Без каких микроэлементов жизнь в принципе возможна

[Alexy]

Какие из этого списка микроэлементов действительно НЕОБХОДИМЫ ВСЕМ живым существам?

Алюминий (Al)
Бор (B)
Бром (Br)
Германий (Ge)
Ванадий (V)
Железо (Fe)
Йод (I)
Кадмий (Cd)
Кобальт (Co)
Литий (Li)
Кремний (Si)
Медь (Cu)
Марганец (Mn)
Мышьяк (As)
Молибден (Mo)
Олово (Sn)
Никель (Ni)
Рубидий (Rb)
Свинец (Pb)
Селен (Se)
Фтор (F)
Цинк (Zn)
Хром (Cr)

Можно ли в принципе некоторые реакции, где они участвуют, катализировать какими-то белками без использования металлов или с использованием лишь тех из них, которые входят в список "главных элементов жизни" (H, O, C, N, Na, K, Ca, Mg, Fe)?
Используются ли микроэлементы
в реакциях синтеза встречающихся в организмах аминокислот, нуклеиновых кислот, жиров и углеводов?

Наверное большинство бактерий (и в том числе фотосинтезирующие) вполне могут обходиться без большинства перечисленных микроэлементов?
Может некоторые из них и без Fe могут обходиться?

[идрис]

Главный закон геохимии был сформулирован Вернадским почти 100 лет тому назад.

"Все химические элементы, всегда есть везде"

То есть любая кучка элементов (пусть даже любой живой организм) априоре содержит все химические элементы что существуют в природе. Это в лаборатории можно постараться создать более менее чистые скопления атомов, но в природе такого не бывает. Потому обойтись без какого либо элемента организм не может. Этот элемент в любом случае окажется внутри этого организма.

[Alexy]

Этот элемент в любом случае окажется внутри этого организма

Вопрос в количествах
- Сколько именно каждого элемента нужно в одном организме?
- Или в каждой клетке?
В особенностях обмена элементов между организмом и окр средой
- "Отрабатывается" (и поэтому его необходимо часто возобновлять извне) ли данный элемент или наоборот может быть задействован много циклов (не удаляясь из клетки)?
- В каких именно хим соединениях содержится данный элемент в окружающей организм среде (от этого зависит легко или трудно он будет усваиваться организмом)?
И в скорости обмена элементов между окружающей организм средой и основным "хранилишем" данного элемента на планете
- С какой скоростью данный элемент возобновляется и выводится из окружающей организм среды?

Например из морской воды или тем более атмосферных капель некоторые элементы из списка могут весьма быстро "выпадать" и поэтому быть там в весьма малом (не достаточном для организмов) количестве
Аналогично тому как в почве иногда не хватает макро-элементов (фосфора и Калия)

А некоторые элементы наоборот находятся в окружающей организм среде (и в доступной форме) в избытке - но их так много не нужно

[Alexy]

Так что неужели каждой бактерии (допустим фотосинтезирующей цианобактрии) нужен обязательно в следовых количествах молибден, селен и/или мышьяк?

[Alexy]

http://labx.narod.ru/BOOKS_FILES_PDF/pit_sredy_microbiol.pdf в состав многих сред микроэлементы не добавляют, так как потребность в них может быть удовлетворена за счет примесей в солях макроэлементов. Кроме того, НЕ ВСЕ МИКРООРГАНИЗМЫ НУЖДАЮТСЯ В МИКРОЭЛЕМЕНТАХ
И если потребность микроорганизмов в минеральных элементах определить сравнительно просто, тем более что она во многом сходна у большинства организмов...

Так кто-то знает какие микроорганизмы не нуждаются в микроэлементах?

И почему? У них нету каких-то видов биохим реакций?

Если нету, то они не могут выполнять каких-то функций?
Или они выполняют те же функции другими реакциями - не используя микроэлементы?

[идрис]

Жизнь использует ресурсы с максимальной степенью. Заниматься пустым делом - это биологически и физиологически бессмысленно. То есть если нужно чтобы большая молекула фермента свернулась в клубочек определенной формы. То нужно чтобы свободные химические связи этого фермента были закреплены на свободные связи условного катиона с тремя свободными валентными связями. При чем размеры этого катиона должны быть строго определенными чтобы форма фермента не менялась. В принципе вместо одного катиона может жизнь использовать любой похожий. Правда полностью похожих разных катионов не бывает. Но тем не менее. Подобный подход позволяет довольно легко заменять одни ионы другими. Но в целом организм всегда имеет под рукой любые элементы. И просто ставит как конструктор лего в нужное место нужный кусочек. Плюс к тому если у вас есть нужный кусочек внутри организма то легко можно изменить свои молекулы так чтобы то чего много использовать по максимуму. Так появляются организмы концентраторы каких либо специфических элементов. Например они могут накопить в сухом органическом веществе чуть ли не 10% например олова или меди т.д. Есть даже целое направление поисков месторождений металлов по поискам таких видов.

[Alexy]

Но в целом организм всегда имеет под рукой любые элементы

Но ведь есть на планете земля места, где некоторых элементов (в доступной форме) практически нету (очень очень мало) - например железа в морской воде

А ещё меньше жизненно важдных металлов в атсмосфере

А ведь жизнь могла бы обитать в облаках - там ведь можно было бы фотосинтезировать (но для этого нужен магний, которого в атмосфере естественно практически нету) и возможно хемосинтезировать на восстановленных хим веществах, созданных молниями?

[Alexy]

В связи с этим интересно, где ещё используют железо цианобактерии (сине-зелёные водоросли) - только в цитохромах (нужных для фотосинтеза)?
Или ещё где-то?

[идрис]

Необходимо разделить на типы использование разных элементов. Некоторые элементы входят в состав активных частей молекул. Там собственно особенности атомов этих элементов определяют активность молекулы. Другие элементы являются как бы формой-матрицей которая либо определяет конфигурацию молекул, либо связи между молекулами, либо скелет вокруг молекул и т.д.

Я где то слышал что вместо железа для этих же целей можно использовать медь. которая в целом соответствует железу.

[Alexy]

Да
У осьминогов и др головоногих моллюсков в их переносящем кислород белке гемоцианине медь (вместо железа, используемого в гемоглобине людей)

[Alexy]

Для кислородного дыхания вроде необходимы цитохромы  (а во всех цитохромах есть железо)

А аэробным (дышашим кислородом) бактериям цитохромы (а значит и железо) тоже необходимы?

Или только эукариотам, дышащим с поморщью митохондрий?

[Alexy]

Так для каких жизненно важных ДЛЯ ЛЮБЫХ ВИДОВ ОРГАНИЗМОВ процессов обязательно необходим хоть какой то микроэлемент, кроме железа?

[crdigger]

 АФАИК в применении к конкретному виду - строго определенный.Элемент входит либо в состав комплекса из белка и его самого,либо  непосредственно в состав молекулы,либо в виде кристаллов.Заменить на другой его почти невозможно.Известное мне исключение - стронций и цезий вместо кальция и калия,но это отравление и вред здоровью.

[Alexy]

АФАИК в применении к конкретному виду - строго определенный

Интересны именно те микроэ-ты, которые НЕОБХОДИМЫ ВСЕМ, а не отдельным видам
Возможно именно такие микроэ-ты вошли в состав живых существ
не потому,
что они всегда есть в наличии в среде, и при этом с ними некоторые причём возможно даже и не жизненно важные (например задействованные в регуляции) реакции провести НЕМНОГО легче, чем без них,
а потому,
что без них некоторые жизненно важные реакции в принципе нельзя провести