Биогенные s-, р-, d-элементы. Биологическая роль и значение их в медицине

Избыток Серы

Элементарная Сера не обладает выраженным токсическим действием, но все ее соединения токсичны. Принятая внутрь в количестве 3-5 мг элементарная Сера действует как слабительное, вследствие образования сероводорода в кишечнике. При высокой концентрации сероводорода в воздухе отравление может развиться почти мгновенно. Судороги и потеря сознания сопровождаются быстрой смертью от остановки дыхания. Хроническое отравление сероводородом проявляется заболеванием глаз - покраснением и опуханием конъюнктивы, появлением мелких точечных дефектов на роговице, ломотой в бровях и глазных яблоках, ощущением "песка в глазах", сильной светобоязнью, видением цветных ободков вокруг источника света, очень сильным слезотечением. Также наблюдаются головные боли, ослабление слуха, расстройства ЖКТ, падение веса, малокривие, кожный зуд, фурункулез.

Дозировки

В РНП нет рекомендаций по поводу этого компонента питания, однако обоснованный расчет дневного потребления для взрослых будет порядка от 500 до 1000 мг в день. Это количество вы легко получите с пищей. Обычно Сера весьма пропорционально распределена среди общеупотребимых пищевых продуктов, поэтому гарантированно попадает внутрь при употреблении стандартного суточного рациона. Даже строгий вегетарианец, съедающий много чеснока и лука, получает с пищей дневную норму этого вещества.

В медицинской практике применение серы основано на её способности при взаимодействии с органическими веществами организма образовывать сульфиды и пентатионовую кислоту, от присутствия которых зависят кератолитические (растворяющие - от греч. kйras - рог и lytikуs - растворяющий), противомикробные и противопаразитарные эффекты. Сера входит в состав Вилькинсона мази и других препаратов, применяемых для лечения чесотки. Очищенную и осажденную серу употребляют в мазях и присыпках для лечения некоторых кожных заболеваний (себорея, псориаз и др.); в порошке - при глистных инвазиях (энтеробиоз); в растворах - для пиротерапии прогрессивного паралича и др.

Иод (I)

Иод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таёжно-лесной нечернозёмной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон иод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми другими микроэлементами (Со, Mn, Cu); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Среднее содержание иода в почвах около 3Ч10-4%, в растениях около 2Ч10-5 %.

В животный организм иод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник иода - растительные продукты и корма. Всасывание иод происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме человека накапливается от 20 до 50 мг иода, в том числе в мышцах около 10-25 мг, в щитовидной железе в норме 6-15 мг. С помощью радиоактивного иода (131I и 125I) показано, что в щитовидной железе иод накапливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующихся в них дииод- и моноиодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется иод из организма преимущественно через почки (до 70-80% ), молочные, слюнные и потовые железы, частично с жёлчью.

В различных биогеохимических провинциях содержание иод в суточном рационе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в иоде зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содержанию иода в среде. Суточная потребность в иоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм иода повышает основной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы, стимулирует половую функцию.

В связи с большим или меньшим недостатком иода в пище и воде применяют иодирование поваренной соли, содержащей обычно 10-25 г иодистого калия на 1 т соли. Применение удобрений, содержащих иод, может удвоить и утроить его содержание в с.-х. культурах.

Препараты, содержащие иод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, она оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приёме внутрь препараты иода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы иода (микроиод) тормозят функцию щитовидной железы, действуя на образование тиреотропного гормона передних долей гипофиза. Поскольку иод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашёл применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в крови; повышает также фибринолитическую активность крови.

Для диагностических целей используют рентгеноконтрастные вещества, содержащие иод.

При длительном применении препаратов иода и при повышенной чувствительности к ним возможно появление иодизма - насморк, крапивница, отёк Квинке, слюно- и слезотечение, угревидная сыпь (иододерма) и пр. Препараты иода нельзя принимать при туберкулёзе лёгких, беременности, при заболеваниях почек, хронической пиодермии, геморрагических диатезах, крапивнице.

Иод радиоактивный. Искусственно радиоактивные изотопы И. - 125I, 131I, 132I, и др. широко используются в биологии и особенно в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её заболеваний. Применение радиоактивного иода в диагностике связано со способностью иода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности b-излучения радиоизотопов иода разрушать секреторные клетки железы. При загрязнениях окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы иода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счёте, в молоко и, следовательно, в организм человека. Особенно опасно их проникновение в организм детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых людей, и к тому же обладает большей радиочувствительностью. С целью уменьшения отложения радиоактивных изотопов иода в щитовидной железе рекомендуется применять препараты стабильного иода (по 100-200 мг на приём). Радиоактивный иод быстро и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте и избирательно откладывается в щитовидной железе. Его поглощение зависит от функционального состояния железы. Относительно высокие концентрации радиоизотопов иода обнаруживаются также в слюнных и молочной железах и слизистой желудочно-кишечного тракта. Не поглощённый щитовидной железой радиоактивный иод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой.

Фтор (F)

Фтор - весьма важный микроэлемент в человеческом организме. Фтор и фторид (fluoride) - соединение фтора с различными компонентами - содержатся в зубах, костях, щитовидной железе и коже. В среднем в организме около 2,6 г фторида.

Фтор играет важную роль в процессах костеобразования, формирования зубной эмали и дентина. Он угнетает процессы тканевого дыхания, окисления жирных кислот, тормозит активность костной фосфатазы и деятельность щитовидной железы.

Зубы: Без фтора невозможно формирование крепких зубов. Он защищает зубы от кариеса и разрушений, образуя соединение с кальцием и фосфором более устойчивое по твердости, чем другие соли кальция. Организм не может повторно пустить эти соединения в циркуляцию для компенсации своих потребностей в кальции. Если рацион женщины во время беременности содержит достаточные дозы фторида, то зубы ребенка будут менее подвержены кариесу. Молочные зубы начинают формироваться в течение первых нескольких месяцев беременности, а постоянные - в течение последних нескольких месяцев. Фтор влияет на прочность зубов и их восприимчивость к кариесу.

Кости: При адекватном потреблении фтора кости становятся крепкими и невосприимчивыми к дегенеративным процессам.

Другие функции: Фтор способствует быстрому заживлению ран и улучшает абсорбцию железа.

Недостаток фтора в организме

В ряде районов земного шара отмечается низкое содержание фтора в пищевых продуктах, почве и воде (ниже 0,5 мг на 1 л). Обеднение организма человека фтором способствует развитию кариеса зубов, пародонтоза с поражением десен, челюсти и выпадения зубов. При недостаточном содержании фтора в питьевой воде производится ее фторирование, а в эдемических районах, где нет центрального водоснабжения, детям младшего школьного возраста дают таблетки, содержащие фтор и витамины A. D, С (витафтор).

Избыток фтора в организме

При высоком содержании фтора в пищевых продуктах, почве и воде (свыше 1,2 г на 1 л) и избыточном поступлении в организм человека возникает интоксикация, именуемая флюорозом, которая характеризуется "крапчатостью" эмали, нарушением процессов окостенения (остеосклероз), нарушение тканевого дыхания, обмена жиров, углеводов, железа, кальция, фосфора, марганца. Нарушаются функции щитовидной и паращитовидной желез, печени. У детей деформируются и становятся хрупкими кости, раннее окостенение скелета. При флюорозе на поверхности зубов появляются темные пятна и трещины, зубы крошатся без зубной боли.

Суточная потребность

Суточная потребность во фторе у взрослого человека составляет 0,5-1 мг.

Источники

Большинство продуктов питания содержит в среднем 0,2-0,3 мг фтора на 1 кг, в рыбе его - от 5 до 15 мг, а в молоке - от 0,1 до 0,2 мг на 1 кг.

Богаты фтором продукты моря (рыба, креветки, кальмары, мидии и т. д.). Хорошим источником фтора служат мясо животных, чай, хлеб из муки грубого помола, крупы из недробленого зерна.

О чае

Чай богат фтором (75-100 частей на 1 млн частей сухого вещества). Содержание его зависит от способности поглощать фтор из почвы самим растением (чайным кустом), от удобрения, от возраста чайного листа, времени сбора и "географии" чая. Количество фтора в готовом напитке зависит от его крепости, длительности настоя и др. Кипячение так называемой эссенции приводит к увеличению содержания фтора и изменению вкуса. Наилучшим вкусом и ароматом обладает чай, настаивающийся 5 мин; в 1 стакане содержится около 0,2 мг фтора.

В таких сортах чая, как ассамский, даржелинг, цейлонский и др., в 100 г сухого листа содержится от 10,25 до 15,25 мг фтора. В китайском чае его может быть от 3 до 400 ррт, так как китайцы используют для опрыскивания чайного куста фторсодержащие пестициды. В молоке обычно 0,17 ррт фтора, но если коровы пьют воду, в которой, к примеру, содержится 8 ррт фтора, то количество этого элемента в молоке увеличивается до 0,3 ррт. Так что с чаем тоже нужно быть осторожным! Может быть, и с этой точки зрения не стоит пить слишком крепкий чай.

Хлор (Cl)

Хлор - один из биогенных элементов, постоянный компонент тканей растений и животных. Содержание хлора. в растениях (много хлора. в галофитах) - от тысячных долей процента до целых процентов, у животных - десятые и сотые доли процента. Суточная потребность взрослого человека в хлоре. (2-4 г) покрывается за счёт пищевых продуктов. С пищей хлор поступает обычно в избытке в виде хлорида натрия и хлорида калия. Особенно богаты хлором хлеб, мясные и молочные продукты. В организме животных хлор - основное осмотически активное вещество плазмы крови, лимфы, спинномозговой жидкости и некоторых тканей. Играет роль в водно-солевом обмене, способствуя удержанию тканями воды. Регуляция кислотно-щелочного равновесия в тканях осуществляется наряду с др. процессами путём изменения в распределении хлора между кровью и др. тканями.

Отравления хлором возможны в химической, целлюлозно-бумажной, текстильной, фармацевтической промышленности и др. Хлор раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. К первичным воспалительным изменениям обычно присоединяется вторичная инфекция. Острое отравление развивается почти немедленно. При вдыхании средних и низких концентраций хлора отмечаются стеснение и боль в груди, сухой кашель, учащённое дыхание, резь в глазах, слезотечение, повышение содержания лейкоцитов в крови, температуры тела и т.п. Возможны бронхопневмония, токсический отёк лёгких, депрессивные состояния, судороги. В лёгких случаях выздоровление наступает через 3-7 сут. Как отдалённые последствия наблюдаются катары верхних дыхательных путей, рецидивирующий бронхит, пневмосклероз и др.; возможна активизация туберкулёза лёгких. При длительном вдыхании небольших концентраций хлора наблюдаются аналогичные, но медленно развивающиеся формы заболевания. Профилактика отравлений: герметизация производственного оборудования, эффективная вентиляция, при необходимости использование противогаза. Предельно допустимая концентрация хлора в воздухе производственных помещений 1 мг/м3. Производство хлора, хлорной извести и др. хлорсодержащих соединений относится к производствам с вредными условиями труда, где по сов. законодательству ограничено применение труда женщин и несовершеннолетних.

Бром (Br)

Бром (от греч. bromos - зловоние; название связано с неприятным запахом брома), Br - химический элемент VII гр. периодической системы Дмитрия Менделеева, относится к галогенам. Открыт в 1825 году французским химиком Антуаном Баларом, который, действуя хлором на водный раствор, полученный после промывания золы морских водорослей, выделил темно бурую дурно пахнущую жидкость. Определив плотность и температуру кипения жидкости, а также изучив ее важнейшие химические свойства, Балар отправил доклад о своих опытах в Парижскую академию наук. В нем, в частности, для нового элемента было предложено название "мурид" (от лат. muria - соляной раствор, рассол). Комиссия, созданная для проверки этого сообщения, не приняла название Балара и назвала новый элемент бромом.

При обычных условиях бром - тяжелая жидкость с резким запахом, в отраженном свете темно фиолетового, почти черного цвета, в проходящем - темно красного; легко образует желто бурые пары. Температура плавления 7,25 °С, температура кипения 59,2 °С.

Источником брома служат воды горьких озер, соляные рассолы, сопутствующие нефти и различным соляным месторождениям, и морская вода. В настоящее время бром обычно извлекают из вод некоторых горьких озер, одно из которых расположено, в частности, в Кулундинской степи на Алтае. Бром применяют при получении ряда неорганических и органических веществ, в аналитической химии. Соединения брома используют в качестве топливных добавок, пестицидов, ингибиторов горения. Широко известны содержащие бром лекарственные препараты.

Бром ядовит: токсическая доза для организма составляет 3 г, летальная - от 35 г. При содержании брома в воздухе 0,001% наблюдаются раздражение слизистых оболочек, головокружение, кровотечение из носа. При концентрации 0,02% - удушье, спазмы, заболевание дыхательных путей. Попадание на кожу жидкого брома вызывает зуд, при длительном действии образуются медленно заживающие язвы. Бром оказывает очень глубокое действие на лимфатические железы, в особенности на околоушную железу, яичники и яички. Он вызывает быстрое увеличение их в объеме и особого рода затвердение: пораженная железа тверда, как камень. Важная характеристика: поражаются железы только на левой стороне.

При внутреннем употреблении малых доз и очень высоких разведений бром производит своеобразное действие на головной и спинной мозг - он понижает интеллектуальную работоспособность и подавляет рефлекторную возбудимость, возбуждает сонливость. При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух. Для восстановления дыхания можно пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом, периодически поднося его к носу пострадавшего на короткое время. Дальнейшее лечение должно проводиться под наблюдением врача.

При бытовом отравлении бромом или бромидами, принятыми внутрь: дать пострадавшему молока с размешанным в нем яйцом, несколько раз вызвать рвоту, контролируя, чтобы рвотные массы не попали в дыхательные пути. Можно также дать выпить теплый крахмальный или мучной клейстер и активированный уголь. Внутрь для выведения брома из организма в течение дня необходимо принять 10 30 г поваренной соли в большом количестве воды (3 5 л). Дальнейшее лечение - симптоматическое.

Кожа, обожженная жидким бромом, промывается многократно водой.

Из-за высокой химической активности и ядовитости как паров брома, так и жидкого брома его следует хранить в стеклянной, плотно укупоренной толстостенной посуде. Склянки с бромом располагают в емкостях с песком, который предохраняет склянки от разрушения при встряхивании. Из за высокой плотности брома склянки с ним ни в коем случае нельзя брать только за горло (горло может оторваться, и тогда ядовитая жидкость окажется на полу). Мерами индивидуальной защиты являются применение фильтрующих промышленных противогазов, резиновых перчаток, сапог, фартуков, строгое выполнение правил техники безопасности.

Селен

Селен, этот важный по своему действию в организме элемент, благодаря выполняемым функциям, еще называют «микроэлементом долголетия»

Роль селена в организме

Микроэлемент селен концентрируется в организме главным образом в почках, печени, костном мозге, сердце, поджелудочной железе, легких, коже, ногтях и волосах.

Избыточные поступления ртути, меди, сульфатов, парацетамола, фенацетина, лекарств от малярии могут привести к дефициту селена в организме. Улучшает усвоение селена витамин С и Е.

Селен выполняет следующие функции в организме:

· усиливает иммунитет организма (стимулирует образование антител, белых кровяных клеток, клеток-киллеров, макрофагов и интерферона, участвует в выработке эритроцитов)

· является сильным антиоксидантом (препятствует развитию опухолевых процессов и старению организма, нейтрализует и выводит чужеродные вещества, активирует витамин Е)

· снижает риск развития сердечнососудистых заболеваний (предотвращает мышечную дистрофию сердца, нейтрализует токсины, стимулирует синтез гемоглобина, участвует в выработке эритроцитов и кофермента Q10)

· выступает сильным антиопухолевым фактором (предотвращает и приостанавливает развитие злокачественных опухолей)

· входит в состав большинства гормонов, ферментов и некоторых белков

· стимулирует обменные процессы в организме

· защищает организм от токсичных проявлений ртути, кадмия, свинца, таллия и серебра

· стимулирует репродуктивную функцию (входит в состав сперматозоидов)

· стабилизирует работу нервной системы

· нормализирует работу эндокринной системы

· уменьшает остроту воспалительных процессов

· благотворно влияет на состояние кожных покровов, ногтей и волос

Суточная потребность в селене

Суточная потребность в селене составляет приблизительно 1 мкг на 1 килограмм веса, что соответствует дозе от 10 до 100 мкг.

Людям, испытывающим высокие физические нагрузки, спортсменам, беременным и кормящим матерям, курильщикам необходимо увеличить количество принимаемого микроэлемента.

Симптомы дефицита и передозировки селена

Основные симптомы дефицита селена:

· усталость

· депрессия

· дерматит

· слабость и боль в мышцах

· экзема

· выпадение волос

· дистрофические изменения ногтей

· снижение иммунитета

· повышение уровня холестерина в крови

· нарушения функции печени

· ухудшение зрения

· снижение функций поджелудочной железы

· нарушение репродуктивной функции

· замедление роста и развития у детей

· риск раковых заболеваний

· ранее старение

В определенных концентрациях (в дозах более 5 мг в день) селен и его соединения являются токсичными для человека. К основным симптомам передозировки селеном относят:

· ломкость ногтей

· тошнота

· рвота

· нестабильное психическое состояние

· чесночный запах изо рта и от кожи

· выпадение волос

· нарушения функции печени

· эритема кожи

· бронхопневмония

Источники селена

Растительные

Хлебные злаки и зерно, чеснок, белые грибы, морская капуста, оливковое масло, пивные дрожжи, бобовые, маслины, кокосы, фисташки, кешью, овсяная и гречневая крупы.

Животные

Мясо и субпродукты (органы, сало), морепродукты, молоко и молочные продукты.

4. Свойства и биологическая роль некоторых d-элементов

Элементы d-блока - это элементы, у которых происходит достройка d-подуровня предвнешнего уровня. Они образуют В - группы. Электронное строение валентного уровня d-элементов: (n-1)d1-10, ns1-2. Они расположены между s- и р-элементами, поэтому получили название «переходные элементы», d-элементы образуют 3 семейства в больших периодах и включают по 10 элементов (4-й период семейство Sc21 - Zn30, 5-й период - Y39 - Cd48, 6-й период - La57 - Hg80, 7-й период Ас89 - Mt109).

Таблица 4. Положение d-элементов в периодической системе и их биогенность

Период	Группы
N	IB	IIB	IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB	VIIIB
4	(Cu)	(Zn)	Sc	[Ti]	[V]	[Cr]	(Mn)	(Fe)(Co)[Ni]
5	[Ag]	Cd	Y	Zr	Nb	(Mo)	Tс	Ru Rh Pd
6	Au	Hg	La	Hf	Ta	W	Re	Os Ir Pt
() - металлы жизни [ ] - биогенные элементы

Вслед за лантаном 5d1 6s2 следовало ожидать появление ещё 8 элементов с всё возрастающим количеством 5d электронов. Но оказывается, что теперь 4f оболочка несколько более устойчива, чем 5d, так что у последующих 14 элементов электроны заполняют 4f оболочку, пока она целиком не застроится. Эти элементы называются f-элементами, они занимают в периодической системе одну клетку с лантаном, так как имеют общие с ними свойства и называются лантаноиды.

Особенности d-элементов определяются электронным строением их атомов: во внешнем электронном слое содержится, как правило, не более 2 s-электронов, р-подуровень свободный, происходит заполнение d-подуровня предвнешнего уровня. Свойства простых веществ d-элементов определяется в первую очередь структурой внешнего слоя, и лишь в меньшей степени зависят от строения предшествующих электронных слоев. Невы сокие значения энергии ионизации этих атомов указывают на сравнительно слабую связь внешних электронов с ядром. Это определяет их общие физические и химические свойства, исходя из которых следует отнести простые вещества d-элементов к типичным металлам. Для V, Cr, Mn, Fe, Co энергия ионизации составляет соответственно от 6,74 до 7,87 эв. Именно поэтому переходные элементы в образуемых ими соединениях проявляют только положительную степень окисления и проявляют свойства металлов. Большая часть d-элементов - это тугоплавкие металлы. По химической активности d-элементы весьма разнообразны. Такие как Sc, Mn, Zn наиболее химически активны (как щелочноземельные). Наиболее химически устойчивы Au, Pt, Ag, Сu. В 1 ряду инертны Ti, Сr. В семействе Sc, Zn и наблюдается плавный переход в изменении химических свойств слева направо, так как возрастание порядкового номера не сопровождается существенным изменением структуры внешнего электронного слоя, происходит только достройка d-подуровня пред последнего уровня. Поэтому химические свойства в периоде хотя и закономерно, но гораз до менее резко изменяются, чем у элементов А групп, в которых ряд начинается активным металлом и заканчивается неметаллом. По мере увеличения заряда ядра d-элементов слева направо возрастает энергия ионизации, необходимая для отрыва электрона. В пределах одного семейства (декады) устойчивая максимальная степень окисления элементов сначала возрастает, благодаря увеличению числа d-электронов, способных участвовать в образова нии химических связей, а затем убывает (вследствие усиления взаимодействия d-электро нов с ядром по мере увеличения его заряда). Так максимальная степень окисления Sc, Ti, V, Сr, Mn совпадает с номером группы, в которой они находятся, у последнего не совпада ет, для Fe равна 6, для Со, Ni, Сu -3, а для Zn -2 и соответственно меняется устойчивость соединений, отвечающих определенной степени окисления. В степени окисления +2 окси ды TiO и VО - сильные восстановители, неустойчивы, а СuО и ZnO не проявляют восста новительных свойств и устойчивы. Водородных соединений не образуют.

Как изменяются свойства элементов в различных семействах сверху вниз? Размеры атомов сверху вниз от d-элементов 4 периода к d-элементам 5 периода возрастают, энергия ионизации уменьшается и металлические свойства увеличиваются. Когда переходим от 5 к 6 периоду, то размер атомов остается практически без изменений, свойства атомов также близки, например, Zn и Hf по свойствам очень близки и их трудно разделить. То же можно сказать о Мо и W, Те и Re. Элементы 6 периода идут после семейства лантаноидов, за счет этого дополнительное возрастание заряда ядра атома, а это приводит к оттягива нию электронов, более плотной их упаковке - происходит лантаноидное сжатие.

Железо (Fe)

Железо - важнейший микроэлемент, входящий в состав крови, также необходимый для процессов роста организма и регуляции иммунной системы.

Роль железа в организме

В организме здорового человека содержится приблизительно 4-5 граммов железа. Около 70% всего железа организма входит в состав крови (гемоглобин и миоглобин). Остаток содержится в селезенке, печени и костном мозге.

Такие элементы как медь, кобальт, марганец и витамин С улучшают эффективность усвоения железа. А ухудшают его усвоение фосфаты, фитины и щавелевая кислота, содержащиеся в зерновых, бобовых и некоторых овощах. Также подавляет усвоение железа крепкий чай.

Железо выполняет в организме такие функции:

· участвует в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена

· необходимо для образования гемоглобина и миоглобина

· обеспечивает транспортировку кислорода в организме

· нормализует работу щитовидной железы

· влияет на метаболизм витаминов группы В

· входит в состав некоторых ферментов (в том числе рибонуклеотид-редуктаз, который участвует в синтезе ДНК)

· необходимо для процессов роста организма

· регулирует иммунитет (обеспечивает активность интерферона и клеток-киллеров)

· оказывает детоксикационное действие (входит в состав печени и принимает участие в обезвреживании токсинов)

· является компонентом многих окислительных ферментов

· предупреждает развитие анемии

· улучшает состояние кожи, ногтей, волос

Суточная потребность в железе

Суточная потребность в железе составляет:

· у взрослых мужчин -- 10 мг

· у взрослых женщин -- 20 мг

· у беременных женщин (во второй половине беременности и в течении 3х месяцев после родов) -- 30-35 мг

· у детей -- от 4 до 18 мг

Как правило, поступающей пищи хватает, чтобы перекрывать потребность организма в железе, но в некоторых случаях (при заболевании анемией или донорстве) необходимо дополнительно употреблять препараты и пищевые добавки, содержащие железо.

Симптомы дефицита и передозировки железа

Дефицит, как и избыток железа, отрицательно влияют на здоровье человека.

В случае недостатка железа наблюдаются такие симптомы:

· сухость кожи

· усталость

· повышенная чувствительность к холоду

· ломкость ногтей

· ухудшение мозговой активности

· анемия

· пищеварительные расстройства

· головокружения

· депрессии

· выпадение и поседение волос

· воспалительный процесс в полости рта

· нервные расстройства

· ожирение

· снижение функции щитовидной железы

В свою очередь переизбыток железа в организме угнетает антиоксидантную систему организма, предшествует развитию заболеваний сердца и злокачественных опухолей. Порог токсичности железа для человека составляет в среднем 200 мг/сутки. Летальная доза для человека в зависимости от возраста, веса и пола составляет 3-35 г.

Источники железа

Растительные

Бобовые, хлебопродукты, крупы, свёкла, хрен, яблоки, цветная и белокочанная капуста, сельдерей, ягоды земляники, черники и ежевики, зерно пшеницы, клубни картофеля, белые грибы, зелень петрушки, сухофрукты (абрикосы, груши, яблоки), плоды шиповника, миндаль, авокадо, пивные дрожжи, финики, персики, груши, тыква, изюм, брокколи, помидоры.

Животные

Наиболее богаты железом продукты животного происхождения - мясо и печень. Железо, которое в них содержится легко усваивается организмом. Поэтому мясные продукты должны обязательно присутствовать в рационе каждого человека не менее 2-3 раз в неделю.

Также содержат железо мидии, яйца, рыба и творог.

В медицине лекарственные препараты железа (восстановленное железо, лактат железа, глицерофосфат железа, сульфат 2-валентного железа, таблетки Бло, раствор яблочнокислого железа, ферамид, гемостимулин и др.) используют при лечении заболеваний, сопровождающихся недостатком железа в организме (железодефицитная анемия), а также как общеукрепляющие средства (после перенесённых инфекционных заболеваний и др.). Изотопы железа (52Fe, 55Fe и 59Fe) применяют как индикаторы при медико-биологических исследованиях и диагностике заболеваний крови (анемии, лейкозы, полицитемия и др.).

У всех видов животных гем имеет одинаковое строение, поэтому отличия в свойствах гемоглобина человека и отдельных животных обусловлены строением глобина. Глобин - это белок типа альбуминов, который содержит остатки аминокислот. Отличительной особенностью гемоглобина человека является отсутствие в его составе аминокислот изолейцина и цистина. Гем и глобин оказывают друг на друга взаимное влияние. Глобин изменяет многие свойства гема, придавая ему способность связывать кислород. Гем обеспечивает устойчивость глобина к действию кислот, нагреванию, расщеплению ферментами и обусловливает особенности его кристаллизации.

У взрослого человека до 98% гемоглобина относится к типу А (HbA), у плода и новорожденного ребенка преобладает гемоглобин типа F (HbF), который в первые месяцы жизни заменяется на HbA.

При врожденных заболеваниях и заболеваниях кроветворной системы появляются аномальные типы гемоглобина, например, метгемоглобин, который неспособен переносить кислород. В крови здоровых людей метгемоглобин содержится в незначительных количествах. Он способен связывать синильную кислоту и некоторые другие вещества, поэтому применяется в медицине при отравлениях синильной кислотой.

В норме в крови мужчин содержится 135-160 г/л, в крови женщины - 120-140 г/л.

Образование и распад гемоглобина

Биосинтез гемоглобина происходит в молодых формах эритроцитов, куда проникают атомы железа, включаемые в состав гемоглобина. Глобин образуется из аминокислот, то есть обычным путем синтеза белка. Распад гемоглобина начинается в эритроцитах, заканчивающих свой жизненный цикл. Полученное в результате распада производное, называется вердоглобином и имеет зеленый цвет. Он очень неустойчив и легко распадается. Гем распадается в клетках печени, костного мозга и селезенки с образованием желчных пигментов, отщепляющееся при этом железо очень быстро поступает обратно в эритроциты для образования новых молекул гема.

Функциональные свойства гемоглобина

Основная биологическая роль гемоглобина - участие в газообмене между организмом и внешней средой. Гемоглобин обеспечивает перенос кровью кислорода от легких к тканям и транспорт углекислоты от тканей к легким. Но сродство гемоглобина к окиси углерода в триста раз выше, чем к кислороду, что обусловливает высокую ядовитость угарного газа. Так, при концентрации угарного газа в воздухе, равной 0,1%, больше половины гемоглобина крови связывается не с кислородом, а с угарным газом. При этом происходит образование карбоксигемоглобина, неспособного к переносу кислорода. Другой не менее важной функцией гемоглобина является поддержание кислотно-щелочного равновесия в организме.

Изменение содержания гемоглобина в крови

При недостатке гемоглобина в эритроцитах нарушается обмен веществ в клетках тканей. Низкий гемоглобин бывает при железодефицитных анемиях, которые чаще всего являются следствием хронических кровопотерь (например, при нарушениях менструального цикла, сопровождающихся частыми кровотечениями) или неправильного питания, особенно если в пище постоянно не хватает животного белка.

Высокий гемоглобин может быть как вариантом нормы, так и признаком заболевания. Например, у жителей высокогорных районов отмечается компенсаторное повышение гемоглобина в крови из-за недостатка кислорода в воздухе. В то же время недостаток некоторых витаминов группы В приводит к изменению состава крови с высоким содержанием гемоглобина и снижением числа эритроцитов - злокачественному малокровию. При некоторых сердечно-сосудистых или легочных заболеваниях также может увеличиваться количество гемоглобина (но число эритроцитов при этом не меняется) из-за того, что нарушается кровообращение, и ткани недополучают кислорода.

Гемоглобин - это, безусловно, один из важных показателей здоровья человека и если этот показатель изменен, то следует обратиться к врачу.

Медь (Cu)

Медь - это элемент, с которым люди познакомились раньше, чем с другими - если не считать золота. Ведь мы помним из учебников истории, что люди в древние времена пытались делать орудия труда из золота, а потом из меди, и обнаружили, что обрабатывать медь гораздо проще.

В природе медь встречается как в чистом виде, так и в составе различных руд. Ещё тысячи лет назад медь выплавляли на Кипре - там были медные рудники. Считается, что название меди - Cuprum - произошло именно от названия острова.

Для организма человека медь является одним из самых важных веществ, и относится к незаменимым микроэлементам. В организме медь концентрируется в костях и мышцах, в мозге, крови, почках и печени. Неудивительно, что при её нехватке нарушается работа всех жизненно важных органов.

Медь в продуктах

Много меди в орехах, сыром яичном желтке, печени, бобовых, злаках, кисломолочных продуктах, овощах, фруктах и ягодах. Медь есть в свежем мясе животных, рыбе, морепродуктах, проросшей пшенице, сое, ржаном хлебе, спарже, картофеле и травах: укропе, лапчатке прямостоячей, марене красильной, сушенице, листьях чайного куста, лобелии вздутой. Питьевая вода тоже содержит медь - примерно 1 мг на литр.

Обычно той меди, которая попадает в организм человека с продуктами питания, бывает вполне достаточно, так что нехватка меди чаще всего обусловлена природными особенностями или нарушением обменных процессов.

Учёные считают, что людям с тёмными волосами требуется больше меди, чем светловолосым, потому что медь необходима для поддержания окраски волос. Нехватка меди проявляется ранней сединой, поэтому темноволосым людям следует стараться включать в рацион больше продуктов, в которых её содержится много.

Роль меди в организме, нехватка меди

Роль меди в организме огромна. Прежде всего, она принимает активное участие в построении многих необходимых нам белков и ферментов, а также в процессах роста и развития клеток и тканей. Медь необходима для нормального процесса кроветворения и работы иммунной системы.

Без меди организму трудно и даже невозможно превращать железо в гемоглобин; аминокислота тирозин, являющаяся одним из основных факторов, отвечающих за цвет кожи и волос, тоже без меди не может в полной мере использоваться организмом. Что касается процесса кроветворения, то медь, являясь частью ферментов, синтезирующих эритроциты и лейкоциты, для него действительно необходима.

Также она выполняет функцию снабжения клеток всеми веществами, необходимыми для нормального обмена: именно медь транспортирует железо из печени туда, куда нужно, поддерживая состав крови и нормальное состояние всех органов и тканей. Если меди не хватит, переносить железо будет некому, и оно останется лежать там, где накопилось - а это чревато серьёзными последствиями.

Участвуя в синтезе коллагена, необходимого для образования белкового каркаса скелетных костей, медь делает здоровыми и крепкими наши кости. Людям, имеющим хрупкие кости и склонным к переломам, часто бывает достаточно ввести в рацион питания добавки с медью - и переломы прекращаются, так как перестают вымываться минералы, укрепляется костная ткань, предотвращается развитие остеопороза.

Благодаря меди наши кровеносные сосуды принимают правильную форму, долго оставаясь прочными и эластичными. Медь способствует образованию эластина - соединительной ткани, образующей внутренний слой, выполняющий функцию каркаса сосудов.

Вместе с аскорбиновой кислотой медь поддерживает иммунную систему в активном состоянии, помогая ей защищать организм от инфекций; ферменты, отвечающие за защиту организма от свободных радикалов, тоже содержат в своём составе медь.

Особенно нужна медь для поддержания структуры фермента супероксиддисмутазы, обладающего мощным антиоксидантным действием. Этот фермент играет не последнюю роль в предупреждении преждевременного старения кожи - отвечает за целостность клеток, поэтому он часто входит в состав самых эффективных антивозрастных косметических средств.

Упругость и эластичность кожи поддерживается с помощью коллагена - в его составе тоже есть медь.

Медь стимулирует активность гормонов гипофиза и поддерживает в норме работу эндокринной системы. Так, белки и углеводы в присутствии меди усваиваются лучше, а активность инсулина повышается.

Улучшая работу желез внутренней секреции, способствуя выработке необходимых ферментов и соков, медь нормализует процесс пищеварения и защищает пищеварительную систему от повреждений и воспалений.

Некоторые специалисты отмечают, что медь может предотвратить возникновение язвы желудка при длительном приёме аспирина, назначаемого врачами для лечения различных заболеваний. Если больной вместе с аспирином будет принимать медь, то язвенная болезнь не возникнет: медь останавливает воспаления и быстро заживляет образующиеся язвочки.

Без меди не может нормально формироваться мозг и нервная система - медь является основным компонентом миелиновых оболочек, без которых нервные волокна не могут проводить импульсы, а потом просто разрушаются.

Очень интересны сведения о лечебных свойствах меди, используемых с древних времён. Гален и Авиценна считали медь лекарственным средством, и именно с этой точки зрения описывали её свойства в своих научных трудах; Аристотель ложился спать, держа в руке медный шарик; египетская царица Клеопатра, известная не только своей красотой, но и познаниями в науках, вместо серебряных и золотых браслетов носила медные, понимая, что они помогают ей сохранять здоровье и красоту.

Воины античных армий имели гораздо больше шансов выиграть сражение, если были одеты в медные доспехи: они дольше не утомлялись, а их раны не гноились и заживали быстро. Кочевники, используя медную посуду, предохраняли себя от пищевых отравлений и инфекций, а цыгане ещё и на голове носили медные обручи, чтобы защититься от вирусов и бактерий, хотя и не знали об их существовании.

О способности меди уничтожать возбудителей заболеваний красноречиво говорит история: во времена эпидемий чумы и холеры люди, работающие и живущие на медных рудниках, а позже на медных заводах, оставались здоровыми, тогда как вокруг все умирали тысячами. Наверное, из этих соображений в больницах дверные ручки раньше делали медными - так можно было уменьшить вероятность распространения инфекции.

В России медью лечили ушибы и переломы, артриты и радикулиты. Кузнецы, постоянно получающие нагрузку на суставы и позвоночник, не болели радикулитами, потому что подпоясывались медной проволокой. При болях в суставах пальцев носили медные кольца: боли уменьшались, и возвращалась подвижность; при эпилепсии больным давали в руки медные шарики, кольца, монеты. Удивительный и оригинальный метод лечения лихорадки применялся с XVIII века. Медный екатерининский пятак раскаляли и бросали в горячую воду, которой потом поили больного - во множестве случаев лихорадка отступала.

Чтобы удовлетворять потребность в меди, человеку достаточно просто разнообразно питаться. Взрослому человеку достаточно 2 мг меди в день, а с пищей обычно попадает в 2-3 раза больше - если питание правильное. Усваивается, как правило, только третья часть всей попадающей в организм меди, так что ни дефицита, ни переизбытка наблюдаться не должно. Переизбыток меди - вообще явление редкое, за исключением некоторых заболеваний, провоцирующих её накопление.

Дефицит тоже редок, однако сегодня нехватка меди наблюдается чаще, чем в прежние времена. Дело в том, что раньше в почву не вносили в таких количествах азотистые удобрения, образующие аммиак, способный «забирать» медь из почвы. К тому же азотистые удобрения не только лишают нас меди, но и часто образуют нитраты, известные своим негативным влиянием на здоровье.

Вегетарианство и различные диеты тоже могут уменьшать количество меди в организме. Это приводит к снижению уровня гемоглобина в крови, и таким заболеваниям, как аритмия, ишемия, нервно-психические расстройства и бесплодие.

Недостаток меди также приводит к задержке роста, развитию анемии, потере веса, накоплению холестерина, атрофии сердечной мышцы, остеопорозу, кожным заболеваниям, потере волос, утомляемости и частым инфекциям.

При хроническом дефиците может возникнуть опаснейшее заболевание - аневризма, характеризующееся расширением и выпячиванием стенок крупных кровеносных сосудов. Возникает также варикозное расширение вен, кожа рано покрывается морщинами, а волосы седеют. Дополнительно медь назначается при различных хронических заболеваниях - например, анемии и воспалениях, физических нагрузках, а также в целях профилактики.

При нехватке меди следует отказаться от употребления чёрного чая, не принимать большие дозы препаратов железа, цинка и аскорбиновой кислоты. В этом случае лечащие врачи должны подробно объяснять, как питаться и что принимать, так что не стесняйтесь их расспрашивать.

В медицине сульфат меди применяют как антисептическое и вяжущее средство в виде глазных капель при конъюнктивитах и глазных карандашей для лечения трахомы. Раствор сульфата меди используют также при ожогах кожи фосфором. Иногда сульфат меди применяют как рвотное средство. Нитрат меди употребляют в виде глазной мази при трахоме и конъюнктивитах.

Цинк(Zn)

Цинк - микроэлемент, который входит в состав более чем 300 ферментов и гормонов и участвует практически во всех жизненоважных процессах в организме

Роль цинка в организме

В организме взрослого человека содержится около 1,5-3 г цинка. Основные запасы содержатся в клеточных структурах, а также в коже, мышцах, волосах, мужских яичках и костных тканях.

Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В6, а препятствуют усвоению такие вещества как медь, олово, марганец, железо, кадмий, свинец, кальций (в больших дозах) и фолиевая кислота.

К дефициту цинка может привести повышенное поступление фитатов, фосфатов, прием оральных контрацептивов, анаболиков, диуретиков, иммуносупрессоров и алкоголя.

В свою очередь цинк способствует всасыванию витамина Е и может привести к дефициту витамина А, железа и меди.

Говорить о важности цинка не приходится: этот элемент входит в состав более чем 300 ферментов и гормонов, чем фактически обеспечивает прохождение основных жизненных процессов в организме. Цинк:

· регулирует функции нервной системы (вместе с витаминами группы B нормализует функции мозжечка, улучшает настроение, память и внимание)

· оказывает мощное воздействие на иммунную систему (повышает уровень тимина и тимозина, защитную активность нейтрофилов и макрофагов и выработку антител, способствует удалению углекислоты)

· регулирует деятельность половых желез (повышает выработку половых гормонов, увеличивает активность сперматозоидов, важен для профилактики аденомы простаты)

· влияет на протекание беременности (регулирует эстрогензависимые процессы, снижает риск выкидыша и задержки роста плода)

· необходим для нормального роста, развития и полового созревания организма

· нормализирует обмен жиров (ускоряет окисление жиров) и уровень сахара в крови (входит в состав инсулина)

· вместе с витамином А отвечает за остроту зрения, вкусовое восприятие и обоняние

· необходим для нормального роста кожи, волос и ногтей, а также при заживлении ран

· нормализирует процессы пищеварения (синтезирует ряд пищеварительных ферментов)

· значим для синтеза нуклеиновых кислот (ДНК, РНК и рибосом)

· обладает антиоксидантными свойствами, а также улучшает действие других антиоксидантов

· участвует в процессах кроветворения

Суточная потребность в цинке

Суточная потребность здорового взрослого человека в цинке составляет около 10-25 мг.

При повышенных физических и психических нагрузках, беременности и кормлении необходимо дополнительное потребление цинка.

Симптомы дефицита и передозировки цинка

Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении (менее 1мг в день) в организм. К основным симптомам дефицита цинка относят:

· быстрая утомляемость

· ухудшение памяти

· снижение аппетита

· исхудание

· нарушение сна

· гиперактивность

· депрессии

· нарушения кожных покровов

· расслаивание ногтей

· ломкость и выпадение волос

· расстройства обоняния

· ухудшение функций вкусовых рецепторов

· ослабление зрения

· диарея

· анемия

· дерматиты

· псориаз

· трофические язвы

· плохое заживление ран

· риска развития аденомы простаты

· психические расстройства

· снижение иммунитета

· рождение ослабленных детей

· риск развития сахарного диабета

· позднее половое созревание у детей (особенно у мальчиков)

· расстройства репродуктивной функции

· ранее старение

· увеличение риска раковых заболеваний

Основные симптомы избытка цинка:

· нарушения кожных покровов

· расслаивание ногтей

· ломкость и выпадение волос

· болезненная чувствительность желудка

· тошнота

· снижение иммунитета

· снижение содержания в организме железа, меди, кадмия

· ухудшение функций предстательной и поджелудочной желез

· нарушение функций печени

Источники цинка

Растительные

Орехи, зерновые, бобовые, тыквенные семечки, грибы, крупы, чеснок, капуста, спаржа, яблоки, грушы, сливы, вишня, картофель, свекла, морковь.

Животные

Говяжья печень, мясо, рыба и морепродукты, молоко, сыр, мясо птицы, яйца.

Медицинское значение цинка. Дефицит цинка в организме ведёт к карликовости, задержке полового развития; при его избыточном поступлении в организм возможны (по экспериментальным данным) канцерогенное влияние и токсическое действие на сердце, кровь, гонады и др. Производственные вредности могут быть связаны с неблагоприятным воздействием на организм как металлического цинка, так и его соединений. При плавке цинкосодержащих сплавов возможны случаи литейной лихорадки. Препараты цинка в виде растворов (сульфат цинка) и в составе присыпок, паст, мазей, свечей (окись цинка) применяют в медицине как вяжущие и дезинфицирующие средства.

Кобальт (Co)

Кобальт - элемент VIII группы периодической системы с атомным номером 27.

Название химического элемента кобальт происходит от немецкого слова Kobold -- домовой, гном. При обжиге содержащих мышьяк кобальтовых минералов выделяется летучий ядовитый оксид мышьяка. Руда, содержащая эти минералы, получила у горняков имя горного духа Кобольда. Древние норвежцы приписывали отравления плавильщиков при переплавке серебра проделкам этого злого духа. Вероятно, имя злого духа восходит к греческому «кобалос» -- дым. Этим же словом греки называли лживых людей.

В 1735 году шведский минералог Георг Бранд сумел выделить из этого минерала неизвестный ранее металл, который и назвал кобальтом. Он выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет -- этим свойством пользовались ещё в древних Ассирии и Вавилоне. Кобальт это твердый, серебристо-белый металл красноватого оттенка. При нормальных условиях химически стоек. Обладает ферромагнитными свойствами. Природным источником кобальта являются руды никеля, минералы кобальтин, линнеит, скуттерудит.

Кобальт является жизненно необходимым элементом для животных и человека.

Кобальт находится в составе витамина В 12 (кобаламин), содержащего его около 4,5%, активно участвует в ферментативных процессах и образовании гормонов щитовидной железы, угнетает обмен йода, способствует выделению воды почками. Кобальт повышает усвоение железа и синтез гемоглобина, является мощным стимулятором эритропоэза.

Процесс кроветворения у человека и животных может осуществляться только при нормальном взаимодействии трех биоэлементов - кобальта, меди и железа. Следует отметить, что механизм влияния кобальта на гемопоэз продолжает оставаться неясным. Известно, что при введении кобальта в костный мозг увеличивается образование молодых эритроцитов и гемоглобина. Однако для этого необходимо наличие в организме достаточного количества железа.

Кобальт входит в состав инсулина.

Кобальт способен избирательно угнетать дыхание клеток злокачественных опухолей и тем самым, конечно, их размножение.

Специфическим достоинством кобальта считают его способность в два-четыре раза интенсифицировать противомикробные свойства пенициллина.

Суточная потребность человека в кобальте равна примерно 7-15 мкг и удовлетворяется за счёт его поступления с пищей.

Пищевые источники кобальта

Больше всего кобальта содержат говядина, молоко, виноград, редис, салат, шпинат, капуста, петрушка, чеснок, свежий огурец, черная смородина, клюква, репчатый и зеленый лук, свекла, говяжья и особенно телячья печень.

Повышенное содержание кобальта в организме

Избыточное поступление кобальта в организм встречается довольно редко. Повышенное содержание кобальта может наблюдаться у лиц, работающих в металлургической, стекольной и цементной промышленности. Пыль, содержащая соединения кобальта, при поступлении в легкие способна вызывать отек и легочные кровотечения. Повышенное количество кобальта в организме может наблюдаться при избыточном приеме витамина В 12 . Соли кобальта используются при производстве некоторых сортов пива, что в ряде случаев приводит к развитию у потребителей "кобальтовой" кардиопатии.

Наиболее высокой токсичностью для человека обладают растворимые соли: кобальта хлорид, кобальта карбонат, а также металлический кобальт.

· Причины избытка кобальта

Избыточное поступление кобальта.

Основные проявления избытка кобальта

o Пневмосклероз, "кобальтовая" пневмония.

o Поражение сердечной мышцы ("кобальтовая" кардиомиопатия).

o Аллергодерматиты (контактный дерматит).

o Гиперплазия щитовидной железы.

o Поражение слухового нерва.

o Повышение артериального давления и уровня липидов в крови.

o Повышение содержания эритроцитов в крови.

Коррекция недостатка и избытка кобальта в организме

Для лечения больных с B 12 -дефицитной анемией применяют цианокобаламин и его метаболиты (коамид). В последние годы разработаны средства для коррекции дефицита кобальта на основе его аспарагината. При анемии, в случае легкого течения заболевания, может быть эффективен рацион богатый витамином B 12 (печень, почки, сердце, листовая зелень, кровяная колбаса).