Элементарный состав организма человека. Макро- и микроэлементы

Степанова Я. Ю. АФК

Вопросы к семинару

 

Элементарный состав организма человека. Макро- и микроэлементы.

В природе имеется 92 химических элемента, в организме человека из них присутствует 81. Минеральные вещества входят в состав всех жидкостей и тканей. Регулируя более 50 000 биохимических процессов, они необходимы для функционирования мышечной, сердечно-сосудистой, иммунной, нервной и других систем; принимают участие в синтезе жизненно важных соединений, обменных процессах, кроветворении, пищеварении, нейтрализации продуктов обмена; входят в состав ферментов, гормонов (йод в состав тироксина, цинк - инсулина и половых гормонов), влияют на их активность.

Наличие ряда минеральных веществ в организме в строго определенных количествах - непременное условие для сохранения здоровья человека. Важно помнить, что макро- и микроэлементы не синтезируются в организме, они поступают с пищевыми продуктами, водой, воздухом. Степень их усвоения зависит от состояния органов дыхания и пищеварения. Обмен минеральных веществ и воды, в которой они растворены, неразделимы, а ключевые элементы депонируются в тканях, по мере необходимости извлекаются в кровь. Совокупность процессов всасывания, распределения, усвоения и выделения находящихся в виде неорганических соединений веществ составляют минеральный обмен.

В зависимости от содержания в организме человека минеральные вещества подразделяются на макро- и микроэлементы.

Макроэлементы - вещества, содержание которых превышает 0,01% массы тела. Микроэлементы - вещества, концентрация которых в организме равна или менее 0,01% массы тела (от 0,01 до 0,000000000001%). Микроэлементы с содержанием ниже 10-5% (золото, ртуть, уран, радий и др.) относят к ультрамикроэлементам.

В организме здорового человека присутствуют 12 макроэлементов (C, H, O, N, Ca, Cl, F, K, Mg, Nа, P, S) и 69 микроэлементов.

По степени значимости для организма человека макро- и микроэлементы делят на следующие группы:

-жизненно важные (эссенциальные) элементы - это все макроэлементы (H, O, N, C, Ca, Cl, F, K, Mg, Na, P, S) и 8 микроэлементов (Cr, Cu, Fe, I, Mn, Mo, Se, Zn);

-жизненно важные, но способные вызвать патологические изменения в организме, находясь в дозах, превышающих норму (условно эссенциальные) микроэлементы (B, Co, Ge, Li, Si, V);

-потенциально токсичные микроэлементы и ультрамикроэлементы (Ag, As, Au, Br, Ce, Cs, Dy, Er, Eu, Ga, Gd, Hf, Ho, In, Ir, La, Lu, Nb, Nd, Ni, Os, Pd, Pr, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sm, Sn, Sr, Ta, Tb, Te, Th, Ti, Tm, U, W, Y, Yb, Zr);

-токсичные элементы (Al, Cd, Pb, Hg, Be, Ba, Tl, Вi).

Макроэлементы.

Железо (Fe) в природе находится в виде минералов - магнитного железняка. Железо входит в состав гемоглобина крови. При недостатке его в пище резко нарушается синтез гемоглобина в крови и формирование железосодержащих ферментов, развивается железодефицитная анемия.

Кальций (Са) является основной составляющей костной ткани, входит в состав крови, играет важную роль в регуляции процессов роста и деятельности клеток всех видов тканей. Усваиваясь с пищей, кальций влияет на обмен веществ и способствует наиболее полному усвоению пищевых веществ. Соединения кальция укрепляют защитные силы организма и повышают его устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, в том числе и к инфекциям. Недостаточность кальция сказывается на функции сердечной мышцы и на активности некоторых ферментов. Соли кальция участвуют в процессе свертывания крови. Особенно важен кальций для формирования костей. Макроэлементы - кальций (Са) и фосфор (Р) имеют исключительно большое значение для растущего организма; при недостатке кальция в пище организм начинает расходовать кальций, входящий в состав костей, в результате чего возникают костные заболевания.

Калий (К) встречается в природе в виде хлорида калия.Калий входит в состав поливитаминов с микроэлементами в виде сульфата калия и преимущественно применяется при расстройствах обмена веществ. При недостатке калия в организме может возникнуть сердечная аритмия. Калий поддерживает осмотическое давление в крови, оказывает диуретическое действие.

Магний (Мg). В организме обмен фосфора связан, помимо кальция, и с обменом магния. Большая часть магния находится в составе костной ткани. В плазме крови, в эритроцитах и в мягких тканях он в основном содержится в ионизированном состоянии. Соли магния участвуют в ферментативных процессах. Магний нормализует возбудимость нервной системы, обладает спазмолитическим и сосудорасширяющими свойствами и, кроме того, способностью стимулировать перистальтику кишечника и повышать выделение желчи, и держится в ионизированном состоянии, находится в составе костной ткани.

Натрий (Na). Источником натрия для человеческого организма служит поваренная соль. Значение ее для нормальной жизнедеятельности очень велико. Она участвует в регуляции осмотического давления, обмена веществ, в поддержке щелочно-кислотного равновесия. За счет поваренной соли, находящейся в пище, восполняется расход хлорида натрия, входящего в состав крови и соляной кислоты желудочного сока. На выделение хлористого натрия из организма, а, следовательно, и на потребность в нем влияет количество солей калия, получаемое организмом.

Фосфор (Р). В костях позвоночных животных и в золе растений в виде СаЗ(Р04)2; входит в состав всех тканей организма, особенно белков нервной и мозговой тканей, участвует во всех видах обмена веществ. В костях человека около 1,4 кг фосфора, в мышцах 150,0 г, и в нервной системе 12 г.

Хлориды-анионы хлора (CL) поступают в организм человека в основном в виде хлористого натрия - поваренной соли, входят в состав крови, поддерживают осмотическое давление в крови, входят в состав соляной кислоты в желудке. Нарушения в обмене хлора ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока и др. Резкое уменьшение хлора в организме может привести к тяжелому состоянию. Суточная доза хлоридов 5000 мг.

Микроэлементы.

Микроэлементы нужны в биотических дозах и их недостаток или избыток в поступлении в организм сказываются на изменении обменных процессов и др. Минеральные вещества играют огромную физиологическую роль в организме человека и животных, входят в состав всех клеток и соков, обусловливают структуру клеток и тканей; в организме они необходимы для обеспечения всех жизненных процессов дыхания, роста, обмена веществ, образования крови, кровообращении, деятельности центральной нервной системы и оказывают влияние на коллоиды тканей и ферментативные процессы. Они входят в состав или активируют до трехсот ферментов.

Марганец (Мn). Марганец содержится во всех органах и тканях человека. Особенно много его в коре мозга, сосудистых системах. Марганец участвует в белковом и фосфорном обмене, в половой функции и в функции опорно-двигательного аппарата, участвует в окислительно-восстановительных процессах, при его участии происходят многие ферментативные процессы, а также процессы синтеза витаминов группы В и гормонов. Дефицит марганца сказывается на работе центральной нервной системы и стабилизации мембран нервных клеток, на развитии скелета, на кроветворении и реакциях иммунитета, на тканевом дыхании. Печень - депо марганца, меди, железа, но с возрастом содержание их в печени снижается, но потребность их в организме остается, возникают злокачественные заболевания, сердечно-сосудистые и др.

Бром (Вг). Наибольшее содержание брома отмечают в мозговом веществе, почках, щитовидной железе, ткани головного мозга, гипофизе, крови, спинномозговой жидкости. Соли брома участвуют в регуляции деятельности нерв ной системы, активируют половую функцию, увеличивая объем эякулята и количество сперматозоидов в нем. Бром при чрезмерном накоплении угнетает функцию щитовидной железы, препятствуя поступлению в нее йода, вызывает кожное заболевание бромодерму и угнетение центральной нервной системы. Бром входит в состав желудочного сока, влияя (наряду с хлором) на его кислотность.

Медь (Сu). Медь влияет на рост и развитие живого организма, участвует в деятельности ферментов и витаминов. Главной биологической функцией ее является участие в тканевом дыхании и кроветворении. Медь и цинк усиливают действие друг друга. Дефицит меди вызывает нарушение образования гемоглобина, развивается анемия, нарушается психическое развитие. Возникает потребность в меди при всяком воспалительном процессе, эпилепсии, анемии, лейкозе, циррозе печени, инфекционных заболеваниях.

Никель (Ni). Никель обнаружен в поджелудочной железе, гипофизе. Наибольшее содержание обнаруживается в волосах, коже и органах эктодермального происхождения. Подобно кобальту никель благотворно влияет на процессы кроветворения, активирует ряд ферментов. При избыточном поступлении никеля в организм в течение длительного времени отмечаются дистрофические изменения в паренхиматозных органах, нарушения со стороны сердечнососудистой системы, нервной и пищеварительной систем, изменения в кроветворении, углеводном и азотистом обмене, нарушении функции щитовидной железы и репродуктивной функции.

Кобальт (Со). В организме человека кобальт выполняет разнообразные функции, в частности оказывает влияние на обмен веществ и рост организма, и принимает непосредственное участие в процессах кроветворения; он способствует синтезу мышечных белков, улучшает ассимиляцию азота, активизирует ряд ферментов, участвующих в обмене веществ; является незаменимым структурным компонентом витаминов группы В, способствует усвоению кальция и фосфора, понижает возбудимость и тонус симпатической нервной системы.

Цинк (Zn). Цинк участвует в деятельности более 20 ферментов, является структурным компонентом гормона поджелудочной железы, влияет на развитие, рост, половое развитие мальчиков, центральную нервную систему. Недостаток цинка ведет к инфантильности у мальчиков и к заболеваниям центральной нервной системы.

Молибден (Мо). Молибден входит в состав ферментов, оказывает влияние на вес и рост, препятствует кариесу зубов, задерживает фтор. При недостатке молибдена происходит замедление роста.

Селен (Se). Селен принимает участие в обмене серосодержащих аминокислот и предохраняет витамин Е от преждевременного разрушения, защищает клетки от свободных радикалов.

Хром (Сг). В последние годы доказана роль хрома в углеводном и жировом обмене. Оказалось, что нормальный углеводный обмен невозможен без органического хрома, содержащегося в натуральных углеводных продуктах. Хром участвует в образовании инсулина, регулирует сахар в крови и жировой обмен, снижает уровень холестерина в крови, защищает сосуды сердца от склеротизирования, препятствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний.

Германий (Ge) еще один важный, редкий и малоизвестный микроэлемент. Органический германий обладает широким спектром биологического действия: обеспечивает перенос кислорода к тканям организма, повышает его иммунный статус, проявляет антивирусную и противоопухолевую активность. Перенося кислород, он предупреждает развитие кислородной недостаточности на тканевом уровне, уменьшает риск развития и так называемой кровяной гипоксии, возникающей при уменьшении гемоглобина в эритроцитах.

Ванадий (V). Влияет на проницаемость митохондриальных мембран, угнетает синтез холестерина. Он способствует накоплению солей кальция в костях, повышая устойчивость зубов к кариесу.

Йод (J). Йод принимает участие в образовании гормона щитовидной железы - тироксина. При недостаточном поступлении йода развивается заболевание щитовидной железы (зоб эндемический).

Кремний (Si). Кремний находится в плазме крови, как и железо, он нужен для образования эритроцитов. Соединения кремния необходимы для нормального развития и функционирования соединительной и эпителиальной тканей. Он способствует биосинтезу коллагенов и образованию костной ткани (после перелома количество кремния в костной мозоли увеличивается почти в 50 раз). Полагают, что присутствие кремния в стенках сосудов препятствует проникновению в плазму крови липидов и их отложению в сосудистой стенке, что соединения кремния необходимы для нормального протекания процессов липидного обмена.

Сера (S). В организме человека сера участвует в образовании кератина белка, находящегося в суставах, волосах и ногтях. Сера входит в состав почти всех белков и ферментов в организме, участвует в окислительно-восстановительных реакциях и других метаболических процессах, способствует секреции желчи в печени. Много серы содержится в волосах. Атомы серы входит в состав тиамина и биотина-витаминов группы В, а также в состав жизненно важных аминокислот - цистеина и метионина.

Серебро (Аg). Серебро - микроэлемент, являющийся необходимой составной частью тканей любого живого организма.

Радий (Ra) при попадании в организм также накапливается в костной системе. Радий известный как радиоактивный элемент. Ионы щелочноземельных элементов (стронция, бария, кальция) осаждают белки, уменьшают проницаемость клеточной оболочки, уплотняют ткани. Что касается ртути и кадмия, то, несмотря на то, что эти элементы обнаружены во всех органах и тканях, сущность их действия на организм остается еще не распознана.

Стронций и барий являются спутниками кальция и могут замещать его в костях, образуя депо.

Макро и микроэлементы играют очень важную роль для организма человека.