Na. Далі йдуть Са, Fe, Mg, P та інші елементи.
Вивчення цієї теми сприяє закріпленню знань про єдність всієї природи; розумінню того, що живі об'єкти складаються з тих же хімічних елементів, що і об'єкти неживої природи.
Біологічно важливі хімічні елементи. За хімічним складом клітини різних організмів можуть помітно відрізнятися один від одного, але елементи, що входять до їх складу, однакові. З відомих нам більше 100 хімічних елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва до складу живих організмів входять близько 80, але лише 24 з них постійно зустрічаються в живих організмах. За кількістю тих чи інших елементів входять до складу живих систем елементи можна об'єднати в три групи:
Першу групу макроелементів - міститися в великих кількостях, в сумі складають більше 98-99% маси живого організму. Це Н, О, С, N - головні компоненти всіх органічних сполук. Наприклад, в складі клітин людського тіла кисню - більше 60%, вуглецю - близько 20% і водню - близько 10%. S і P, є необхідними складовими частинами молекул біологічних полімерів (polys - багато; meros - частина) - білків і нуклеїнових кислот, їх часто називають біоелементами. У менших кількостях до складу клітини, крім згаданих S і P, входять 6 елементів: K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl. На азот, кальцій, фосфор, хлор, калій, сірку, натрій, магній, разом узяті, припадає близько 5%. Інші елементи складають 0,1%. Кожен з них виконує важливу функцію в клітині: Na. До і Cl - забезпечують проникність клітинних мембран для різних речовин і проведення імпульсів по нервовому волокну; Ca і Р - беруть участь у формуванні міжклітинної речовини кісткової тканини, крім того від Са залежить нормальна згортання крові; Fe -входить до складу гемоглобіну - білка еритроцита, який бере участь в переносі кисню від легенів до тканин; Mg - в клітинах рослин включений в хлорофіл.
Друга група мікроелементи - містяться в менших кількостях (0,02%), але також відіграють велику роль. Це - йод, фтор, бор, мідь, марганець, цинк та інші. Однак це не означає, що вони менше потрібні організму. Zn - входить в молекулу гормону підшлункової залози - інсулін (який бере участь в регуляції обміну вуглеводів; I - необхідний компонент тироксину - гормону щитовидної залози, що регулює інтенсивність обміну речовин всього організму в цілому і його зростання в процесі розвитку.
Всі інші елементи - третя група ультрамікроелементи - містяться в ще більш менших кількостях. Але при цьому необхідно враховувати, всі вони відіграють певну роль. Взагалі в живих організмах містяться всі елементи, за винятком коротко живуть ізотопів і важких елементів, які за своєю природою нестабільні.
Макроелементи Мікроелементи ультрамікроелементи
99-98% - 103% 106%
O, C, H, N, (S, P) B, Mn, Zn, Cu, Co, U, Au, Be, Hg,
K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl, F, I, Mo Se, Ra, Cs
Набір цих елементів не випадковий. Життя зародилося у водах Світового океану, і живі організми складаються з тих елементів, які утворюють легко розчинні у воді сполуки. Більшість таких елементів належать до числа легких, їх особливістю є здатність вступати в міцні (ковалентні) зв'язки і утворювати безліч складних молекул.
Значення для клітини і організму