К биогенных элементов II группы относятся макроэлементы магний и кальций, которые, по классификации А. И. венчиком, входящих в группу биотикив, играющих роль пластического материала, а также создают физико-химические условия для протекания физиологических процессов, и микроэлементы бериллий и стронций; роль других микро-и ультрамикроэлементов II группы в организме выяснена недостаточно.
Магний и кальций являются жизненно важными элементами. Кальций - основной структурный элемент живых организмов; магний входит в состав большого количества ферментов и является активатором многих биохимических процессов. Кальций имеет больший радиус иона и соответственно меньшую энергию ионизации по сравнению с магнием, определяющий характер связей в его соединениях (табл. 1.4).
Атом кальция больше по размерам, чем атом магния, поэтому его способность к образованию гидратов, а также растворимость его карбонатов и фосфатов в воде по сравнению с магниевыми соединениями являются меньшими. Карбонаты и фосфаты кальция является основным материалом, который участвует в формировании костной и зубной тканей.
Количественной характеристикой растворимости соединений является произведение растворимости (ДР). Его содержание становится понятным, если рассмотреть равновесные процессы, происходящие в гетерогенных системах. В таких системах в насыщенных растворах малорастворимого вещества твердая фаза находится в равновесии с гидратированными ионами. Этим требованиям отвечают фосфат и карбонат кальция. Са, Р, С и В является макроэлементами; энергия связи кислорода с фосфором и углеродом, через который кальций соединяется с ними, достаточно высокая, фосфат и карбонат кальция - малорастворимые соединения; все эти элементы легко усваиваются живым организмом, так как в природе они в легкодоступных для усвоения форме.
Магний, который также является макроэлементом, образует малорастворимые соединения в виде фосфатов и основных карбонатов, но они являются более растворимыми, чем кальциевые. Щелочноземельные металлы иногда конкурируют между собой. Например, Са2 + подавляет активность ферментов, активируемых ионами магния (ионы кальция активируют более 15 ферментов), например, аде-нозинтрифосфатазу. Mg2 + подавляет действие аденозинтрифосфата-зи миозина, которую активируют ионы Са2 +. Ионы Мg 2 + необходимые для передачи нервных импульсов, сокращения мышц и метаболизма углеводов. Вместе с ионами кальция ионы магния входят в состав многих клеточных структур. Общие концентрации магния внутри клетки выше, чем снаружи, а кальция - наоборот. На основе этого можно предвидеть существование магний-кальциевого насоса между веществом внутри клетки и межклеточным веществом, как это наблюдается между калием и натрием. Причем во всех клетках является строго контролируемое распределение Са2 +, Мg 2 +, Na + и К +. Такие заболевания, как дистрофия и катаракта, является следствием изменение концентрации этих ионов. Магний обладает антисептическим, сосудорасширяющее действие, снижает артериальное давление и усиливает процессы торможения в коре головного мозга. Поскольку основная масса кальция в организме находится в костях в виде нерастворенных соединений в тканях его концентрация очень мала.
Считают, что в жидкостях организма (кровь и лимфа) кальций содержится в трех состояниях: ионизированном; растворенном, но не ионизированном; в соединениях с белками, углеводами и т.д.. Все эти формы кальциевых соединений находятся в состоянии динамического равновесия. Кальций является необходимым элементом для нормальной жизнедеятельности, но при больших количеств может стать ядовитым. При некоторых патологических процессов при нарушении обмена кальция может происходить отложение его солей на стенках кровеносных сосудов и т.д.. В этих случаях возникают глаукома, атеросклероз, мочекаменная болезнь, подагра и др..