Азот и фосфор относятся к макроэлементам, массовая доля азота в организме человека 3,1%, фосфора – 0,95%. Мышьяк, сурьма и висмут относятся к примесным элементам, массовая доля их в организме человека составляет 10-6%.
Азот – органоген номер четыре. Значимость его для живого организма очень высока, именно он, наряду с углеродом, водородом и кислородом, входит в состав жизненно важных аминокислот:
R–CН–(NH2)–СООН,
которые образуют ДНК, РНК и белки – основу жизни. Во многих бионеорганических комплексах (гормоны, ферменты и др.) атом азота по донорноакцепторному механизму связывает органическую и неорганическую части молекулы, например, гемоглобин.
Фосфор – органоген номер пять, играет исключительно важную роль в обмене веществ. Суточная потребность человека в фосфоре составляет 1,3 г. Фосфор настолько распространен в пищевых продуктах, что случаи его явной недостаточности практически неизвестны. Однако не весь фосфор, содержащийся в продуктах, может всасываться, поскольку его всасывание зависит от многих факторов: рН, соотношения между содержанием кальция и фосфора в пище, наличия в пище жирных кислот.
В организме фосфор присутствует в виде фосфат-иона, который входит в состав неорганических и органических веществ. Фосфор обнаружен во всех клетках организма. Больше всего фосфора содержится в костях и скелетной мускулатуре. Основным минеральным компонентом костной и зубной тканей является Ca5(PO4)3OH.
Мембраны клеток в значительной степени состоят из фосфолипидов. Фосфор входит в состав белков, нуклеиновых кислот, нуклеотидов и других биологически активных соединений.
Универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах, является АТФ – аденозинтрифосфа́т, в молекуле которого содержатся три остатка фосфорной кислоты:
В организме происходит реакция гидролиза АТФ, в результате которой разрывается связь Р ~ О и выделяется значительное количество энергии. Поэтому указанную связь называют макроэргической. При рН = 7,0 АТФ существует в виде аниона АТФ4-, так как все фосфатные группы при этом значении рН ионизированы. Гидролиз АТФ можно записать в виде уравнения:
АТФ4- + Н2О → АДФ3- + Н2РО4-
Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению энергии, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.
Живые организмы не могут обходиться без фосфора. Сахара и жирные кислоты не могут быть использованы клетками в качестве источников энергии без предварительного фосфорилирования.
Совокупность гидро- и дигидрофосфатов в крови образует фосфатную буферную систему, которая вместе с другими буферными системами обеспечивает постоянство рН крови.
Мышьяк, сурьма и висмут постоянно находятся в живых организмах, но их физиологическая роль практически не выяснена. Ионы Аs 3+ и Sb3+ и в меньшей степени Bi3+ являются синергистами. Мышьяк и сурьма накапливаются в щитовидной железе, угнетают её функцию, вызывая эндемический зоб.
