Біогенні елементи (біоелементи) — це хімічні елементи, що входять до складу живої матерії, виявляють певні властивості та відіграють важливу роль у процесах життєдіяльності.
Найбільший вміст у живій природі припадає на елементи-органогени (Карбон, Гідроген, Оксиген і Нітроген), які є типовими неметалічними елементами:
- Оксиген (O) — \(65\) - \(75\) % — входить до складу органічних речовин та води;
- Карбон (C) — \(15\) - \(18\) % — входить до складу усіх органічних речовин;
- Гідроген (H) — \(8\) - \(10\) % — входить до складу води та практично усіх органічних речовин;
- Нітроген (N) — \(1,5\) - \(3\) % — входить до складу нуклеїнових кислот, білків, амінокислот, тощо.
Біологічне значення органогенів зумовлене наступними властивостями:
- атоми органогенів легко сполучаються між собою, утворюючи міцні ковалентні зв'язки, що забезпечує стійкість біомолекул;
- Гідроген і Оксиген можуть утворювати слабкі водневі зв'язки, які зумовлюють можливість зміни структури біомолекул;
- мають малі розміри, малу відносну атомну масу і є легкими елементами, що є важливим для утворення біомолекул.
Макроелементами є металічні елементи — Калій (K), Кальцій (Ca), Натрій (Na), Магній (Mg), Ферум (Fe) і неметалічні елементи — Фосфор (P), Хлор (Cl), Сульфур (S). Атомна маса цих елементів є дещо більшою, але для завершення їхнього зовнішнього електронного шару не вистачає невеликої кількості електронів.
Основними властивостями макроелементів є:
- висока здатність утворювати йони та участь в утворенні йонних зв'язків;
- більшість макроелементів є сильними відновниками або окисниками, тому в складі біосистем досить часто беруть участь у регуляції життєвих функцій.
Мікроелементами є Цинк (Zn), Йод (I), Купрум (Cu), Манган (Mn), Молібден (Mo), Кобальт (Co) та інші, що розташовуються в нижній частині таблиці, у переважній більшості є металічними елементами. Мікроелементи активують або пригнічують дію ферментів та входять до їх складу.
Біоелементи в біосистемах виконують свої функції у складі біомолекул у формі нерозчинних сполук та йонів. За функціями й біологічними властивостями біоелементи класифікують на структурні та метаболічні (біокаталітичні, регуляторні та кровотворні).
Структурні біоелементи беруть участь в утворенні сполук і виконують роль будівельного матеріалу для клітин, тканин і органів. Так, Карбон (C), Оксиген (O), Нітроген (N), Гідроген (H) утворюють органічні речовини, Кальцій (Ca) і Фосфор (P) — кістки, черепашки молюсків, Силіцій (Si) — опорні структури діатомових водоростей та хвощів.
Біокаталітичні елементи забезпечують високу біологічну активність ферментів і вітамінів.
Регуляторні елементи в складі гормонів здійснюють ендокринну регуляцію (Йод є структурним компонентом тироксину, Цинк — інсуліну), транспортують речовини крізь мембрани (натрій-калієвий насос), створюють різницю потенціалів по різні боки мембран для синтезу АТФ (йони Гідрогену) тощо.
Кровотворні біоелементи (Ферум (Fe), Купрум (Cu)) беруть участь у процесах гемопоезу.
Біоелементи виконують у біосистемах структурну, біокаталітичну, регуляторну та кровотворну функції.
Джерела:
Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти / В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський : Абетка, 2018. с. 80-81.