Biologicky významné prvky

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 14. července 2022; kontroly vyžadují 4 úpravy .

Biologicky významné prvky (na rozdíl od biologicky inertních prvků ) jsou chemické prvky nezbytné pro živé organismy k zajištění normálního života .

Prvky zajišťující vitální činnost organismu jsou klasifikovány podle různých kritérií - obsah v těle, stupeň nutnosti, biologická úloha, tkáňová specifičnost atd. [1] . Podle obsahu v lidském těle a ostatních savcích se prvky dělí na

Někteří autoři vymezují hranice mezi těmito typy podle jiných hodnot koncentrací [5] [6] [7] . Někdy nejsou ultramikroelementy odděleny od mikroprvků [5] .

Makronutrienty

Tyto prvky tvoří základ těl organismů . Obsaženo v těle dospělého ve významných množstvích, od desítek gramů (chlór, hořčík) až po desítky kilogramů (kyslík, uhlík); jinými slovy, makroprvky zahrnují všechny bioprvky, jejichž obsah v těle přesahuje 0,1 % tělesné hmotnosti. [osm]

Organogenní prvky

Hlavní část hmoty buňky tvoří 4 prvky [9] (je uveden jejich obsah v lidském těle) [10] :

Tyto makroživiny se nazývají organogenní prvky [comm. 1] [8] nebo makroživiny ( angl.  macronutrient ) [comm. 2] . Staví se z nich především bílkoviny , tuky , sacharidy , nukleové kyseliny a mnoho dalších organických látek . Někdy se tyto čtyři prvky označují zkratkou CHNO , která se skládá z jejich označení v periodické tabulce .

Ostatní makroživiny

Níže jsou uvedeny další makroživiny [1] a jejich obsah v lidském těle. [10] [14]

Stopové prvky

Výraz " mikroživiny " získal zvláštní rozšíření v lékařské, biologické a zemědělské vědecké literatuře v polovině 20. století. Zejména pro agronomy bylo zřejmé, že ani dostatečné množství "makroprvků" v hnojivech ( trojice NPK  - dusík , fosfor , draslík ) nezajistí normální vývoj rostlin. [15] [16] [17]

Stopové prvky - prvky, jejichž obsah v lidském těle je v rozmezí od 0,001 do 0,00001 % (od několika g do několika mg); jinými slovy, stopové prvky zahrnují všechny prvky, jejichž obsah je menší než 0,1 % tělesné hmotnosti. Podle významu pro život těla lze mikroelementy rozdělit do tří skupin: esenciální mikroelementy, podmíněně esenciální mikroelementy, toxické a málo prozkoumané mikroelementy. [8] Složitost takové klasifikace stopových prvků spočívá v tom, že esenciální mikroprvky samy o sobě mohou za určitých podmínek vyvolat toxické reakce a jednotlivé toxické mikroprvky při určité dávce a expozici mohou vykazovat esenciální vlastnosti, to znamená, že se vitální. [5] [18] Obsah stopových prvků v těle je malý, ale zapojují se do biochemických procesů a jsou pro živé organismy nezbytné. Udržení jejich obsahu ve tkáních na fyziologické úrovni je nezbytné pro udržení stálosti vnitřního prostředí ( homeostázy ) těla. [19]

Esenciální stopové prvky

Esenciální (neboli životně důležité) jsou mikroelementy, které jsou neustále přítomny v těle a pro které je stanovena jejich výlučná role při zajišťování života. Všechny životně důležité stopové prvky vstupují do těla s jídlem a pitnou vodou. [8] Mezi nimi (v abecedním pořadí): [14] [18]

Podmíněně esenciální stopové prvky

Podmíněně esenciální (nebo podmíněně vitální) mikroelementy se nazývají, ve vztahu k nim se shromažďuje stále více údajů o jejich důležité úloze při zajišťování vitální činnosti těla. [8] Mezi nimi (v abecedním pořadí): [14] [5]

Toxické a málo prozkoumané stopové prvky

Toxické a málo prozkoumané zahrnuje velkou skupinu prvků, které jsou v organismu neustále přítomny v mikromnožinách, ale jejich biologická role není dosud dostatečně prozkoumána. Protože mnoho z těchto prvků je relativně toxických, pozornost je obvykle zaměřena na jejich škodlivé účinky na tělo. Do počtu esenciálních stopových prvků nejsou zahrnuty toxické a málo prozkoumané stopové prvky. [8] Mezi nimi (v abecedním pořadí): [18] [5]

Biogenní prvky

Biogenní (biofilní) jsou chemické prvky, které jsou neustále zahrnuty do složení organismů a plní určité biologické funkce. Prvky a jejich sloučeniny, které biota vyžaduje ve velkém množství, se nazývají makrobiogenní (C, O, N, H, Ca, P, S) a v malých množstvích - mikrobiogenní. U rostlin jsou to: Fe, Mg, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, V, Ca, které zajišťují funkce fotosyntézy, metabolismu dusíku a metabolické funkce. Zvířata vyžadují oba uvedené prvky (kromě B) a navíc Se, Cr, Ni, F, I a Sn. Přes malé množství jsou všechny tyto prvky nezbytné pro život biosystémů. [20] [21] [22]

Interakce a homeostáza

Iontová povaha prvků vede k tvorbě jejich komplexů působením různých nevstřebaných složek potravy. Ne všechny faktory ovlivňující tyto procesy jsou dobře pochopeny. [23] [24] Homeostáza prvků v lidském těle závisí mimo jiné na následujících faktorech:

Biologicky významné prvky se nevstřebávají pouze v gastrointestinálním traktu , pro mnohé z nich je to i místo exkrece. V ideálním případě je většina prvků uvolněných do gastrointestinálního traktu reabsorbována . Některé prvky mohou být absorbovány aktivní transportní nebo difúzní stimulací ; jiné jsou asimilovány pasivní difúzí, některé dvěma nebo více mechanismy. Asimilace potřebných prvků je řízena homeostázou, která zajišťuje jejich normální neboli symetrické rozložení. [25]

Existuje určitá fyziologická interakce mezi prvky, které soutěží o vazebná místa na kartáčkovém lemu enterocytů , o určité organické komplexotvorné prvky v enterocytech nebo o místa na specifických transportních proteinech . Existuje také konkurence o receptory před začleněním do jejich definitivní matrice ve funkčních buňkách. Fyzikální a chemické vlastnosti prvků jsou určeny jejich elektronovou konfigurací . [26]

Nedostatek minerálů v těle

Hlavní důvody nedostatku minerálů:

Použití termínu "minerál" ve vztahu k biologicky významným prvkům

Mikro a makro prvky se do těla dostávají především s potravou . Pro jejich označení v angličtině existuje termín dietní minerály . [27]

Na konci 20. století začali ruští výrobci některých léků a doplňků stravy používat termín „minerál“ pro označení makro- a mikroprvků. Z vědeckého hlediska je toto použití tohoto termínu nesprávné, neboť se tím rozumí pouze geologické přírodní těleso s krystalickou strukturou. Přesto výrobci tkz. "biologické doplňky" začaly nazývat své produkty vitamin-minerálními komplexy, což znamená minerální doplňky k vitaminům . [28]

Viz také

Poznámky

Komentáře
  1. ↑ Někdy se jako organogenní prvky (organogeny) nazývají pouze C , H , N , O [11] , někdy se také nazývají P a S [1] a někdy všechny prvky, které hrají jakoukoli roli v životě organismů [12] .
  2. ↑ Bílkoviny, tuky a sacharidy jsou někdy označovány jako makroživiny [13] .
Prameny
  1. ↑ 1 2 3 4 Skalný A. V., Rudakov I. A. Bioelementy v medicíně. - Onyx 21. století, Mir, 2004. - S. 18-23. — 272 s. — ISBN 5-329-00930-8 .
  2. ↑ Makronutrienty // Slovník botanických pojmů / I.A. Dudka. - Kyjev: Naukova Dumka, 1984.
  3. ↑ Mikroelement // Slovník botanických pojmů / I.A. Dudka. - Kyjev: Naukova Dumka, 1984.
  4. ↑ Ultramikroelementy // Slovník botanických pojmů / I.A. Dudka. - Kyjev: Naukova Dumka, 1984.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 Avtsyn A.P. , Zhavoronkov A.A., Rish M.A., Strochkova L.S. Lidské mikroelementózy. - M . : Medicína, 1991. - 496 s. — ISBN 5-225-02128-X .
  6. ↑ Kidin V.V., Torshin S.P. Agrochemie. Učebnice . - Vyhlídka, 2015. - 619 s. — ISBN 9785392187676 .
  7. ↑ Polyanskaya Irina Sergejevna. Nová klasifikace bioprvků v bioelementologii . cyberleninka.ru . Časopis "Mlékárenský obchodní bulletin" Státní mléčné akademie Vologda. N.V. Vereščagin, č. 1(13), s. 34-42 (2014). Získáno 19. března 2021. Archivováno z originálu dne 26. března 2020.
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 Skalný A.V. , Rudakov I.A., Notova S.V., Skalný V.V., Burtseva T.I., Baranova O.V., Gubaidulina S.G. Bioelementologie: základní pojmy a pojmy. Terminologický slovník . window.edu.ru _ GOU "Orenburg State University" (2005). Získáno 6. dubna 2021. Archivováno z originálu dne 31. října 2017.
  9. ↑ Bilich G. L., Kryzhanovsky V. A. Biologie. Celý kurz: Ve 4 svazcích - 5. vydání, doplněno a přepracováno. - Onyx, 2009. - S. 20. - 864 s. - ISBN 978-5-488-02311-6 .
  10. ↑ 1 2 Starr C., McMillan B. 2.1. Atomy a prvky // Biologie člověka. — 11. vyd. - Cengage Learning, 2014. - S. 16. - 608 s. — ISBN 9781305445949 .
  11. ↑ Organogenní prvky // Velká lékařská encyklopedie / kap. vyd. A. M. Prochorov. - M .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
  12. ↑ Dedy I. I. Organogens // Ekologický encyklopedický slovník. - Kišiněv, 1989.
  13. ↑ Pokyny 2.3.1.2432-08. Normy fyziologických potřeb energie a živin pro různé skupiny obyvatel Ruské federace. . Získáno 19. července 2017. Archivováno z originálu 6. srpna 2017.
  14. ↑ 1 2 3 Skalný A.V. Stopové prvky: vitalita, zdraví, dlouhověkost. - Nakladatelství Perot - S.11, 2019.
  15. ↑ Kovalský V.V. , Raetskaya Yu. I., Gracheva T. I. Stopové prvky v rostlinách a krmivech. - Akademie věd SSSR. Vědecký poradenství o stopových prvcích v rostlinné a živočišné výrobě. All-Unie. akad. s.-x. Vědy je. V. I. Lenin. - Moskva: Kolos, 1971.
  16. ↑ Underwood EJ. Stopové prvky a zdraví: přehled . pubmed.ncbi.nlm.nih.gov . Filosofické transakce Královské společnosti v Londýně. Řada B, Biologické vědy (1979). Získáno 16. dubna 2021. Archivováno z originálu dne 16. dubna 2021.
  17. ↑ Babenko G. A. , Reshetkina L. P. Stopové prvky v experimentální a klinické medicíně. - Kyjev: Zdraví, 1965.
  18. ↑ 1 2 3 4 Skalný A.V. Biologická úloha makro- a mikroprvků u lidí a zvířat. - Petrohrad: Nauka, 2008.
  19. ↑ Osamu WADA. Co jsou stopové prvky? Stavy jejich nedostatku a přebytku . med.or.jp . Journal of the Japan Medical Association (sv. 129, č. 5, 2003, strany 607–612) (2003). Získáno 16. dubna 2021. Archivováno z originálu dne 29. března 2017.
  20. ↑ Kozlovsky E. A., Ledovskikh A. A. (hlavní redaktoři) a další Biofilní (biogenní) prvky . ecoindustry.ru _ Ruská geologická encyklopedie. Ve třech svazcích. T. 1 (A-I). - M. - Petrohrad: Nakladatelství VSEGEI (2010). - ISBN 978-5-93761-180-2 . Získáno 5. dubna 2021. Archivováno z originálu dne 26. března 2017.
  21. ↑ Biogenní prvky // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
  22. ↑ Vědecké nakladatelství "Velká ruská encyklopedie". BIOGENNÍ PRVKY . bigenc.ru _ Velká ruská encyklopedie . Získáno 5. dubna 2021. Archivováno z originálu dne 27. září 2020.
  23. ↑ O'Dell BL Vliv složek potravy na dostupnost zinku. — The American Journal of Clinical Nutrition, 1969.
  24. ↑ Prasad AS, Oberleas D. Faktory ovlivňující homeostázu zinku. — Stopové prvky v lidském zdraví a nemoci, sv. já, p. 155-162. New York, Academic Press, 1977.
  25. ↑ Liebscher K., Smith H. Esenciální a neesenciální stopové prvky. - Archives of Environmental & Occupational Health 17(6): 881-890, 1968.
  26. ↑ Hill CH, Matrone G. Chemické parametry při studiu interakcí přechodných prvků in vivo a in vitro. - Federation Proceedings 29(4):1474-1481, 1970.
  27. ↑ Dietní minerály . sciencedirect.com . Trendy ve vědě a technologii potravin (2017). Staženo: 7. května 2021.
  28. ↑ Gorokhovskaya G.N., Zimaeva Yu.O., Petina M.M. Vitamin-minerální komplexy v moderní klinické praxi . rmj.ru. _ Ruský lékařský časopis, č. 5 s. 345 (07.03.2008). Získáno 7. května 2021. Archivováno z originálu dne 17. ledna 2021.

Literatura

 Ekosystém
přírodní oblasti
Funkční komponenty
Konstrukční komponenty
Abiotické složky
Funkční
  • Posloupnost
  • nástupnická řada
  • Degradace ekosystému
  • Ekosystémová evoluce
Znečištění ekosystémů