Азот - єдиний хімічний елемент, який входить до складу всіх без винятку молекул амінокислот, білків, нуклеїнових кислот, ферментів і інших найважливіших компонентів клітини; пігментів (хлорофіл, гемоглобін), вітамінів. Лише азот може поглинатися рослинами у вигляді аніонів (NO 2 -. N О3 -) і у вигляді катіона (NH 4 +). Аніонні форми після відновлення до - NH 2 включаються в амінокислотний синтез.
В організм тварин азот надходить в хімічно зв'язаному стані у вигляді білків, амінокислот і інших азотовмісних компонентів корму рослинного і тваринного походження. Значна частина азотистих речовин їжі залишається в організмі, а частина після відповідних перетворень утворює в залежності від систематичного рівня кінцеві продукти азотного обміну - аміак, сечовину, сечову кислоту, які і виводяться з організму. (Див. Також «Амінокислоти».)
Фосфор входить до складу багатьох життєво важливих з'єднань. В органічних сполуках рослин міститься близько 50% загального його кількості в організмі. Фосфор входить до складу АМФ, АДФ, АТФ, нукдеотідов, коферментів НАД, НАДФ, фосфорильованих сахаридов, фосфоліпідів, деяких запасних речовин, ферментів і ін. Метаболізм фосфору здійснюється у вигляді залишків ортофосфорної кислоти РО4 3-. приєднання яких до органічних речовин утворює макроергічних зв'язків. Багато організми містять фосфор в мінеральної формі (розчинні фосфати клітинного соку, фосфати кісткової тканини і ін.).
Після відмирання організмів фосфорні сполуки минерализуются в грунті до солей кальцію, магнію і заліза. Завдяки кореневим виділенням, діяльності ґрунтових бактерій фосфати розчиняються, що робить можливим нове засвоєння фосфору рослинними, а потім і тваринами організмами.
Сірка бере участь у побудові сірковмісних амінокислот (Цісінь, цистеїну, метіоніну), входить до складу вітаміну В1 і деяких ферментів. Важливою особливістю є її здатність утворювати макроергічні зв'язку в реакціях субстратного фосфорилювання. Особливо велике значення має сірка та її сполуки для хемосинтезирующих і фотосинтезуючих бактерій (див. «Хемосинтез», «Бактеріальний фотосинтез»). Останнім часом сірка набуває все більшого значення як фактор мінерального живлення рослин. Сполуки сірки утворюються в печінці як продукти знезараження отруйних речовин.
Хлор. У клітинах організмів тварин і рослин міститься певна кількість галогенів. З них тільки хлор і йод зустрічаються у відносно великих кількостях. Хлор знаходиться в іонізованій формі у вигляді аніону солей натрію, калію, кальцію, магнію, марганцю та ін. Аніони хлору разом з іонами натрію відіграють важливу роль у формуванні осмотичного потенціалу плазми крові та інших рідин. Як складова частина соляної кислоти хлор, є компонентом шлункового соку.
Йод. На відміну від інших галогенів йод зустрічається у тварин і рослин головним чином в складі органічних сполук (похідних тирозину). У хребетних тварин основна кількість йоду міститься в щитовидній залозі, в складі її гормону тироксину. Недостатня кількість йоду в харчових продуктах (особливо в гірських місцевостях) викликає порушення функцій цієї залози, що супроводжується розростанням сполучної тканини і відоме під назвою ендемічного зобу. Чутливі до дефіциту йоду в кормах і сільськогосподарські тварини. Важливе біологічне значення мають і інші галогени - бром і фтор.
Бром надходить в організм з рослинними продуктами, а також з кухонною сіллю. Щодо багато брому зустрічається в гіпофізі. Солі брому використовують з лікувальною метою, так як вони заспокійливо діють на організм.
Фтор. Основна кількість зазначеного елемента знаходиться в складі кісток і тканин зубів у вигляді нерозчинних кальцієвих солей. Для організмів шкідливо як надмірне, так і недостатнє кількість фтору у воді (оптимум - 1 мг / л). Недолік фтору викликає карієс зубів, а його надлишок - хвороба - плямисту емаль зубів і флуороз.
Калій міститься в клітинах зазвичай у вигляді іонів. Постійних хімічних зв'язків з органічними сполуками організму він майже не утворює. Завдяки калію цитоплазма має певні колоїдні властивості; калій активує ферменти білкового синтезу, обумовлює нормальний ритм серцевої діяльності, бере участь в генерації біоелектричних потенціалів, в процесах фотосинтезу.
Усередині клітин в порівнянні з навколишнім середовищем підтримується висока концентрація іонів калію, а концентрація іонів натрію - мінімальна. Поки клітина жива, ця різниця в концентрації іонів між кліткою і середовищем стійко підтримується роботою іонних насосів. Після відмирання клітини або пошкодження її мембранних структур градієнт змісту іонів швидко вирівнюється.
Натрій, як і калій, міститься в організмах тварин і рослин тільки у вигляді іонів і не утворює комплексів з складовими частинами клітин. Хлористий натрій складає значну частину мінеральних речовин крові і завдяки цьому відіграє важливу роль в регуляції водного обміну організму. При рясному потовиділенні організм втрачає значну кількість хлористого натрію, що негативно позначається на його стані, призводить до зниження працездатності. Іони натрію разом з іншими іонами підтримують відповідний осмотичний потенціал клітин, що сприяє поглинанню води рослиною з грунту.
Іони натрію сприяють поляризації клітинної мембрани, здійснення процесів дратівливості, при їх участі відбувається генерація потенціалів. Нормальний ритм серцевої діяльності залежить від наявності в живильному середовищі в необхідній кількості солей натрію, калію і кальцію.
Іони натрію, беруть участь спільно з аніонами органічних кислот в підтримці і регулюванні кислотно-лужної рівноваги організму. Цей іон впливає на синтез гормонів і є основним елементом при утворенні буферної системи тканин і біологічних рідин в організмі. У зв'язку з цим щоденна потреба тварин організмів в цьому елементі досить велика. У рослинних організмах роль натрію не настільки різноманітна.
Кальцій в іонному стані є антагоністом калію. Він входить до складу мембранних структур, у вигляді солей пектинових речовин, що утворюють міжклітинний речовина, з'єднує рослинні клітини. Багато солей кальцію в кістках, оболонках деяких водоростей, раковинах молюсків, коралових поліпів. У рослинних клітинах він часто міститься у вигляді простих, ігловідних або зрощених кристалів оксалату кальцію.
В організмі тварин кальцій відіграє важливу роль в процесах утворення жовчі, підвищує рефлекторну збудливість спинного мозку і центру слиновиділення, бере участь в процесах синаптичної передачі нервових імпульсів, згортання крові, з'єднанні ДНК з білками. Кальцій належить до найважливіших факторів молекулярного механізму м'язового скорочення.
Магній міститься в клітинах в певному співвідношенні з кальцієм. Він входить до складу молекули хлорофілу, утворює солі з пектинові речовини, активує енергетичний обмін і синтез.
Залізо - складова частина молекул хромопротеидов - гемоглобіну і міоглобіну. Воно бере участь в біосинтезі хлорофілу, тому при нестачі заліза в грунті у рослин розвивається хлороз. Основна фізіологічна роль заліза - участь в процесах дихання, фотосинтезу шляхом перенесення електронів в складі окисних ферментів (Fe -протеідов) - цитохромів, каталази, пероксидази, ферредоксина. Певний запас заліза в організмі тварин і людини зберігається в залізовмісних білку ферритине, що міститься в печінці, селезінці.
Мідь зустрічається в організмах тварин і рослин, де вона грає важливу роль. У безхребетних мідь входить до складу гемоцианин, які подібно гемоглобіну в організмах хребетних переносять кисень. Мідь входить до складу деяких ферментів (оксидаз). Встановлено значення міді для процесів кровотворення, синтезу гемоглобіну і цитохромів.
Щодоби в організм людини з їжею надходить 2 мг міді. Недолік цього елемента в продуктах харчування викликає ряд розладів в організмі, перш за все порушення процесів кровотворення і синтезу гемоглобіну.
При недоліку міді в грунті рослини збіднюється цим елементом і в недостатній мірі забезпечують їм тварин. Тварини в цих випадках хворіють «лізуха» - мідної недостатністю. У хворих тварин спостерігається анемія, розлад травлення, втрата апетиту, захворювання серця.
У рослин мідь входить до складу багатьох ферментів, які беруть участь в темнових реакціях фотосинтезу та інших біосинтезу. Вона необхідна для отримання нормально розвинених насіння. Недолік міді в грунті викликає хвороби рослин.
Марганець - мікроелемент, при недостатній кількості якого у рослин виникає хлороз -функціональна захворювання, що супроводжується пожовтінням листя. Входить до складу або підвищує активність деяких ферментів (карбоксілази), сприяє процесу фотосинтезу. Велика роль належить марганцеві та в процесах відновлення нітратів в рослинах.
Цинк входить до складу деяких ферментів, які активізують розщеплення вугільної кислоти. Важливу роль відіграє цинк в синтезі рослинних гормонів - ауксинов, амінокислоти проліну і ін.
Бор впливає на ростові процеси, особливо рослинних організмів. При відсутності в грунті цього мікроелемента у рослин відмирають проводять тканини, верхівкові нирки, квітки і зав'язь, на коренях бобових рослин погано розвиваються бульби.
При відсутності в грунті молібдену бульбочкові бактерії не поселяються на коренях бобових, погіршується діяльність устьічного апарату листя, пригнічуються ростові процеси в результаті уповільнення біосинтезу білка. Велика роль належить молібдену в азотному живленні рослин, в процесах відновлення нітратів, оскільки він входить до складу ферменту нітратредуктази. Цей мікроелемент підвищує стійкість рослин до грибних захворювань.
Останнім часом мікроелементи досить широко застосовуються в рослинництві (передпосівна обробка насіння, коренева і позакореневе підживлення рослин) і тваринництві (мікроелементні добавки до корму і т. П.).
Інші неорганічні компоненти клітини. Окремі групи клітин спеціалізувалися навіть на продукуванні деяких неорганічних сполук. Зокрема, клітини шлунка утворюють значну кількість соляної кислоти, яка в складі шлункового боки бере участь в підготовці і в самому процесі перетравлення їжі.
Клітини слинних залоз синтезують певну кількість речовин з лужними властивостями. У клітинах багатьох тварин утворюється аміак. При несприятливих умовах аміак утворюється і в рослинних організмах, викликаючи їх отруєння, так як видільної системи у рослин немає.
Неорганічні компоненти клітин найчастіше перебувають у вигляді солей, дисоційованому в розчині на іони, або в нерастворенном стані (солі фосфору кісткової тканини, вапняні або кремнеземні скелети губок, коралів, панцири діатомових водоростей і ін.).