Органический и неорганический мир по набору химических элементов отличаются незначительно, поскольку неживая природа поставляет исходный материал для построения молекул живого организма. В организме человека и животных обнаружено около 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева. Такие элементы, как кислород, углерод, водород, азот, кальций, фосфор, калий, сера, хлор, натрий, магний, цинк, железо, медь, йод, молибден, кобальт, селен, постоянно содержатся в организме животных и человека, входят в состав ферментов, гормонов, витаминов и являются незаменимыми. Однако количественное содержание химических элементов в организме неодинаково (см. табл. 1).
По количественному содержанию в организме химические элементы можно разделить на 4 группы. Первая группа - макробиогенные элементы (главные): кислород, углерод, азот, водород; их содержание в организме составляет 1% и выше. Вторая группа - олигобиогенные элементы, доля которых от 0,1 до 1%; к ним относятся кальций, фосфор, калий, хлор, сера, магний, железо. Третья группа - микробиогенные элементы, содержание которых ниже 0,01 % (цинк, марганец, кобальт, медь, бром, йод, молибден и др.). Четвертая группа - ультрамикробиогенные элементы, концентрация в организме элементов этой группы не превышает 0,000001%; к ним относятся литий, кремний, олово, кадмий, селен, титан, ванадий, хром, никель, ртуть, золото и многие другие. Для некоторых ультрамикробиогенных элементов установлено биологическое значение в жизнедеятельности организмов, для других - нет. Вероятно, загрязнение окружающей среды этими элементами приводит к аккумуляции их в живой природе, в том числе и в организме человека.
5
Таблица 1
Относительное содержание некоторых химических элементов в организме человека (по А.Е. Строеву)
| Элемент | Содержание атома, % | Элемент | Содержание атома, % |
| Н | 60,3 | Р | 0,134 |
| О | 25,5 | S | 0,132 |
| С | 10,5 | К | 0,036 |
| N | 2,42 | Cl | 0,032 |
| Na | 0,73 | Si | < 0,0001 |
| Са | 0,23 | Al | < 0,0001 |
Химический состав клетки живого организма отражает такой важный признак живой материи, как высокий уровень структурной организации. Все химические элементы входят в состав органических и неорганических соединений организма, выполняющих определенные функции. Если все биологические вещества, функционирующие в клетке, расположить по сложности их строения, то получатся определенные уровни организации клетки.
Первый уровень занимают низкомолекулярные предшественники клеточных компонентов, к которым относятся вода, углекислый газ, молекулярные кислород и азот, неорганические ионы, ряд химических элементов. На втором уровне стоят промежуточные химические соединения, такие как аммиак, органические кислоты и их производные, карбамоилфосфат, рибоза и др. Из соединений первого и второго уровней в ходе жизнедеятельности клеток образуются биологические мономеры, которые являются строительным материалом для биополимеров, имеющих большую молекулярную массу и отличающихся огромным разнообразием. Промежуточное положение между биологическими мономерами и биополимерами занимают витамины и коферменты, которые по молекулярной массе ближе к мономерам, но не являются строительными блоками биополимеров.
Биополимеры способны ковалентно соединяться друг с другом, образуя сложные макромолекулы: липопротеины, нуклеопротеины, гликопротеины, гликолипиды и т.д. Взаимодействием простых и сложных макромолекул создаются надмолекулярные структуры (мультиэнзимы). Следующий уровень организации клетки - клеточные органеллы: митохондрии, ядра, рибосомы, лизосы и др. Система органелл образует клетку.
Перейдем к рассмотрению иерархии молекул, входящих в состав любого живого организма.
6