М > МИ МикроэлементыМИКРОЭЛЕМЕНТЫАвторы: В.В. ЕрмаковМИКРОЭЛЕМЕНТЫ, химич. элементы, содержащиеся в организмах, почвах и др. в низких концентрациях (по массе не более тысячных долей процента). Исходя из участия в процессах, протекающих в организмах, различают М. необходимые, в т. ч. железо Fe, медь Cu, цинк Zn, молибден Mn, кобальт Co, хром Cr, селен Se, иод I, бор B, бром Br, фтор F, никель Ni, ванадий V, олово Sn, алюминий Al, кремний Si, и пассивные, напр. барий Ba; некоторые М. обладают токсич. свойствами - кадмий Cd, свинец Pb, ртуть Hg и др. В растения и микроорганизмы М. поступают из почвы и воды, в организм животных и человека - с пищей и водой; при этом усваиваются подвижные (чаще водорастворимые) соединения. Роль и функции М. в организмах весьма разнообразны. Большинство М. вовлечено в биохимич. процессы. Они являются необходимой составной частью биологически активных соединений (в т. ч. ферментов, витаминов, гормонов), участвуют в процессах дыхания, обезвреживании избытка пероксидных соединений и свободных радикалов и др. Концентрации М. в разных объектах могут существенно колебаться и меняться в зависимости от их содержания в окружающей среде, времени года и возраста организма. Не все М. обязательно требуются каждому виду организмов. Функции ряда присутствующих в организмах М. точно не установлены. Наиболее изучена биологич. роль железа. Оно входит в состав гемогрупп переносящих кислород дыхат. пигментов - гемоглобина и миоглобина, является необходимой составной частью цитохромов и ряда гемсодержащих ферментов (в т. ч. цитохромоксидаз, каталазы, пероксидазы), некоторых флавопротеинов. У млекопитающих Fe 3 + переносится с кровью с помощью плазменного белка трансферрина, а запасание и мобилизация Fe в виде белкового комплекса, содержащего гидроксид и фосфат железа, осуществляются при участии ферритина. Эффективному усвоению железа в организмах способствует медь, которая играет также важную роль в каталитич. активности цитохромоксидазы, супероксиддисмутазы, полифенилоксидазы и лизилоксидазы (осуществляет формирование поперечных сшивок между полипептидными цепями коллагена и эластина), присутствует в дыхат. пигментах моллюсков - гемоцианинах. Важным компонентом множества (ок. 100) ферментов являются ионы Zn 2 +, в т. ч. многих НАД- и НАДФ-зависимых дегидрогеназ, ДНК- и РНК-полимераз (участвуют соответственно в реакциях репликации и транскрипции), алкогольдегидрогеназы, карбоангидразы, карбоксипептидаз. Гормон инсулин накапливается в виде комплекса с Zn. Установлено, что Zn участвует в восприятии вкуса и запаха рецепторами языка и полости носа. Ионы Mn 2 + являются кофактором некоторых фосфат-переносящих ферментов, а также ферментов, обеспечивающих образование O 2 в хлоропластах растений при фотосинтезе. Они входят в активный центр фермента аргиназы, участвующего в образовании мочевины. Некоторые М. могут служить специфич. активаторами ряда ферментов (напр., Al для сукцинатдегидрогеназы и пиридоксалевых ферментов). Ni входит в состав уреазы, Cr участвует в регуляции усвоения глюкозы тканями животных. У растений B, связанный с пектином, вносит вклад в стабилизацию клеточной стенки, осуществление ею защитной функции, а Si, накапливаясь в апопласте, придаёт ей жёсткость. Mo 6 + в структуре Мо-кофактора нитрат редуктазы и сульфитоксидазы участвует в восстановлении NO − 3 и детоксикации избытка сульфита. Fe, Mn, Zn, Cu - компоненты супероксиддисмутаз, а Se - глутатионпероксидазы, участвующих в ликвидации активных форм кислорода. I входит в состав тиреоидных гормонов, Co - витамина B 12; наличие F необходимо для правильного формирования костей и зубов. Некоторые М. влияют на рост организмов (Mn, Zn, Cu - у растений), размножение (Mn, Zn - у животных, Mn, Cu, Mo - у растений), кроветворение (Fe, Cu, Co), на процессы корневого дыхания (Zn, Cu) и пр. Биологич. эффект того или иного М. часто зависит от наличия в организме др. микроэлементов и их концентраций. Так, Co эффективно воздействует на кроветворение при наличии достаточных количеств Fe и Cu; Mn способствует усвоению Cu. В свою очередь, Cu в ряде случаев является антагонистом Mo, на метаболизм Sr влияет Fe и т. п. В усвоении М. важную роль могут играть др. компоненты пищи. Недостаток и избыток М. в организме, обусловленные их содержанием во внешней среде, приводят к т. н. эндемическим заболеваниям, или биогеохимич. эндемиям. При этом наряду со специфич. нарушением обмена веществ наблюдаются дистрофии, нарушение репродуктивной способности, снижение иммунитета и др. явления. Патологии, связанные с дисбалансом М. в организмах, называются микроэлементозам и. К их числу относятся эндемический зоб (недостаток I), мышечные дистрофии (дефицит Se), анемии (дисбаланс Fe, Cu, Co), авитаминоз B 12 (недостаток Co), щелочная болезнь (избыток Se), флюороз (избыток F), борный энтерит (избыток B), молибденоз (избыток Mo), медные, свинцовые, ртутные токсикозы и др. М. используют в медицине, для повышения урожайности с.-х. культур (микроудобрения) и продуктивности с.-х. животных (добавки М. к кормам). Литература Лит.: Виноградов А.П. Биогеохимические провинции и эндемии // Доклады АН СССР. 1938. Т. 18. № 4/5; Вернадский В.И. Биогеохимические очерки. 1922-1932 гг. М., 1940; Ковальский В.В. Геохимическая экология. М., 1974; Микроэлементозы человека. М., 1991; Риш М.А. Наследственные микроэлементозы // Техногенез и биогеохимическая эволюция таксонов биосферы. М., 2003; Elements and their compounds in the environment. 2nd ed. Weinheim, 2004. Vol. 1-3; Битюцкий Н.П. Необходимые микроэлементы растений. СПб., 2005; Ермаков В. В., Тютиков С.Ф. Геохимическая экология животных. М., 2008. |
 |