Periodensystem des Lebens

Von den 81 stabilen Elementen, die auf der Erde vorkommen, bilden nur etwa 20 die materielle Basis für den Menschen und alle anderen Lebewesen. In der Regel beteiligen sich die Elemente nicht in ihrer reinen Form an den Lebensprozessen - sie sind hauptsächlich Bestandteil chemischer Verbindungen. Sauerstoff und Stickstoff in der Atmosphäre stellen Ausnahmen dar.

Die Mehrzahl der Lebenselemente sind in den ersten vier Perioden angesiedelt. So folgen auf Zink (₃₀Zn) nur noch wenige lebenswichtige Elemente. Mit steigender Ordnungszahl sind viele Elemente in Form ihrer wasserlöslichen Verbindungen starke Gifte, wie z.B. Barium (Ba), Quecksilber (Hg) oder Blei (Pb) oder sie bedrohen das Leben durch die ab dem 84. Elemente hinzukommende Radioaktivität.

Lebensnotwendige Elemente haben 2 wichtige Eigenschaften:

• Sie müssen verfügbar sein.
• Sie müssen die Fähigkeit haben, Verbindungen einzugehen, welche die Lebensprozesse ermöglichen und fördern (Gestalt- und Stoffwechseldynamik).

Die Verfügbarkeit der Elemente wird u.a. von ihrem Anteil in der Biosphäre bestimmt und von der Tendenz, sich z.B. aus Mineralien mit Wasser herauszulösen. So sind z.B. die in der Erdrinde sehr häufig vorkommenden Elemente Aluminium, Silizium und Titan schlecht verfügbar, da sie als wasserunlösliche Oxide vorkommen. Andererseits sind jedoch die gut wasserlöslichen Alkali- und Erdalkalisalze (z.B. Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid) ubiquitär verfügbar. Das ist wahrscheinlich der Grund, warum ihre Ionen an den zentralen Stoffwechselprozessen aller Lebewesen beteiligt sind.

Die untenstehende Tabelle zeigt die Häufigkeit der Elemente im menschlichen Körper. Der Mensch besteht zu etwa 60% aus Wasser. Die Körpersubstanz ist überwiegend organischer und nur zu 5% mineralischer Natur. Am häufigsten sind die Elemente Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zu finden. Metalle, die in Form ihrer Kationen vorliegen, sind z.B. für die Osmoregulation der Zellen, für die Potenzialbildung an Membranen und für katalytische Prozesse unentbehrlich. So spielen beispielsweise Kalium (K⁺)-Kanäle für den Ionentransport bei der Reizleitung eine wichtige Rolle.

• "Chemie für Mediziner" - A. Zeeck et. al., Urban & Fischer-Verlag, 7. Auflage