WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте
Арсенобетаин, один из наиболее распространённых соединений мышьяка в природе
Триметиларсин, производится под воздействием микроорганизмов на арсенат-полученных пигментов
Мышьяк-производные, содержащие рибозу (R = несколько групп)

Биохимия мышьяка включает в себя биохимические процессы, в которых участвуют мышьяк или его соединения.

Мышьяк образует ряд металлорганических соединений, т. н. мышьякорганических соединений — эфиры мышьяковистой и мышьяковой кислот, производные арсина, и другие. Какодил и его окись были первыми металлорганическими соединениями, описанными в литературе (Бузен, 1837), и наряду с некоторыми другими соединениями мышьяка (например, атоксилом[en]), применялись и применяются до сих пор как лекарственные средства. Некоторые мышьякорганические соединения использовались в качестве боевых отравляющих веществ (люизит, адамсит).[1]

Как органические, так и неорганические соединения мышьяка токсичны для живых организмов. Тем не менее, в малых дозах некоторые соединения мышьяка способствуют обмену веществ, укреплению костей, оказывают положительное влияние на кроветворную функцию и имунную систему, увеличивают усвоение азота и фосфора из пищи. С растениями, наиболее заметный эффект мышьяка — замедление обмена веществ, что снижает урожайность, но мышьяк также стимулирует фиксацию азота.[2][3]

Среди реакций, которые проходят мышьяксодержащие вещества в биосфере — биологическое метилирование и биологическое окисление арсенита в арсенат, применяемое бактериями с помощью специализированного энзима арсенитдегидрогеназы.[4]

Распространенность

Содержание мышьяка в земной коре 1,7⋅10−4% по массе, в морской воде 0,003 мг/л[5]. Содержание мышьяка в растениях (на незагрязнённых почвах) составляет 0.001-5 мг/кг сухой массы, в высших животных — 10-6-10-5% массы, в человеке — 14-21 мг; в живых организмах мышьяк присутствует как в виде неорганических соединений (прежде всего, арсениты и арсенаты), так и в виде жиро- и водо-растворимых органических соединений (например, арсенобетаин)[6]. Мышьяк концентрируется в планктоне, морских растениях и животных, грибах. В растениях концентрируется прежде всего в корневой системе, в человеке — в ногтях, волосах.[7]

Участие мышьяка в биохимических процессах

Несмотря на свою токсичность для большинства земных форм жизни, мышьяк всё же участвует в биохимических процессах определенных организмов[8].

Некоторые морские водоросли и беспозвоночные включают мышьяк в комплекс органических молекул, таких как арсеносахараarsenosugars» — углеводы с присоединёнными к ним соединениями мышьяка), арсенобетаины[9], арсенохолин и соли тетраметиларсония. Грибы и бактерии могут производить летучие метилированные соединения, включающие в свой состав мышьяк. Мышьяколипиды[10] (или «арсенолипиды»), используемые вместо фосфолипидов, также были обнаружены в низких концентрациях во многих морских организмах.

Их зачастую накапливают водоросли в тропических регионах, где в воде недостаточно фосфора — их роль пока что мало изучена. Некоторые бактерии используют арсенат, окисленную форму мышьяка, для своей жизнедеятельности. Также, некоторые прокариоты используют арсенат как конечный получатель электрона при брожении ((As V+ → As III+), то есть превращая арсенаты в арсениты), а некоторые могут использовать арсенат как донор электрона для генерирования энергии.

Единственная бактерия, способная использовать арсенат как конечный акцептор (вещество, принимающее электроны и водород от окисляемых соединений и передающее их другим веществам) электронов в ходе т. н. «арсенатного дыхания» — облигатно анаэробный хемолитоавтотрофный микроорганизм (рода Chrysiogenes) Chrysiogenes arsenatis.

Некоторые авторы рассматривают мышьяк, как жизненно важный микроэлемент; по некоторым классификациям, он причисляется к ультрамикроэлементам — микроэлементам, необходимым в особо малых концентрациях (подобно селену, ванадию, хрому и никелю). Поскольку потребность в мышьяке крайне малы, а его относительная распространенность затрудняет исключение его поступление из внешней среды, ухудшение функций организма в результате недостатка мышьяка было показано в лабораторных опытах, где были созданы условия ультрачистой окружающей среды. Необходимая суточная доза для человека составляет 10-15 мкг.[2]

Жизнь на основе мышьяка

Предложенная структура ДНК бактерии

2 декабря 2010 года была опубликована статья об открытии штамма GFAJ-1. Согласно статье, этот эсктремофильный микроорганизм был способный жить и размножаться, встраивая токсичный для других форм жизни мышьяк в свой генетический материал (ДНК). По мнению авторов статьи, в ДНК этой бактерии мышьяк занимал место фосфора, поскольку он имеет схожие с фосфором химические свойства.[11][12][13].

Предположения о возможности существования организмов, у которых роль фосфора может выполнять мышьяк, выдвигались и ранее[14]. Открытие организма, использующего в своей биохимии элементы, отличающиеся от общих для земной жизни углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора и серы, могло бы добавить вес гипотезе об альтернативной биохимии и помочь в понимании возможных путей эволюции земной жизни[15] и в поиске жизни на других планетах[16].

Сообщение о том. что мышьяк в микроорганизме GFAJ-1 может выполнять ту же роль, что и фосфор, послужило началом оживленной научной дискуссии. Через два года после открытия сразу две независимые группы исследователей опровергли факт существования биологически значимого мышьяка в ДНК бактерии.

См. также

Примечания

  1. Копылов, Каминский, 2004, с. 89—97.
  2. 1 2 Копылов, Каминский, 2004, с. 289—291.
  3. Чертко, 2012, с. 123.
  4. Копылов, Каминский, 2004, с. 277—280.
  5. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
  6. Копылов, Каминский, 2004, с. 275—277.
  7. Чертко, 2012, с. 21.
  8. Biochemical Periodic Table - Arsenic. Umbbd.msi.umn.edu (8 июня 2007). Проверено 29 мая 2010. Архивировано 16 августа 2012 года.
  9. Бетаин — триметильное производное глицина — триметилглицин, или триметиламиноуксусная кислота (внутренняя соль). Арсенобетаин [(CH3)3As+CH2COO−]
  10. Лаборатория морских липидов — Прочие полярные липиды
  11. Wolfe-Simon F, Blum JS, Kulp TR; et al. (December 2010). “A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus”. Science. DOI:10.1126/science.1197258. PMID 21127214. Используется устаревший параметр |month= (справка)
  12. Arsenic-eating microbe may redefine chemistry of life (англ.). naturenews. Проверено 26 января 2011. Архивировано 24 февраля 2012 года.
  13. Астробиологическое открытие ведёт насыщенную ядом жизнь. membrana. Проверено 26 января 2011. Архивировано 24 февраля 2012 года.
  14. Пол Дэвис. «Чужие среди своих» — журнал «В мире науки», № 3, март 2008 г.
  15. Алексей Тимошенко. Научными сенсациями 2010 года стали «Нобелевка» за графен и жизнь на основе мышьяка (недоступная ссылка). Фундаментальные основы жизни. gzt.ru (29 декабря 2010). Проверено 29 декабря 2010. Архивировано 23 апреля 2011 года.
  16. Бактерии «на мышьяке» могут лучше себя чувствовать на Титане. РИА Новости (3 декабря 2010). Проверено 4 декабря 2010. Архивировано 6 июля 2012 года.

Литература

  • Felisa Wolfe-Simon1, Jodi Switzer Blum, Thomas R. Kulp, Gwyneth W. Gordon, Shelley E. Hoeft, Jennifer Pett-Ridge, John F. Stolz, Samuel M. Webb, Peter K. Weber, Paul C. W. Davies, Ariel D. Anbar and Ronald S. Oremland. A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus (англ.) // Science. — 2010.
  • Николай Чертко, Эдуард Чертко, Дмитрий Будько, Анна Таранчук. Гл. 5 Химические элементы p-блока // Биологическая функция химических элементов. — Минск, 2012.
  • Н. И. Копылов, Ю. Д. Каминский. Мышьяк. — Новосибирск, 2004.
  • В.С. Гамаюрова. Мышьяк в экологии и биологии. М.: Наука, 1993.
  • В.Ф. Крамаренко. Глава VI. Вещества, изолируемые из объектов минерализацией биологического материала § 19. Соединения мышьяка // Токсикологическая химия. К., 1989.
  • Елена Наймарк. Мышьяк вместо фосфора — это реально!. Элементы (6 декабря 2010). Архивировано 15 мая 2012 года.
  • Мышьяк и здоровье человека. Энциклопедия «Кругосвет».


Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .




Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии