Микроэлеме́нты, химические элементы, содержащиеся в организмах, почвах и другом в низких концентрациях (по массе не более тысячных долей процента).

Исходя из участия в процессах, протекающих в организмах, различают микроэлементы необходимые, в том числе железо Fe, медь Cu, цинк Zn, марганец Mn, кобальт Co, хром Cr, селен Se, иод I, бор B, бром Br, фтор F, никель Ni, ванадий V, олово Sn, алюминий Al, кремний Si, и пассивные, например барий Ba; некоторые микроэлементы обладают токсическими свойствами – кадмий Cd, свинец Pb, ртуть Hg и др.

В растения и микроорганизмы микроэлементы поступают из почвы и воды, в организм животных и человека – с пищей и водой; при этом усваиваются подвижные (чаще водорастворимые) соединения.

Роль и функции микроэлементов в организмах весьма разнообразны. Большинство микроэлементов вовлечено в биохимические процессы. Они являются необходимой составной частью биологически активных соединений (в том числе ферментов, витаминов, гормонов), участвуют в процессах дыхания, обезвреживании избытка пероксидных соединений и свободных радикалов и др. Концентрации микроэлементов в разных объектах могут существенно колебаться и меняться в зависимости от их содержания в окружающей среде, времени года и возраста организма. Не все микроэлементы обязательно требуются каждому виду организмов. Функции ряда присутствующих в организмах микроэлементов точно не установлены.

Наиболее изучена биологическая роль железа. Оно входит в состав гемогрупп, переносящих кислород дыхательных пигментов – гемоглобина и миоглобина, является необходимой составной частью цитохромов и ряда гемсодержащих ферментов (в том числе цитохромоксидаз, каталазы, пероксидазы), некоторых флавопротеинов. У млекопитающих Fe³⁺ переносится с кровью с помощью плазменного белка трансферрина, а запасание и мобилизация Fe в виде белкового комплекса, содержащего гидроксид и фосфат железа, осуществляются при участии ферритина. Эффективному усвоению железа в организмах способствует медь, которая играет также важную роль в каталитической активности цитохромоксидазы, супероксиддисмутазы, полифенилоксидазы и лизилоксидазы (осуществляет формирование поперечных сшивок между полипептидными цепями коллагена и эластина), присутствует в дыхательных пигментах моллюсков – гемоцианинах.

Важным компонентом множества (около 100) ферментов являются ионы Zn²⁺, в том числе многих НАД- и НАДФ-зависимых дегидрогеназ, ДНК- и РНК-полимераз (участвуют соответственно в реакциях репликации и транскрипции), алкогольдегидрогеназы, карбоангидразы, карбоксипептидаз. Гормон инсулин накапливается в виде комплекса с Zn. Установлено, что Zn участвует в восприятии вкуса и запаха рецепторами языка и полости носа.

Ионы Mn²⁺ являются кофактором некоторых фосфат-переносящих ферментов, а также ферментов, обеспечивающих образование кислорода O₂ в хлоропластах растений при фотосинтезе. Они входят в активный центр фермента аргиназы, участвующего в образовании мочевины. Некоторые микроэлементы могут служить специфическими активаторами ряда ферментов (например, Al для сукцинатдегидрогеназы и пиридоксалевых ферментов). Ni входит в состав уреазы, Cr участвует в регуляции усвоения глюкозы тканями животных.

У растений B, связанный с пектином, вносит вклад в стабилизацию клеточной стенки, осуществление ею защитной функции, а Si, накапливаясь в апопласте, придаёт ей жёсткость. Mo⁶⁺ в структуре Mo-кофактора нитратредуктазы и сульфитоксидазы участвует в восстановлении NO₃ и детоксикации избытка сульфита. Fe, Mn, Zn, Cu – компоненты супероксиддисмутаз, а Se – глутатионпероксидазы, участвующих в ликвидации активных форм кислорода. I входит в состав тиреоидных гормонов, Co – цианокобаламина (витамина B₁₂); наличие F необходимо для правильного формирования костей и зубов. Некоторые микроэлементы влияют на рост организмов (Mn, Zn, Cu – у растений), размножение (Mn, Zn – у животных, Mn, Cu, Mo – у растений), кроветворение (Fe, Cu, Co), на процессы корневого дыхания (Zn, Cu) и др.

Биологический эффект того или иного микроэлемента часто зависит от наличия в организме других микроэлементов и их концентраций. Так, Co эффективно воздействует на кроветворение при наличии достаточных количеств Fe и Cu; Mn способствует усвоению Cu. В свою очередь, Cu в ряде случаев является антагонистом Mo, на метаболизм Sr влияет Fe, и т. п. В усвоении микроэлементов важную роль могут играть другие компоненты пищи.

Недостаток и избыток микроэлементов в организме, обусловленные их содержанием во внешней среде, приводят к т. н. эндемическим заболеваниям, или биогеохимическим эндемиям. При этом наряду со специфическим нарушением обмена веществ наблюдаются дистрофии, нарушение репродуктивной способности, снижение иммунитета и другие явления.

Патологии, связанные с дисбалансом микроэлементов в организмах, называются микроэлементозами. К их числу относятся эндемический зоб (недостаток I), мышечные дистрофии (дефицит Se), анемии (дисбаланс Fe, Cu, Co), авитаминоз B₁₂ (недостаток Co), щелочная болезнь (избыток Se), флюороз (избыток F), борный энтерит (избыток B), молибденоз (избыток Mo), медные, свинцовые, ртутные токсикозы и др.

Микроэлементы используют в медицине, для повышения урожайности сельскохозяйственных культур (микроудобрения) и продуктивности сельскохозяйственных животных (добавки микроэлементов к кормам).