Кремний биологическая роль

Кремний играет большую роль в биологическом круговороте, никакой организм не может существовать без кремния. Избыток и недостаток кремния в организме болезненно сказываются на его развитии. [c.228]

Для поддержания жизни, как показано в настоящее время, существенное значение имеют около 20 элементов, хотя живая ткань часто содержит в следовых количествах все элементы, находящиеся в окружающей среде. Основные элементы живых систем — это водород, углерод, азот и кислород (2—60 ат. %). Установлено, что из всех элементов, присутствующих в следовых количествах (0,02—0,1 ат. %), фосфор, сера, хлор, натрий, калий, магний и кальций необходимы для поддержания процессов жизнедеятельности. Некоторые из элементов, присутствующих в сверхмалых количествах (менее 0,001 ат. %), также относятся к числу необходимых. Это марганец, железо и медь. Весьма вероятно, что ванадий, кобальт, молибден, бор и кремний также имеют общее биологическое значение, однако показать, что тот или иной элемент, присутствующий в сверхмалых количествах, биологически необходим, часто весьма трудно. В отдельных случаях биологическая роль элемента для растений и животных может быть установлена по тем последствиям, которые вызывает его отсутствие в почве. Так, отсутствие меди в почве некоторых районов Австралии вызвало нарушения в нервной системе овец и привело к заболеванию их анемией и к выпадению шерсти. Утверждалось также, что недостаток в почве бора приводит к аномалиям в развитии свеклы и сельдерея и к ухудшению качества [c.7]

Алюминий, следующий за магнием, обладает заметной биологической активностью и является активатором некоторых энзимов,, а недостаток его в организме приводит к недостатку витамина Однако его роль все-таки значительно меньше, чем роль ионов натрия и магния. Атом алюминия слишком тян ел и велик для включения в структурную организацию клеток, а ион слишком мал и недостаточно поляризуем, чтобы попасть в число важнейших биологических катализаторов. Высокий заряд иона АР+ и склонность солей алюминия к гидролизу являются факторами, ограничивающими его роль в биохимических процессах. Другие качества, благоприятствующие участию в процессах жизнедеятельности (ковалентность связей, акцепторные свойства и т. п.) в большей степени присущи бору — аналогу алюминия во 2-м периоде. Предпочтительность бора, по сравнению с алюминием, доказывает предпочтительность элементов 2-го периода перед членами 3-го, Это становится особенно ясным при сравнении углерода с кремнием, который расположен в периодической системе под углеродом и так же как углерод способен к образованию четырех ковалентных связей. Кремния на Земле примерно в 135 раз больше углерода, но в биохимическую эволюцию включился все же углерод. Причина этого, в первую очередь, в стабильности связей С—С и 51—51. В первом случае расстояние между атомами в 1,5 раза меньше и соответственно энергия разрыва связи в 2 раза больше, т. е. связь С—С стабильнее. Поскольку построение организмов предполагает образование длинных цепей атомов, то устойчивые связи углерода имеют несомненное преимущество перед связями кремния. Кроме того, у кремния имеется лишь небольшая тенденция к образованию кратных связей. Все это делает соединения кремния неустойчивыми в присутствии воды, кислорода или аммиака. Однако кроме устойчивости другой очень важной особенностью биогенных элементов является способность к образованию кратных связей. Это можно проиллюстрировать сравнением свойств СОо и ЗЮг. В оксиде углерода (IV) между атомами С и О имеются кратные (двойные) связи, каждая из которых образована двумя парами общих электронов. Внешний слой каждого пз атомов в СОг приобретает стабильную структуру октета. Все возмол<-ности образования связей у этой молекулы исчерпаны. Благодаря легкости атомов и ковалентности связей СОг является газом, довольно легко растворяется в воде, реагирует с ней и в такой форме может быть использован живыми организмами. У кремния способность к образованию кратных связей практически отсутствует или, во всяком случае, гораздо ниже, чем у атома углерода. Поэтому атом 81 соединен с О простыми связями, при образовании которых остаются неспаренными два электрона у кремния и по одному у каждого из атомов кислорода. Лишенные возможно- [c.181]

Атомы элементов первого и второго периодов заметно отличаются от своих аналогов по подгруппе. Тем не менее целесообразно рассматривать их совместно по подгруппам, так как именно характерные различия (например, между углеродом и кремнием) помогают понять особую роль легких атомов в эволюции биологических систем. [c.145]

Отметим, что в каждой из этих структур имеются незамещенные ОН-группы при атоме кремния, вследствие чего сразу между несколькими полисахаридными цепями могут образовываться поперечные связи. Исходя из этих результатов, носящих, правда, предварительный характер, можно предположить, что биологическая роль кремния в соединительной ткани состоит в его способности обеспечивать образование поперечных связей (см. также гл. И, разд. Д.З). [c.122]

В настоящее время полимерные силиконовые материалы находят широкое применение во всех областях человеческой практики. Их промышленное использование не только послужило толчком к развитию кремнийорганической химии, но и резко расширило фронт и интенсивность теоретических и прикладных исследований в этой области. При этом стали возникать совершенно новые направления исследований свойств кислородсодержащих органических производных кремния и самые неожиданные перспективы их использования. Так, еще 10—15 лет назад существовало мнение, что соединения кремния не играют сколько-нибудь заметной роли в жизнедеятельности растений и животных. Однако сейчас появились многочисленные данные, свидетельствующие о важной биологической роли и физиологической активности ряда кислородсодержащих кремнийорганических соединений и о плодотворном влиянии определенных соединений кремния на живые организмы, включая человека [27, 28]. Наряду с этим биологическая инертность и гидрофобность полиорганилсилоксанов позволили им найти широкое применение в различных областях медицинской практики 27]. [c.9]

В препаратах ДНК, выделенных из природных объектов, в малых количествах обнаруживаются кремний, магний, кальций, стронций и рйд других микроэлементов, которые, по-видимому, участвуют в стабилизации пространственной структуры ДНК. Предполагают также, что в некоторых случаях кремний в форме кремниевой кислоты может заменять фосфатные остатки в молекуле ДНК, что, по-видимому, играет некую биологическую роль. [c.277]

Важнейшим является карбонатное равновесие океана. Ведущим для удаления карбонатов считается биологическое образование скелетов рифостроителей, например кораллов в тропических водах, моллюсков, а в толще воды - планктонных кокколитофорид и фораминифер. В прошлом роль осадителей карбонатов выполняли микробные сообщества предшественников строматолитов, причем вместе с кальцием в толщи доломитов уходил и магний. Кремний удаляется в виде опала диатомовыми и радиоляриями. Морская вода не насыщена относительно кремния, и это означает, что механизм удаления эффективнее выщелачивания и выноса из поровой воды осадков. Образование суль- [c.151]

Однако роль живых организмов для химического состава природных вод более обширна и многообразна. Не говоря уже о культурной деятельности человека, достаточно упомянуть имеющую громадное не только биологическое, но и геохимическое значение фотосинтетическую деятельность растений, в результате которой создается первичная продукция органического вещества и регулируется содержание СОг и Ог в атмосфере. Общеизвестна также роль многочисленных видов бактерий, незаметно, но непрестанно проделывающих громадную работу по вовлечению в круговорот самых различных неорганических веществ, многие из которых, наряду с фотосинтезирующими организмами, создают первичное органическое вещество. Избирательная деятельность организмов сказывается на концентрации не только многих микроэлементов, но и на концентрации ряда более распространенных элементов, таких, как кальций, калий, бор, кремний и др. Биосфера является важнейшим и универсальным механизмом, сообщающим подвижность большинству химических элементов. [c.38]

Макроэлементами в живом веществе являются кислород, водород, углерод, азот, кальций, сера, фосфор, калий, магний, железо, кремний, натрий, хлор и алюминий. Их роль в живых организмах различна. Первые десять элементов (их названия выделены в перечне полужирным шрифтом) жизненно необходимы для животных и для растений. Натрий и хлор, безусловно, нужны всем животным и полезны для некоторых видов растений. Биологические функции кремния и алюминия изучены недостаточно. Все макроэлементы живого вещества располагаются в верхней части периодической системы. Большинство из них входит в состав второго и третьего периодов. [c.142]

Гидробиологи сейчас начинают интересоваться ролью микроэлементов в направлении и характере биологических процессов в водоемах. Была показана роль железа и марганца в развитии фитопланктона. Значение кремния для развития диатомовых водорослей, кальция для моллюсков и харовых водорослей теперь уже не оспаривается. [c.8]

Потребность растений в кремнии не определялась, за исключением немногих отдельных случаев, так как нелегко удалить все следы кремния из питательных сред [29]. Шпрехер [30] считал, что кремнезем выполняет важную биологическую функцию, стимулируя растения к большему росту и, вероятно, играет роль э поддержании физиологического равновесия в питательных растворах почвы. [c.267]

Для германия, кремния и некоторых других полупроводников показано существование поверхностных и объемных ловушек и разграничено их влияние на рекомбинацию и подвижность носителей тока. Дефекты, служащие ловушками носителей тока, играют большую роль во многих физических и химических процессах в твердых телах и в биологических процессах в больших молекулах. В частности, установлена их роль в первичных стадиях биологического фотосинтеза [16]. В последнее время ловушкам начинают приписывать важную роль в катализе [171. К сожалению, понятие ловушка часто не связывают с определенными дефектами. В твердом теле и на его поверхности функхщи [c.14]

IVA неметаллами являются только углерод и кремний, причем углерод йграет более важную роль. Углерод существует в нескольких формах и со многими элементами образует различные неорганические соединения. Поскольку углерод является основной составной частью всех органических соединений, их свойства и реакции будут рассмотрены в соответствующих главах, посвященных органической и биологической химии. Здесь HI6 рассматриваются различные формы элементарного углерода, окись и двуокись углерода и карбонаты, относящиеся к неорганическим соединениям. [c.166]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология