Углерод. Благодаря способности углерода
давать огромные количества различных соединений возникло все богатство и
разнообразие видов растений и животных. Соединения углерода с
водородом, кислородом, азотом, фосфором и серой являются основой живых
биологических структур. Из общей массы живого вещества углерод
составляет около 10%. Общее содержание углерода в организме человека
равно примерно 16 кг.
Водород. Является одним из наиболее
распространенных элементов во Вселенной и составляет около 1% массы
земной коры. В организме человека содержится около 10% водорода. Его
содержание в белках колеблется от 6,5 до 7,3%. Молекулы нуклеиновых
кислот соединены между собой водородными связями. Все биохимические
процессы совершаются при строго определенной, постоянной концентрации
ионов водорода.
Азот. Общее содержание азота в организме
составляет 3,1%. Играет важную роль в обмене веществ: обязательная
составная часть белков (пептидные связи); также входит в состав
гетероциклических соединений, нуклеотидов, некоторых витаминов и
гормонов, ферментов. Таким образом, азот является обязательной частью
каждой клетки любого организма. Азот образует довольно прочные
ковалентные полярные связи, способные под влиянием биологических
катализаторов легко разрываться, создавая условия для биохимических
реакций.
Фосфор. Как и азот, фосфор относится к
органогенам и играет важную роль в обмене веществ. Его содержание в
организме человека составляет примерно 1% от массы тела. Основное
количество фосфора (85%) содержится в костях и зубах; важное значение
для организма имеет и содержание фосфора и его соединений в крови,
головном мозгу, нервных волокнах, т.к. он входит в состав белков, жиров,
ферментов и других сложных органических систем в виде фосфат-ионов.
Фосфаты сахаров, аминокислот и др. весьма реакционоспособны, поэтому
первой стадией биохимических процессов является превращение
органического соединения в сложный эфир фосфорной кислоты. Содержащаяся в
живых тканях аденозинтрифосфорная кислота является основным
аккумулятором энергии. Фосфаты калия и натрия имеют важное значение для
поддержания кислотно-щелочного равновесия в организме. Обмен фосфора
тесно связан с обменом кальция. Для его всасывания и усвоения необходим
витамин D. Суточная потребность человека в фосфоре равна 1-2 г и
полностью удовлетворяется за счет пищи.
Кислород. Общее содержание кислорода в организме человека составляет 62,43%. В состоянии покоя взрослый человек потребляет 264 см3 кислорода
в минуту, участвуя во всех видах обмена веществ. Все реакции
окисления-восстановления протекают при наличие кислорода. В количестве
21,3-23,5% входит в состав белков, витаминов, гормонов ферментов и др.
веществ.
Сера. Общее содержание серы в организме
составляет примерно 140 г. Суточная потребность взрослого человека в
сере около 1 грамма. Сера как органоген входит в состав многих веществ, в
том числе белков, аминокислот, гормонов и витаминов, является составной
частью сульфгидрильных групп (SH). Много серы в кератине волос, костях,
нервной ткани. В организме сера окисляется с образованием серной
кислоты, которая участвует в обезвреживании ядовитых соединений.
Хлор. Его содержание в организме человека
составляет около 100 г, суточная потребность 4-6 г. Находится в основном
во внеклеточной жидкости. Свободный (молекулярный) хлор токсичен и
вдыхание воздуха, содержащего даже малые количества этого газа, вызывает
раздражение дыхательных путей, мучительный кашель и отек легких.
Натрий. Один из основных внеклеточных ионов.
Содержание натрия в организме человека составляет 0,25%. Суточное
потребление натрия человеком, как правило, значительно превышает
физиологическую потребность и составляет в среднем 3-6 г в день.
Практически в таком же количестве он выводится из организма.
Биологическая роль его многообразна. Это основной катион, участвующий в
поддержании кислотно-щелочного равновесия и осмотического давления
внеклеточных и внутриклеточных жидкостей. 1 моль ионов натрия
осмотически связывает 400 моль воды. Ионы натрия и калия участвуют в
передаче нервных импульсов через мембраны нервных клеток и поддерживают
нормальную возбудимость мышечных волокон. При изменении содержания ионов
натрия в организме происходит нарушение функции нервной,
сердечно-сосудистой систем, гладких и скелетных мышц.
Калий. Является основным внутриклеточным
ионом. Общее содержание в организме человека – 0,22%. Благодаря
определенному соотношению ионов натрия и калия поддерживается нормальный
ритм мышечной работы (образуется система, обеспечивающая изотоничность
клеток и окружающей среды, а также нормальное течение биоэлектрических
явлений, связанных с процессами нервной и мышечной возбудимости и
проводимости). Большие дозы калия угнетают автоматизм и сократительную
функцию миокарда.
Магний. Является внутриклеточным ионом. В
организме взрослого человека содержится около 20 г магния. Половина
этого количества сосредоточена в костях, остальное в биологических
жидкостях, в основном в плазме крови.