Приветствую Вас, Гость
Главная » Статьи » Мои статьи

КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В АНТРОПОЛОГИИ

Г.И. Штремплер, Ю.В. Лабунский, Г.И. Панин

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В АНТРОПОЛОГИИ

 

В цикле естественных наук взаимосвязь химии и биологии во все времена была и остаётся наиболее продуктивной в сфере научных открытий и наиболее интересной и познавательной в сфере обучения.

Одним из направлений интеграции химии и биологии является диалектика представлений о химических элементах живой и неживой природы, в частности их биологическая классификация. В числе первых, кто рассматривал химические элементы с точки зрения их биологической роли, был В.И. Вернадский, предложивший классификацию элементов по их относительному содержанию в биосфере. Дальнейшие исследования показали, что элементный состав живых организмов колеблется в довольно широких пределах. Однако сопоставление результатов накопленного банка данных по содержанию химических элементов в живой и неживой природе позволили сделать определенные выводы и предложения по их классификации [1].

Лучше всего изучен элементный состав человеческого организма. На основе этих данных нами подсчитано, что в теле человека массой 70 кг содержится в среднем: кислорода – 43 кг (61,4%), углерода – 16 кг (22,86%), водорода – 7,0 кг (10,0%), азота – 1,8 кг (2,57%), кальция – 0,98 кг (1,4%), фосфора – 0,77 кг (1,1%), серы и калия по 140 г (по 0,2%), натрия – 98 г (0,14%), хлора – 95 г (0,136%), магния – 19 г (0,027%), железа - 4,2 г (0,006%), фтора – 2,6 г (0,0037%), цинка – 2,5 г (0,0033%), рубидия – 680 мг (0,0009%), стронция – 320 мг (0,00045%), брома – 260 мг (0,00037%), свинца – 120 мг (0,00027%), меди – 72 мг, алюминия – 61 мг, кадмия – 50 мг, бария – 22 мг, иода – 12-20 мг, мышьяка – 18 мг, кобальта и селена – по 14 мг, марганца – 12 мг, никеля и циркония – по 1 мг, лития –0,67 мг, ванадия – 0,11 мг, бериллия – 0,036 мг (всего 32 элемента). Достоверные данные по содержанию других химических элементов в целом теле человека в литературе отсутствуют.

В состав земной коры входят около 90 химических элементов, основные 11 из которых (кислород, кремний, алюминий, натрий, кальций, магний, калий, титан, водород, фосфор и марганец) составляют 99,5% по массе.

Сопоставление приведенных данных по содержанию химических элементов в организме человека и в земной коре (с учетом значимости этих элементов для организма), позволило нам предложить вариант их биологической классификации.

Так, химические элементы тела человека можно разделить на две основные группы. К первой группу отнесены 12 макроэлементов, составляющих более 99,9% массы тела. Ко второй группе – 47 микроэлементов, которым соответствует менее 0,1% массы человеческого организма.

Указанные группы элементов также неоднородны и по содержанию, и по значимости в живой природе. В первой группе мы выделяем 6 неионогенных макроэлементов: кислород, углерод, водород, азот, фосфор и серу (доля кислорода и водорода в составе ионов водорода и гидроксигрупп по сравнению с долей этих элементов, входящих в состав белков, жиров, углеводов, воды и других соединений, незначительна). На долю этих шести элементов приходится 98,1% массы тела человека, а содержание каждого из них в организме человека  превышает их массовую долю в земной коре. Перечисленные элементы обладают выраженными неметаллическими свойствами, наиболее активно участвуют в круговороте веществ в природе, образуют важнейшие органические соединения – углеводы, жиры, белки, ДНК, АТФ, фосфолипиды и т.д.

В то же время роль и содержание в организме отдельных неионогенных макроэлементов резко различаются, что позволило подразделить их далее на макроэлементы-органогены (кислород, углерод, водород и азот) и макроэлементы-суборганогены (фосфор и сера).

Вторая подгруппа макроэлементов – это ионогенные макроэлементы: кальций, калий, натрий, хлор, магний и железо. Они, образуя в организме в основном ионные соединения, отличаются также тем, что их содержание в биомассе относительно меньше, чем в земной коре. Однако значение этих элементов в живой природе огромно. Интересно отметить, что почти все они обладают металлическими свойствами, и только хлор – неметалл. Очевидно, что, входя в состав тканей и клеток, эти элементы реализуют в жизнедеятельности свои противоположные свойства, обеспечивая тем самым единство и постоянство внутренней среды организма.

Кроме макроэлементов в теле человека обнаружено еще 47 элементов, суммарное содержание которых составляет менее 0,1% по массе. Мы их относим к микроэлементам и делим на две подгруппы. Первая из них включает 15 биомикроэлементов (биотики); их необходимость и значение в живой природе наукой установлены. Биомикроэлементы далее могут быть подразделены на две категории. Во-первых, - это фтор, цинк, медь, иод, кобальт, марганец и молибден (общее содержание в организме менее 0,004% по массе), которые выполняют определенную роль в обмене веществ человека, и их недостаток (как и избыток) отрицательно сказывается на его здоровье. Другие биомикроэлементы (мышьяк, селен, никель, ванадий, кремний, бор, хром, олово) важны для представителей некоторых видов животных и растений, а конкретное значение этих элементов для жизнедеятельности человека в настоящее время выясняется и уточняется. Содержание этих элементов в организме минимально, хотя описаны случаи значительной кумуляции некоторых из них в отдельных тканях или органах человека. Приведенное деление биомикроэлементов на две категории достаточно условно и определяется нашими знаниями о месте и роли того или иного элемента в обеспечении нормального функционирования организма.

Микроэлементы с невыясненной или отсутствующей положительной биологической ролью можно разделить на три категории.

Первую категорию образуют так называемые остеотропные микроэлементы (в алфавитном порядке): алюминий, барий, бериллий, галлий, свинец и стронций, которые, поступая в организм из внешней среды с водой, пищей и загрязненным воздухом, конкурируют с кальцием за место в неорганических соединениях костной ткани и могут при избыточном поступлении приводить к заболеваниям костей и суставов ("бериллиевий рахит", "алюминиевый рахит", болезнь Кашин-Бека и др.) [2].

Вторую категорию составляют микроэлементы, используемые в составе лекарственных средств: бром, висмут, золото, литий, ртуть, серебро, таллий. Считается, что биологическая роль у этих элементов в естественных условиях отсутствует. Однако в определенной дозировке они положительно влияют при некоторых заболеваниях человека, то есть обладают определенными физиологическими свойствами.

К третьей категории относятся индифферентные в биологическом аспекте микроэлементы: вольфрам, германий, индий, иттрий, кадмий, лантан, ниобий, радий, рубидий, скандий, сурьма, тантал, теллур, титан, торий, уран, цезий, церий и цирконий. Их участие в обменных процессах вообще не установлено. Некоторые из них токсичны и являются тератогенами, канцерогенами или биостимуляторами. Данные элементы обнаружены в мышечной и костной тканях человека в чрезвычайно малых количествах (7 · 10-4 – 0,23 · 10-13% по массе).

Помимо вышеуказанных, в теле человека выявлено присутствие еще некоторых химических элементов: неодим, осмий, палладий, платина, родий, рутений, самарий, тербий, тулий, эрбий. Однако в связи с тем, что они обнаруживаются не во всех пробах, а их  роль в жизнедеятельности и баланс поступления и выведения из организма вообще не изучены, эти элементы можно отнести к абиотическим.

Таким образом, на основе комплекса признаков и свойств химических элементов предлагается их классификация в антропологии (табл. 1). Применение ее на уроках химии и биологии позволяет углубить и расширить знания, развить интерес к изучению этих предметов, формировать представления учащихся о единстве и целостности окружающего мира.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.Лабунский Ю.В., Панин Г.И. Химические элементы в морфологии и жизнедеятельности человека, животных и растений (в плане интегративной антропологии) // Материалы VI  Страховских чтений. – Саратов: Изд-во Саратовск.пед.ин-та, 1997. С. 40-47.

2.Лабунский Ю.В., Панин Г.И. Микроэлементы и здоровье человека // Психология здоровья. Психологическое здоровье. Вып.2. – Саратов: Изд-во Саратовск.пед.ин-та, 1998. С. 30-36.

 

Категория: Мои статьи | Добавил: Штремплер (30.11.2011)
Просмотров: 4642 | Теги: Элементный состав человека | Рейтинг: 4.3/3
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: