Макро- и микроэлементы и их роль в метаболизме

Размещено на http://www.allbest.ru/

Макро- и микроэлементы и их роль в метаболизме

Введение

Реферат раскрывает значение минерального баланса в организме человека, значение макро- и микроэлементов в его жизнедеятельности, источники происхождения минеральных веществ, их значимость для организма, проблематика нарушения баланса, дозировки и наличие в продуктах питания.

Огромную физиологическую роль в организме человека и животных играют минеральные вещества. Они входят в состав всех клеток, 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.

1. Химические элементы в организме человека

Из 92 имеющихся в природе химических элементов 81 присутствует в организме человека. 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 .

Минеральные вещества поступают в организм человека в основном пищевым путем в неактивном состоянии и активизируются, образуя различные соединения с высокомолекулярными белками. Содержание минеральных веществ изменяется в зависимости от сезона. Весной уровень макро- и 4микроэлементов понижается, а в начале осени увеличивается .

Организм здорового человека обладает достаточно четкой системой саморегуляции. При избыточном поступлении макро- и микроэлементов начинает работать система элиминации. В желудочно-кишечном тракте блокируется всасывание элементов с последующим их выведением с калом. Дефект какого-либо звена является причиной избытка или недостатка элемента, либо дисбаланса других биологических веществ (гормонов, витаминов, ферментов), участвующих в сложных процессах регуляции, и проявляется клиническими симптомами .

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 («следовые элементы» (trace elements) в немецко- и англоязычной литературе, «олигоэлементы» - во франкоязычной литературе) В.И. Вернадский в своих трудах называет их «рассеянными элементами» .

В организме здорового человека присутствуют 12 макроэлементов (C, H, O, N, Ca, Cl, F, K, Mg, Nа, P, S) и 69 микроэлементов . При этом у взрослого содержание кальция в среднем составляет более 1200г, фосфора - свыше 600г, магния - 20г, железа - 3-5г. В костях скелета сосредоточено 99% всего кальция, 87% фосфора и 58% магния. Хлористого натрия особенно много в подкожной жировой клетчатке, железа - в печени, калия - в мышцах, йода - в щитовидной железе . Ежесуточно взрослому человеку требуется 5г натрия, 2-3г калия, 0,5-1г кальция, 1-2г фосфора, 1г серы, 0,5г магния, 10-30мг железа, 12-16мг цинка, 2-2,5мг меди, 4мг марганца, 1-1,5мг фтора, 0,1-0,2мг йода . Тканевые депо обладают мощными резервами макроэлементов, тогда как тканевые резервы микроэлементов незначительны. Этим объясняются низкие адаптационные возможности организма к дефициту микроэлементов в пище .

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).

2. Макроэлементы

организм минеральный человек

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. В медицине используется для лечения болезней, связанных с нарушением нормального состояния и функций крови и общего питания организма. Как и другие тяжелые металлы, осаждает белки и дает с ними соединения - альбуминаты, поэтому оказывает местное вяжущее действие. Противопоказано при лихорадочном состоянии, заболеваниях желудочно-кишечного тракта, явлениях венозного застоя, органических заболеваниях сердца и сосудов. Железо обладает способностью накапливаться (депонироваться) в организме. Суточная доза железа 18 мг. Железо содержат такие продукты питания как фасоль, гречневая крупа, овощи, печень, мясо, яичные желтки, зелень петрушки, белые грибы, хлебопродукты, а также шиповник, яблоки, абрикосы, вишни, крыжовник, шелковица белая, клубника.

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. Кальций достаточно распространенный элемент, он составляет примерно 3,6% массы земной коры, в природных водах есть растворимый гидрокарбонат кальция Са(НСОЗ)2. В природе кальций это известковый шпат (СаСОЗ), фосфорит, апатит, мрамор, известняк, мел, гипс (CaS04, 2H20) и другие минеральные вещества, содержащие кальций. Скелет позвоночных животных состоит главным образом из фосфорнокислого и углекислого кальция. Яичная скорлупа и раковины моллюсков состоят из углекальциевой соли. Суточная потребность в кальции около 1000 мг. Соли кальция применяют при различных аллергических состояниях, повышения свертываемости крови, для понижения проницаемости сосудов при воспалительных и экссудативных процессах, при туберкулезе, рахите, заболеваниях костной системы и т.д. Наиболее полноценными источниками кальция являются молоко и молочные продукты - творог, сыр. Молоко и молочные продукты способствуют усвоению его и из других продуктов. Хорошими источниками кальция являются яичный желток, капуста, соя, шпроты, частиковые рыбы в томатном соусе. Кальций содержится в плодах шиповника, яблони, винограда, клубники, крыжовника, инжира, женьшеня, ежевики сизой, зелени петрушки.

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. Суточная потребность в калие 2500 мг. Калий содержат яблоки, вишни, виноград винный, жень-шень, крыжовник, ананасы, бананы, курага, картофель, фасоль, горох, щавель, крупа, рыба.

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. Магний является составной частью хлорофилла, содержится во всех продуктах растительного происхождения. Этот элемент также является необходимой составной частью животных организмов, но содержится в меньших количествах, чем в растительных (в молоке 0,043%, в мясе 0,013%). Соли магния участвуют в ферментативных процессах. Известно, что диеты с повышенным содержанием солей магния оказывают благоприятное влияние на людей пожилого возраста и лиц с заболеванием сердечно-сосудистой системы, особенно с гипертонической болезнью и атеросклерозом. Магний также 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. Суточная потребность в магнии 400 мг.Как микроэлемент, магний содержится в плодах шиповника коричного, вишни обыкновенной, винограде, инжире, крыжовнике, фасоли, овсяной и гречневой крупах, горохе. Мясные и молочные продукты характеризуются низким содержанием магния.

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. Растительная пища, особенно картофель, богата калием и усиливает выделение хлористого натрия, повышая потребность в нем. Суточная доза натрия 4000 мг. Взрослый человек ежедневно потребляет до 15 г поваренной соли и столько же выделяют ее из организма. Количество поваренной соли в пище человека можно без ущерба для здоровья снизить до 5 г в день. На выделение хлористого натрия из организма, а следовательно, и на потребность в нем, влияет количество солей калия, получаемое организмом. Растительная пища, особенно картофель, богата калием и усиливает выделение хлористого натрия, повышая потребность в нем. Много натрия, по сравнению с другими растительными продуктами, содержится в ежевике сизой, крыжовнике. Натрий и калий находятся во всех растительных и животных продуктах. В растительных продуктах больше калия, в животных больше натрия. Кровь человека содержит 0,32% натрия и 0,20% калия.

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. Из всех соединений фосфора наибольшее значение имеет фосфат кальция - составная часть минералов; входит в состав разных фосфорных удобрений, как отдельный элемент или в составе с аммиаком, калием. Суточная потребность в фосфоре около 1000 мг. Препараты фосфора усиливают рост и развитие костной ткани, стимулируют кровотворотворение, улучшают деятельность нервной системы. Применяют в сочетании с другими лекарственными средствами (например, с витамином Д, с солями кальция и др.). Фосфор поступает в организм главным образом с продуктами животного происхождения - молоком и молочными продуктами, мясом, рыбой, яйцами и др. Наибольшее количество, по сравнению с другими микроэлементами, содержится фосфора в мясе. Очень много фосфора в крыжовнике, есть в яблоках, клубнике, инжире, шиповнике коричном, ежевике сизой.

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.

3. 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. Содержание марганца в пищевом рационе 4...36 мг. Суточная потребность 2... 10 мг. Содержится в рябине обыкновенной, шиповнике коричневом, яблоне домашней, абрикосе, винограде винном, женьшене, клубнике, инжире, облепихе , а также хлебопродуктах, овощах, печени, почках.

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. Рекомендуемая суточная потребность брома взрослым человеком составляет около 0,5...2,0 мг. Содержание брома в суточном пищевом рационе 0,4...1,1 мг. Основным источником брома в питании человека являются хлеб и хлебопродукты, молоко и молочные продукты, бобовые - чечевица, фасоль, горох.

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. Нельзя кислые пищевые продукты или напитки держать в медной или латунной посуде. Избыток меди оказывает на организм токсическое действие, могут возникнуть рвота, тошнота, понос. Содержание меди в суточном пищевом рационе 2... 10 мг и накапливается преимущественно в печени, костях. Во всех витаминах с микроэлементами медь содержится в пределах нормы, в растительных - айва (1,5 мг %). рябина, яблоня домашняя, абрикос обыкновенный, инжир, крыжовник, ананас - 8,3 мг % на 1 кг, хурма до 0,33 мг %.

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. Много никеля в растительных продуктах, морской рыбе и продуктах моря, печени.

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. Содержание в суточном пищевом рационе 0,01...0,1 мг. Потребность 40...70 мкг. Кобальт содержится в плодах яблони домашней, абрикоса, винограда винного, клубнике, орехе грецком, молоке, хлебопродуктах, овощах, говяжьей печени, бобовых.

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. Считается, что цинк канцерогенный, поэтому его влияние на организм зависит от дозы. Содержание в суточном пищевом рационе 6...30 мг. Суточная доза цинка 5...20 мг. Содержится в субпродуктах, в мясных продуктах, не шлифованном рисе, грибах, устрицах, других морских продуктах, дрожжах, яйцах, горчице, в семенах подсолнуха, хлебопродуктах, мясе, овощах, а также содержится в большинстве лекарственных растений, в плодах яблони домашней.

Молибден (Мо) .Молибден входит в состав ферментов, оказывает влияние на вес и рост, препятствует кариесу зубов, задерживает фтор. При недостатке молибдена происходит замедление роста. Содержание в суточном пищевом рационе 0,1...0,6 мг. Суточная доза молибдена - 0,1...0,5 мг Молибден присутствует в рябине черноплодной, яблоне домашней, бобовых, печени, почках, хлебопродуктах.

Селен (Se) .Селен принимает участие в обмене серосодержащих аминокислот и предохраняет витамин Е от преждевременного разрушения, защищает клетки от свободных радикалов, но большие дозы селена могут быть опасными и принимать пищевые добавки с селеном нужно только по рекомендации врача. Суточная доза селена 55 мкг. Основной причиной дефицита селена является его недостаточное поступление с пищей, особенно с хлебом и хлебобулочными и мучными изделиями.

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. Недостаток хрома в организме может привести к ожирению, задержке жидкости в тканях и повышению артериального давления. Половина населения земли испытывает дефицит хрома из-за рафинирован ной пищи. Ежедневная суточная норма хро ма 125 мкг. В ежедневном рационе питания должны быть сведены к минимуму рафинированные, очищенные продукты - белая мука и изделия из нее, белый сахар, соль, каши быстрого приготовления, разнообразные хлопья зерновых. Необходимо включить в питание натуральные нерафинированные продукты, содержащие хром: хлеб из цельного зерна, каши из натурального зерна (гречки ядрицы, неочищенного риса, овса, пшена), субпродукты (печень, почки и сердце животных и птиц) рыбу и морепродукты. Хром содержат желтки куриных яиц, мед, орехи, грибы, коричневый сахар. Из круп больше всего хрома содержит перловка, затем гречка, из овощей много хрома в свекле, редисе, из фруктов - в персиках. Хороший источник хрома и других микроэлементов - пивные дрожжи, пиво, сухое красное вино. Соединения хрома обладают высокой степенью летучести, происходит значительная потеря хрома при варке продуктов.

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. Сохранить здоровье и поддержать иммунитет помогает правильное питание, включающее натуральные продукты, содержащие германий. Среди растений, способных адсорбировать германий и его соединения из почвы, лидером является корень женьшеня. Кроме того, он содержится в чесноке, томатах (томатном соке), бобах. Есть он и в рыбе и продуктах моря - кальмарах, мидиях, креветках, морской капусте, фукусах, спирулине.

Ванадий (V) .Влияет на проницаемость митохондриальных мембран, угнетает синтез холестерина. Он способствует накоплению солей кальция в костях, повышая устойчивость зубов к кариесу. При избыточном поступлении в организм, ванадий и его соединения проявляют себя как яды, поражающие систему кроветворения, органы дыхания, нервную систему и вызывающие аллергические и воспалительное заболевания кожи. Микроэлемент ванадий содержится в грибах, сое, укропе, хлебных злаках, петрушке, печени, рыбе, морских продуктах.

Йод (J) .Йод принимает участие в образовании гормона щитовидной железы - тироксина. При недостаточном поступлении йода развивается заболевание щитовидной железы (зоб эндемический). При недостатке йода в пищевых продуктах, главным образом в воде, применяют йодированную соль и лекарственные препараты йода. Избыток поступления йода в организм приводит к развитию гипотиреоза. Содержание в суточном пищевом рационе 0,04...0,2 мг. Суточная потребность в йоде 50...200 мкг. Йод находится в рябине черноплодной, до 40 мг %, груше обыкновенной до 40 мг %, фейхоа 2...10 мг % на 1 кг, молоке, овощах, мясе, яйцах, морской рыбе.

Литий (Li) .Литий обнаружен в крови человека. Соли лития с остатками органических кислот применяются для лечения подагры. В основе подагры лежит нарушение пуринового обмена с недостаточным выделением мочекислых солей, вызывающее повышенное содержание мочевой кислоты в крови и отложение её солей в суставах и тканях организма. Развитию подагры способствует избыточное питание продуктами, богатыми пуриновыми основаниями (мясо, рыба и пр.), злоупотребление алкоголем, сидячий образ жизни. Карбонат лития применяется в гомеопатии при расстройствах окислительных процессов в организме с явлениями мочекислого диатеза и подагры.

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. Суточная потребность в диоксиде кремния составляет 20...30 мг. Кремний обнаружен в коже, волосах, щитовидной железе, гипофизе, надпочечниках, легких, меньше всего в мышцах и крови. Источником его является вода и растительные пищевые продукты. Наибольшее количество кремния содержится в корневых овощах, фруктах: абрикосах, бананах, вишнях, клубнике, землянике, овсе, огурцах, пророщенных зернах злаков, в цельном зерне пшеницы, просе, питьевой воде. Недостаток кремния приводит к ослаблению кожи и волос. Пыль кремнийсодержащих неорганических соединений может вызвать развитие заболевания легких - силикоз. Повышенное поступление кремния в организм может вызвать нарушение фосфорно-кальциевого обмена, образование мочевых камней.

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. Дефицит серы в организме человека встречается очень редко - при недостаточном употреблении продуктов, содержащих белок. Физиологическая потребность в сере не установлена.

Фториды (F) .Содержание в пищевом рационе 0,4...0,8 мг. Суточная потребность фторидов 2...3 мг. Преимущественно накапливается в костях и зубах. Фториды применяются от кариеса зубов, стимулируют кроветворение и иммунитет, участвуют в развитии скелета. Избыток фторидов дает крапчатость зубной эмали, вызывает заболевание флюороз, подавляет защитные силы организма. В организм фтор поступает с пищевыми продуктами, из которых наиболее богаты им овощи и молоко. В составе пищи человек получает около 0,8 мг фтора, остальное его количество должно поступать с питьевой водой.

Серебро (Аg) .Серебро - микроэлемент, являющийся необходимой составной частью тканей любого живого организма. В суточном рационе человека должно содержаться в среднем около 80 мкг серебра. Исследования показали, что даже длительное употребление человеком питьевой воды, содержащей 50 мкг на литр серебра, не вызывает нарушений функции органов пищеварения и каких- либо патологических сдвигов в состоянии организма в целом. Такое явление, как дефицит серебра в организме, нигде не описано. Бактерицидные свойства серебра общеизвестны. В официальной медицине широко применяются препараты коллоидного серебра и нитрат серебра . В организме человека серебро обнаружено в мозге, железах внутренней секреции, печени, почках и костях скелета. В гомеопатии серебро применяется как в элементарном виде серебро металлическое, так и в виде нитрата серебра. Препараты серебра в гомеопатии обычно назначают при упорных и длительных заболеваниях, сильно истощающих нервную систему. Однако физиологическая роль серебра в организме человека и животных изучена недостаточно.

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.

4. Нарушение баланса макро- и микроэлементов

Теории, связывающие развитие многих болезней с дефицитом макро- и микроэлементов, относятся к самым современным научным разработкам. Исследования ученых подтверждают исключительно важную роль микроэлементов в здоровом питании человека. Минеральные вещества - вода, неорганические элементы и их соли, входящие в состав тканей растительного и животного происхождения. Они играют значительную роль в формировании и построении тканей организма, особенно костей скелета, поддерживают кислотно-щелочное равновесие в организме, осмотическое давление клеточных и внеклеточных жидкостей, определяют состояние водно-солевого обмена, свертывающей системы крови, участвуют в мышечном сокращении, создают необходимые условия для нормального течения процессов обмена веществ и энергии. Большое значение имеют минеральные вещества для образования и формирования белка, для ферментативных процессов.

Нарушение минерального обмена приводит к развитию тяжелых патологических состояний -остеопорозу, остеомаляции, фосфат- диабету, рахиту, повышению нервно-мышечной возбудимости и др. Повышение или понижение содержания определенных минеральных веществ в организме характерно для многих заболеваний. Например, повышение содержания магния в крови отмечают при гипотиреозе, гипертонической болезни, артритах рахите; снижение концентрации магния в крови наблюдается при закупорке желчевыводящих путей, тиреотоксикозе, при хроническом алкоголизме, а также при нарушении процессов всасывания магния в кишечнике, при панкреатите.

Загрязненная окружающая среда, малоподвижный образ жизни, большие физические и умственные нагрузки, частые стрессовые ситуации, несбалансированное питание приводят к потере здоровья. Минеральные вещества в организме, как необходимая составная часть питания, могут во многом защитить от негативных последствий этих явлений. Также должна быть и качественная пищевая вода - непременная и важнейшая составная часть живых организмов, растительных и животных. В процессе фотосинтеза вода вместе с углекислым газом атмосферы и минеральными веществами почвы вовлекается в синтез органических веществ. В организмах вода является основной средой, в которой протекает обмен веществ и энергии; она составляет субстрат большинства химических ферментативных реакций, лежащих в основе жизнедеятельности любого организма. Употребление жесткой пищевой воды - реальная профилактика сердечно-сосудистых заболеваний. Мягкая (очищенная) вода, почти лишенная не только необходимых сердцу макроэлементов - кальция и калия, но и микроэлементов - меди и марганца, недостаток которых ведет к повышению уровня холестерина в крови, что увеличивает риск! заболеваний сердца и сосудов и т.д.

Основной источник поступления минеральных веществ в организм человека - пищевые продукты растительного и животного происхождения. Питьевая вода покрывает лишь до 10% суточной потребности в таких микроэлементах как J, Си, Zn, Mn, Со, Мо и только для отдельных микроэлементов (F, Sr) может служить главным источником их поступления в организм. Содержание разных микроэлементов в пищевом рационе зависит от геохимических условий местности, в которой были получены продукты, а также от набора пищевых продуктов, входящих в рацион. Для населения развитых стран характерно включение в рацион разнообразных продуктов питания, часть из которых производится в других биогеохимических районах, ввиду чего ликвидируются условия, способствующие воздействию на человека биогеохимических особенностей данной местности.

Содержание микроэлементов в организме человека может существенно колебаться в зависимости от места жительства, постоянных пищевых рационов и других причин, определяющих уровень поступления и накопления данного микроэлемента, а также в зависимости от индивидуальных особенностей организма. Количество некоторых микроэлементов в крови поддерживается на сравнительно стабильном уровне (Со, Си, Fe), другие же микроэлементы (Sr, Pb, F) не подвергаются подобной регуляции, а их содержание в крови может заметно колебаться в зависимости от уровня поступления элемента в организм. Функции макроэлементов в организме весьма ответственны и многообразны. Внутри пределов доз микроэлементов действие одного и того же элемента может существенно меняться. Например, малые количества марганца стимулируют кроветворение и иммунореактивность, большие угнетают их.

Соли натрия задерживают воду в организме, поэтому при заболеваниях сердца и почек рекомендуется ограничивать потребление поваренной соли. Соли калия и кальция оказывают противоположное действие - повышают мочеотделение и способствуют выведению воды из организма. Во многих регионах вода содержит повышенную концентрацию железа, иногда превышающую допустимую норму в десятки раз. Пока железо в двухвалентной форме - вода прозрачная, но при взаимодействии с кислородом двухвалентное железо переходит в трехвалентное и в воде образуется ржавчина. После того как вода постоит в открытой посуде она желтеет, также железо меняет валентность и в горячей воде. При длительном употреблении воды, содержащей высокие концентрации железа, возможны изменения в печени, поджелудочной железе, сердце и других органах.

5. Биологическая роль и значение макро- и микроэлементов в метаболизме

Учитывая биологическую роль микроэлементов, участие металлов и радиоизотопов практически во всех биохимических процессах в организме человека, вопросы загрязнения окружающей среды волнуют сегодня не только экологов, но и врачей всех специальностей. Стабильность химического состава является одним из важнейших и обязательных условий нормального функционирования организма. Соответственно, отклонения в содержании химических элементов, вызванные экологическими, профессиональными, климатогеографическими факторами или заболеваниями приводят к широкому спектру нарушений в состоянии здоровья. Все живые существа на 99% состоят из 12 наиболее распространенных элементов, входящих в число первых 20 элементов периодической системы Д.И.Менделеева. Известно, что отклонения в поступлении в организм макро -- и микроэлементов, нарушение их соотношений в рационе питания непосредственно сказываются на деятельности организма, могут снижать или повышать его сопротивляемость, а, следовательно, и способность к адаптации. Организм здорового человека обладает четкой саморегулирующейся системой гомеостаза, в которых немаловажную роль играют химические элементы. Их уровень в крови и тканях организма подчиняется определенным физиологическим закономерностям. Элементный гомеостаз -- это частная форма общей гомеостатической системы организма, нарушения которой отражаются на способности организма к адаптации в экстремальных условия. Согласно данным Л.Е.Панина, микроэлементы играют существенную роль в молекулярных механизмах адаптации. Установлены закономерные корреляции между геохимическими и климатическими особенностями и распространением ряда заболеваний. Адаптация организма сопровождается значительной перестройкой метаболических процессов, в том числе и биогенных элементов. Это приводит к сдвигам элементного гомеостаза и возникновению дефицита макро- и микроэлементов, что влечет за собой повышенную потребность организма в них.

Дефицит, или избыток макро- и микроэлементов в организме человека приводит к снижению резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, формированию иммунодефицитных состояний, нарушению функции систем антиоксидантной защиты, хронизации болезней, повышению риска развития распространенных заболеваний, снижению качества жизни и эффективности лечебных мероприятий.

В настоящее время накоплено множество данных, подтверждающих зависимость элементного состава живых организмов, в т.ч. человека, от содержания химических элементов в среде обитания, т.е. состав внутренней среды организма испытывает влияние внешней среды.

В цикле работ показано, что повышенное содержание в почве, воде, атмосферном воздухе макро- и микроэлементов согласуется с повышением уровня элементов в волосах, моче и крови детей, пуповинной крови и плаценте.

Попав в организм человека, химические элементы распределяются между органами и тканями, избирательно в них накапливаясь. Макро- и микроэлементы неравномерно распределяются между разными органами и тканями. Самые большие концентрации элементов обнаруживаются в костной ткани, коже и ее придатках, печени и мышцах. Концентрация того или иного химического элемента в определенной части тела, как правило, отражает его значимость для функционирования ткани или органа. Так, йод максимально накапливается в щитовидной железе, что определяет его основополагающее влияние на деятельность этого органа эндокринной системы. Фтор накапливается в эмали зубов; цинк в половых органах, коже, волосах, поджелудочной железе; железо в эритроцитах и т.д.

Макро- и микроэлементы распространены в окружающей среде очень неравномерно: в больших количествах содержатся (по отношению к человеческому организму) такие МЭ как Al, Si, Fe, Zr, Mn, Zn, а также макро-элементы -- К и Ca в земной коре и небольшие их концентрации в пресной, морской воде и атмосфере. Накопление многих из этих элементов, их кон центрирование свидетельствует о высокой потребности в них живых организмов для осуществления процессов жизнедеятельности.

Термин «биотики», впервые введенный А.И.Венчиковым в 1942 г., характеризует их как химические вещества экзогенного происхождения, которые входя в биохимические структуры и системы организма способны не только участвовать в качестве жизненно необходимых агентов в ходе физиологических процессов, но и нормализовать их, а также повышать сопротивляемость организма воздействию вредных агентов. К биотикам можно отнести микроэлементы, витамины, а также в определенных случаях и некоторые макроэлементы (железо, кальций, сера). Термин «биотики» был введен в обращение в связи с необходимостью охарактеризовать принцип лечения, основанный на применении микроэлементов в качестве естественных (физиологических) агентов. Микроэлементы входят во внутренние, биохимические системы организма и обладают свойством повышать сопротивляемость -- стимулировать его общую жизнедеятельность. Тем самым «биотики» противопоставляются другим средствам, действующих путем подавления жизнедеятельности организмов (напр. микробов) и в силу этого приводящих их к гибели. Следовательно, можно воздействовать на больной организм двумя путями: или прямым влиянием на микробы (антибиотики), или с помощью повышения защитных свойств организма (биотики). Антибиотики в той или иной мере обладают токсическими свойствами в отношении организма человека, биотики их полностью лишены.

Микроэлементы являются важнейшими катализаторами различных биохимических процессов, участвующих во всех видах обменов и играют значительную роль в адаптации организма в норме и, особенно в патологии. Ряд микроэлементов, широко представленных в природе, может редко встречаться у человека, и наоборот. В этом проявляются особенности накопления микроэлементов -- активное и избирательное использование элементов внешней среды для поддержания гомеостаза и построения организма вне зависимости от меняющихся параметров внешних условий.

По предложению академика РАМН А.П. Авцына и его коллег в 1991 г. для обозначения всех патологических процессов, вызванных дефицитом, избытком или дисбалансом макро- и микроэлементов, было введено понятие микроэлементов.

Микроэлементы -- это группа химических элементов, которые содержатся в тканях в очень малых количествах, в пределах 10 ~³ -- 10 ~¹²., это не случайные ингредиенты тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты закономерно существующей, очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организмов на всех стадиях развития. Из 92 -- х встречающихся в природе элементов - 81 обнаружен в организме человека. Для осуществления жизненно важных функций для элемента существует оптимальный диапазон концентраций. При дефиците или избыточном накоплении элементов в организме могут происходить серьезные изменения, обуславливающие нарушение активности прямо или косвенно зависящих от них ферментов. Применение минералов и металлов в лечебных целях известно со времен древнейших цивилизаций Китая, Индии, Месопотамии. Во времена Парацельса (15 век) начали применять соли в качестве лекарств; вплоть до начала XX века металлы и их соединения широко использовались в медицине. Лечебные свойства элементов и их соединений, как правило, близки или идентичны. К таким соединениям относятся и комплексы с компонентами, свойственными живому организму. С развитием химии, ученые стали чаще отмечать, что действие, например, металлов, может быть усилено при образовании ими соединений с лекарственными веществами, специфичными по отношению к тому или иному заболеванию. Элементы -- металлы и лиганды (например, глутаминовая, аспарагиновая, линолевая, аскорбиновая кислоты и др), могут выступать в качестве активаторов или ингибиторов различных ферментов, что обуславливает их существенную роль в энзимотерапии различных заболеваний. В современной медицине металлолигандные комплексы, наряду с их использованием в качестве самостоятельных терапевтических агентов, являются важными компонентами режимов рационального питания, требующих набора необходимых элементов в легкоусваиваемой форме.

Важной особенностью функционирования макро- и микроэлементов, в организме является их взаимодействие друг с другом; часто это взаимодействие проявляется в виде синергических и антагонистических эффектов. Так показано, что между 15 жизненно необходимыми элементами существует 105 двухсторонних и 455 трехсторонних взаимодействий. Это положение является естественной основой для изучения проявлений и оценки развития дисбаланса микроэлементного гомеостаза, столь характерного при дефиците одного эссенциального МЭ. В принципе, правильно сбалансированная диета обеспечивает организм всеми необходимыми микроэлементами, однако, стрессы, физические или психоэмоциональные нагрузки способствуют усиленному обмену микроэлементов, а также их ускоренному выведению, а заболевания органов пищеварения и грубые нарушения питания препятствуют их нормальному усвоению.

Также немаловажным является состояние экологической обстановки: содержание микроэлементов в воде, почве и воздухе либо недостаточно или чрезвычайно много, что приводит к тем же последствиям. Многие необходимые нашему организму микроэлементы при определенных обстоятельствах становятся опасными. Микроэлементный состав организма может нарушаться при недостаточном поступлении эссенциальных микроэлементов, а также при избыточном поступлении токсических доз. Причем, с учетом сложных антагонистических и синергических взаимовлияний и отношений между МЭ, картина интоксикации или возникновения патологического состояния может быть сложной для интерпретации. В этом случае очень важна адекватная диагностика микроэлементов, связанная, в первую очередь, с точным количественным определением МЭ в индикаторных субстратах человека.

Проблема коррекции обмена макро- и микроэлементов является весьма актуальной, особенно в странах занимающих большие территории. Дефицит ряда эссенциальных микроэлементов, т.е. жизненно необходимых (селена, цинка, железа, йода, марганца) и интоксикация токсичными микро-элементами (ртуть, свинец, мышьяк) способствуют росту частоты злокачественных новообразований: кожи, мозга, желудочно-кишечного тракта, лимфопролиферативных заболеваний; инфекционной патологии -- грибковые, вирусные и бактериальные инфекции; аутоиммунных заболеваний -- ревматоидный артрит, системная красная волчанка, дерматомиозит, системная склеродермия, рассеянный склероз; дегенеративных заболеваний -- атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, болезнь Альцгеймера и.т.д.

Оценка элементного статуса человека является основным вопросом определения влияния на здоровье человека дефицита, избытка или нарушения тканевого перераспределения макро- и микроэлементов. Эта оценка проводится либо путем прямого определения содержания элементов в органах и тканях человека, либо косвенно -- путем изучения различных биохимических реакций и процессов, в которые вовлечены эти элементы. Следует отметить, что главной задачей всегда является выбор наиболее подходящих для целей исследования биосубстратов и методов анализа.

Наиболее информативными для целей гигиенической, донозоологической диагностики следует считать ткани или органы, которые вовлечены в процессы депонирования и аккумуляции химических элементов для их дальнейшего функционального использования.

По мнению многих авторов, оценка состояния обмена макро-и микроэле-ментов и их применение в восстановительной медицине является одним из наиболее перспективных направлений, поскольку ее основным объектом являются преморбидные формы нарушения здоровья, когда на первый план выступают неспецифические проявления психического и соматического неблагополучия, тесно связанные с состоянием обмена элементов.

Заключение

О биологической важности элемента не достаточно судить только по его содержанию в тканях. Недостаточность ряда микроэлементов (Cu, Fe, I, Mn, Mo, Se, Zn) способен нарушить баланс практически всех обменных процессов в организме. Биологическая активность вещества может сохраняться и в очень низких концентрациях, в то время, как в повышенных относительно нормы даже незаменимые микроэлементы проявляют токсическое действие.

Правильно сбалансированное питание, то есть поступление в организм человека всех необходимых для него веществ в достаточном количестве, в том числе и микроэлементов, является необходимым условием здоровья человека. Большинство важнейших микроэлементов находятся в продуктах растительного происхождения и в хлебопродуктах. Важное значение имеет наличие запасов микроэлементов в различных органах и системах организма (так называемых депо). При недостаточном или однообразном питании, при различных заболеваниях часто назначаются лекарственные препараты, содержащие комплексы макро- и микроэлементов. Чтобы поступление микроэлементов с пищевыми продуктами было достаточным, необходимо, чтобы пищевой рацион человека был разнообразным. В течение суток желательно употреблять около 50 наименований, в том числе различных составных его блюд (включая воду, соль, состав приправ и др.). Это позволяет сохранить здоровье в первую очередь желудочно-кишечного тракта, а в целом восстановить или сохранить здоровье на долгие годы.

Список использованной литературы

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. -Биологическая химия - 3-е изд. - М.: Медицина, 2015 г.

2. Губский Ю.И.- Биологическая химия - К.: Укрмедкнига, 2017 г.

3. Пшендин П.И.- Рациональное питание спортсменов - СПб.: Олимп СПб,2019 г.

4. Коломийцева М. Г., Габович Р. Д. - Микроэлементы в медицине - М.: Медицина, 2016 г.

5. Журнал «Справочник специалиста» , статья «Макро- и микроэлементы в организме человека: функции, дефицит/профицит» : №20(262) ,2018 г.

6. Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. - Биохимия мышечной деятельности- Олимпийская литература , 2016 г.

7. Шарманов Т.Ш. Питание - важнейший фактор здоровья человека. -- Алматы: Асем-Систем, 2015. - 480 с.

8 Юдина Т.В., В.Н. Ракитский, М.В. Егорова, А.В. Скальный Микроэлементный и антиоксидантныи статус человека: развитие современных методических проблем донозологической диагностики //»Микроэлементы в медицине» ,2013. -- Т.4., Вып.1

9 Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. - М.: Изд-во КМК, 2000. - 83с.

10 Скальный А.В. Микроэлементозы человека: гигиеническая диагностика и коррекция// журнал «Микроэлементы в медицине», №1. -- 2000. -- C. 83

Размещено на Allbest.ru