Биогенные элементы, химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение. Прежде всего это кислород (составляющий 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), кальций, азот, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, железо. Эти элементы входят в состав всех живых организмов, составляют их основную массу и играют большую роль в процессах жизнедеятельности. Успехи аналитической химии и спектрального анализа расширили перечень Б. э.: находят всё новые элементы, входящие в состав организмов в малых количествах (микроэлементы), и открывают биологическую роль многих из них. В. И. Вернадский считал, что все химические элементы, постоянно присутствующие в клетках и тканях организмов в естественных условиях, вероятно, играют определенную физиологическую роль. Многие элементы имеют большое значение только для определённых групп живых существ (например, бор необходим для растений, ванадий — для асцидий и т.п.). Содержание тех или иных элементов в организмах зависит не только от их видовых особенностей, но и от состава среды, пищи (в частности, для растений — от концентрации и растворимости тех или иных почвенных солей), экологических особенностей организма и других факторов (табл. 1). При нарушении поступления в организм того или иного Б. э. возникают заболевания — биогеохимические эндемии, например зоб у человека при недостатке иода в воде и пище или чёрная пятнистость свёклы при нехватке бора (см. Биогеохимические провинции). Элементы, постоянно содержащиеся в организмах млекопитающих, по их изученности и значению можно разделить на 3 группы (табл. 2): элементы, входящие в состав биологически активных соединений (ферменты, гормоны, витамины, пигменты) (I), они являются незаменимыми; элементы, физиологическая и биохимическая роль которых мало выяснена (II) или неизвестна (III).
Табл. 1. — Содержание химических элементов в организмах, в мг на 100 г сухого вещества (ср. данные; по Bowen, 1966)
| Химический элемент | Растения | Животные | Бактерии | ||
| морские | Наземные | морские | наземные | ||
| С | 34500 | 45400 | 40000 | 46500 | 54000 |
| O | 47000 | 41000 | 40000 | 18600 | 23000 |
| N | 1500 | 3000 | 7500 | 10000 | 9600 |
| H | 4100 | 5500 | 5200 | 7000 | 7400 |
| Ca | 1000 | 1800 | 150-2000 | 20-8500 | 510 |
| Mg | 520 | 320 | 500 | 100 | 700 |
| Na | 3300 | 120 | 400—4800 | 400 | 460 |
| K | 5200 | 1400 | 500-3000 | 740 | 11500 |
| P | 350 | 230 | 400—1800 | 1700-4400 | 3000 |
| S | 1200 | 340 | 500-1900 | 500 | 530 |
| Cl | 470 | 200 | 500-9000 | 280 | 230 |
| Si | 150-2000 | 20-500 | 7-100 | 12-600 | 18 |
| Fe | 70 | 14 | 40 | 16 | 25 |
| Cu | 1 | 1,4 | 0,4-5 | 0,24 | 4,2 |
| Zn | 15 | 10 | 0,6—150 | 16 | — |
| Cd | 0,04 | 0,06 | 0,015-0,3 | £0,05 |
|
| Sr | 26-140 | 2,6 | 2—50 | 1,4 |
|
| F | 0,45 | 0,05—4 | 0,2 | 15-50 |
|
| Br | 74 | 1,5 | 6-100 | 0,6 |
|
| I | 3—150 | 0,042 | 0,1-15 | 0,043 |
|
| Mn | 5,3 | 63 | 0,1-6 | 0,02 | 3 |
| Co | 0,07 | 0.05 | 0,05-0,5 | 0,003 |
|
| Ni | 0,3 | 0,3 | 0,04-2,5 | 0,08 |
|
| Cr | 0,1 | 0,023 | 0,02—0,1 | 0,0075 |
|
Мо | 0,045 | 0,09 | 0,06—0,25 | <0,02 |
|
| Se | 0,08 | 0,02 | — | 0,17 |
|
| V | 0,2 | 0,16 | 0,014—0,2 | 0,015 |
|
| B | 12 | 5 | 2—5 | 0,05 |
|
| Al | 6 | 50(0,05-400) | 1,5 | 0,4—10 |
|
| Be | 0,0001 | <0,01 | — | 0,00003—0,0002 |
|
| Ba | 3 | 1,4 | 0,02-0,3 | 0,075 |
|
| Li | 0,5 | 0,01 | 0,1 | <0,002 |
|
| Rb | 0,74 | 2 | 2 | 1,7 |
|
| Cs | 0,007 | 0,02 | — | 0,0064 |
|
| Ti | 1,2-8 | 0,1 | 0,02—2 | <0,02 |
|
| Ga | 0,05 | 0,006 | 0,05 | <0,0006 |
|
| As | 3 | 0,02 | 0,0005—0,03 | <0,02 |
|
| Ag | 0,025 | 0,006 | 0,3—1,1 | 0,0006(?) |
|
| Au | 0,0012 | <0,00005—0,0002 | 0,00003—0,0008 | 0,000023(?) |
|
| Hg | 0,003 | 0,0015 | — | 0,0046 |
|
| Zr | £2 | 0,064 | 0,01-0,1 | <0,03 |
|
| Sn | 0,1 | <0,03 | 0,02-2 | <0.015 |
|
| Sb | — | 0,006 | 0,02 | 0,0006 |
|
| La | 1 | 0,0085 | 0,01 | 0,00001 |
|
| W | 0,0035 | 0,007 | 0,00005—0,005 | (?) |
|
| Pb | 0,84 | 0,27 | 0,05 | 0,2 |
|
| Bi | — | 0,006 | 0,004-0,03 | 0,0004 |
|
| U | — | 0,0038 | — | 0,0013 |
|
| Hf | <0,04 | <0,001 | — | 0,004 |
|
Табл. 2. — Содержание химических элементов в организме млекопитающих
| Содержание элементов, в % на сухое вещество (порядок величин) | Группы элементов | ||
I | II | III | |
| незаменимые | роль мало выяснена | роль неизвестна | |
| 101 — 100 | О, C, H, N, Ca |
|
|
| 100 — 10—1 | Р, К, Cl, S, Na |
|
|
| 10—1 — 10—2 | Mg |
|
|
| 10—2 — 10—3 | Zn, Fe | Sr |
|
| 10—3 — 10—4 | Cu | Cd, Br | Li, Cs |
| 10—3 — 10—5 | I | F | Sn |
| 10—4 — 10—5 | Mn, V | В, Si | Al, Ba, Cr |
| 10—4 — 10—6 | Mo |
| Rb |
| 10—4 — 10—7 |
| Be | Ag |
| 10—5 — 10—6 | Co | Ni | Ga, Ce, As, Hg, Pb, Bi, Ti |
| 10—5 — 10—7 | Se |
| Sb, U |
| 10—6 — 10—7 |
|
| Th |
| 10—11 — 10—12 |
|
| Ra |
Некоторые другие химические элементы также обнаружены в составе тех или иных организмов, но концентрация их в тканях и органах и их биологическая роль не изучены.
В. В. Ковальский.