Химические элементы в организме человека



Поступлению в организм химических элементов содействуют питание и потребляемая вода. Актуальность выбранной темы проявляется в том, что тяжелая экологическая обстановка, возрастание стрессовых обстановок, современные способы обработки продуктов питания, убивающие биологически активные вещества, являются основными обстоятельствами повсеместного роста недостатка крайне важных элементов и избытка токсичных, наносящих непоправимый вред здоровью. В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (рис. 1). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, потому, что их содержания находятся в относительном постоянстве.

Химические элементы в организме человека

Предположения некоторых ученых идут дальше. Они уверены в том, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но любой из них делает определенную биологическую функцию. В полной мере быть может, что эта догадка не подтвердится. Но, по мере того как развиваются изучения в данном направлении, выявляется биологическая роль все большего числа химических элементов.

Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% – на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород, кислород, в их состав входят кроме этого азот, фосфор и сера. В неорганических веществах организма человека в обязательном порядке присутствуют 22 химических элемента: Са, Р, О, Na, Мg, S, В, С1, К, V, Мn, Fе, Со, Ni, Сu, Zn, Мо, Сг, Si, I, F, Se. К примеру, в случае если вес человека образовывает 70 кг, то в нем содержится (в граммах): кальция – 1700, калия – 250, натрия – 70, магния – 42, железа – 5, цинка – З. Живые организмы в своем составе содержат разные химические элементы. Условно, в зависимости от концентрации химических элементов в организме, выделяют макро- и микроэлементы .

Химические элементы в организме человека


Рис.1. Дневное поступление химических элементов в организм человека

Макроэлементами принято считать те химические элементы, содержание в организме которых более 0,005% массы тела. К макроэлементам относятся водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций.

Микроэлементами называются химические элементы, содержащиеся в организме в малых количествах. Их содержание не превышает 0,005% массы тела, а концентрация в тканях – не более 0,000001%. Среди всех микроэлементов в особенную группу выделяют так именуемые незаменимые микроэлементы.

Незаменимые микроэлементы – микроэлементы, регулярное поступление которых с пищей либо водой в организм полностью нужно для обычной его жизнедеятельности. Незаменимые микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов и других биологически активных веществ. Незаменимыми микроэлементами являются железо, йод, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден, селен, хром, фтор.

Физиологическое значение минеральных элементов определяется их участием: в структуре и функции большинства ферментативных систем и процессов, протекающих в организме; в пластических процессах и построении тканей (фосфор и кальций – основные структурные компоненты костей); в поддержании кислотно-основного состояния и водно-солевого обмена; в поддержании солевого состава крови и участии в структуре формирующих ее элементов.

Жизненно нужные элементы

Химические элементы в организме человека

Роль макроэлементов, входящих в состав неорганических веществ, очевидна. К примеру, главное количество кальция и фосфора входит в кости (гидроксофосфат кальция Са10 (РО4 )6 (ОН)2 ), а хлор в виде соляной кислоты содержится в желудочном соке. Микроэлементы вошли в отмеченный выше ряд 22 элементов, в обязательном порядке присутствующих в организме человека. Установлено, что многие биологические катализаторы – ферменты содержат ионы переходных металлов. К примеру, как мы знаем, что марганец входит в состав 12 разных ферментов, железо – в 70, медь – в 30, а цинк – более чем в 100. Микроэлементы именуют жизненно нужными, в случае если при их отсутствии либо недостатке нарушается обычная жизнедеятельность организма. Характерным показателем нужного элемента есть колоколообразный вид кривой доза (n) – ответная реакция (R, эффект) – рис.2.


Рис.2. Зависимость ответной реакции (R) от дозы (n) для жизненно нужных элементов

Химические элементы в организме человека

При малом поступлении данного элемента организму наносится значительный ущерб. Он функционирует на грани выживания. По большей части это разъясняется понижением активности ферментов, в состав которых входит данный элемент. При увеличении дозы элемента ответная реакция возрастает и достигает нормы (плато). При предстоящем повышении дозы проявляется токсическое воздействие избытка данного элемента, в следствии чего не исключается и летальный финал. Кривую на рис. 2 возможно трактовать так: все должно быть в меру и мало и довольно много вредно. К примеру, недостаток в организме железа ведет к анемии, поскольку оно входит в состав гемоглобина крови, а правильнее, его составной части – тема. У взрослого человека в крови содержится около 2,6 г железа.

В ходе жизнедеятельности в организме происходят постоянный распад и синтез гемоглобина. Для восполнения железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку нужно дневное поступление в организм с пищей в среднем около 12 мг этого элемента. Связь анемии с недостатком железа была известна докторам в далеком прошлом, поскольку еще в семнадцатом веке в некоторых европейских государствах при малокровии прописывали настой металлических опилок в красном вине. Но избыток железа в организме также вреден. С ним связан сидероз глаз и легких – заболевания, вызываемые отложением соединений железа в тканях этих органов. Основной регулятор содержания железа в крови – печень.



Недостаток в организме меди ведет к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, недостаткам в соединительных тканях. Помимо этого, считают, что недостаток меди является одной из обстоятельств раковых болезней. В некоторых случаях поражение легких раком у людей пожилого возраста доктора связывают с возрастным понижением содержания меди в организме. Но избыток меди в организме ведет к нарушению психики и параличу некоторых органов (заболевание Вильсона).

Человеку причиняют вред только относительно громадные количества соединений меди. В малых дозах их применяют в медицине как вяжущее и бактериостазное (задерживающее рост и размножение бактерий) средство. Так, к примеру, сульфат меди (II) используют при лечении конъюктивитов в виде глазных капель (25%-ный раствор), и для прижиганий при трахоме в виде глазных карандашей (сплав сульфата меди(II), нитрата калия, квасцов и камфоры). При ожогах кожи фосфором выполняют ее обильное смачивание 5%-ным раствором сульфата меди (II). Она оказывает на организм многогранное действиу, воздействует на развитие, воспроизводство, гемоглобинообразование и на активность лейкоцитов.

Медь есть переносчиком кислорода при образовании пигментов. В регионах с недостатком меди в почве отмечается анемия сельскохозяйственных животных. Недостаток меди ведет к разупорядочению соединительной ткани кровеносных сосудов благодаря блокирования связей между эластином и коллагеном у свиней, индюков. Избыток меди у животных приводит к поражению печени и развитие желтухи, у человека – острый панкреатит, язву двенадцатиперстной кишки, бронхиальную астму, гиперкупремию и др. Токсичность меди проявляется в способности её блокировать SH – группы белков, в особенности ферментов, повышать проницаемость мембраны митохондрий. Белки, в состав которых входит медь, влияют на углеводный обмен, синтез жиров, образование витаминов P и B. Ежедневная потребность в меди для человека образовывает около 2 – 3 мг. Особенно богаты этим элементом молоко и дрожжи. Но много соединения меди вредны: приём вовнутрь 2г бронзового купороса может привести к смерти.

Жизненно нужные элементы натрий и калий функционируют в паре. Надежно установлено, что всем живым организмам присуще явление ионной асимметрии – неравномерное распределение ионов в и вне клетки. К примеру, в клеток мышечных волокон, сердца, печени, почек имеется повышенное содержание ионов калия если сравнивать с внеклеточным. Концентрация ионов натрия, напротив, выше вне клетки, чем внутри ее. Наличие градиента концентраций калия и натрия – экспериментально установленный факт. Примечательно, что по мере старения организма градиент концентраций ионов калия и натрия на границе клеток падает. При наступлении смерти концентрации калия и натрия в и вне клетки сразу же выравниваются. В организме человека содержится в среднем около 140 г калия и около 100 г. натрия. С пищей мы каждый день потребляем от 1,5 до 7 г ионов калия и от 2 до 15 г ионов натрия.

Химические элементы в организме человека

Потребность в ионах Na так громадна, что их нужно намерено додавать в пищу (в виде поваренной соли). Большая утрата ионов натрия (они выводятся из организма с мочой и позже) неблагоприятно отражается на здоровье человека. Исходя из этого в жаркую погоду доктора советуют имеется больше солёного. Но и избыточное содержание их в пище приводит к негативной реакции организма, к примеру увеличение артериального давления. Биологическая функция других щелочных металлов в здоровом организме пока остается под вопросом. Но имеются указания, что введением в организм ионов лития удается лечить одну из форм маниакально-депрессивного психоза. На рис.3. представлены другие жизненно нужные элементы.


Рис.3. Характерные симптомы недостатка химических элементов в организме человека

Нужно также подчеркнуть значение таких элементов, как магний, стронций, фосфор, селен, йод, хром, цинк, и само собой разумеется, кислород.

Магний присутствует в животных и растительных организмах. В теле человека в среднем содержится 19 г магния. Особенно он нужен растениям, т. к. есть составной частью хлорофилла. Соединения магния участвуют в формировании костей, в регуляции работы нервной ткани, обмене веществ. Каждый день человеку требуется приблизительно 300 – 400 мг этого элемента. Он попадает в наш организм с хлебом, в 100 г которого содержится 90 мг магния, крупой (в 100 г овсяной крупы – 116 мг магния). В молочных продуктах данный элемент присутствует в легко усвояемой форме – в виде растворимого в воде цитрата магния (соли лимонной кислоты). Особенно богаты магнием орехи: на 100 г. приходится до 230 мг этого элемента.

С пищей и питьевой водой человек каждый день получает около 15 – 20 мг стронция. В большем количестве соединения этого элемента вредны для здоровья. Ионы стронция способны замещать в костях ионы кальция, что ведет к разным болезням. Исходя из этого предельно допустимая концентрация ионов Sr в питьевой воде – 7 мг/л.

В виде фосфатов кальция фосфор присутствует в костях человека и животных. В теле человека массой 70 кг содержится около 780 г. фосфора. Входит он и в состав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот; соединения фосфора участвуют в энергетическом обмене (аденозинтрифосфорная кислота, АТФ). Ежедневная потребность человеческого организма в фосфоре образовывает 1,2 г. Главное его количество мы потребляем с молоком и хлебом (в 100 г. хлеба – приблизительно 200 мг фосфора). Наиболее богаты фосфором рыба (180 мг в 100 г. продукта), фасоль (540 мг на 100 г. продукта), кое-какие виды сыра (до 600 мг на 100 г. продукта).

Химические элементы в организме человека

Примечательно, что для верного питания нужно выполнять баланс между числом потребляемого фосфора и кальция. оптимальное соотношение этих элементов в пище образовывает 1,5: 1. Избыток богатой фосфором пищи ведет к вымыванию кальция из костей, а при избытке кальция начинается мочекаменная заболевание.

В организме человека содержится кроме этого около 14 мг селена. Он относится к числу ответственных микроэлементов – стимулирует синтез серосодержащих аминокислот, входит в состав фермента глутатионпероксидазы, предохраняющего гемоглобин крови от окисления пероксидами. Недостаток селена в организме человека ведет к ослаблению его иммунной защиты (больше всего селена – около 0,2–0,3 мг/кг – содержится в мясе и твороге). Но переизбыток этого элемента вреден – он ведёт к отравлению, одним из признаков которого есть выпадение волос.

В организме человека содержится от 12 до 20 мг йода. причём солидная его часть сконцентрирована в щитовидной железе в составе белка тиреоглобулина, важного за синтез некоторых гормонов. В случае дефицита йода у детей и взрослых развиваются серьёзные заболевания, такие как базедова заболевание. Чтобы не было этого в местностях с пониженным содержанием йода в почве и воздухе в продажу поступает йодированная поваренная соль, содержащая добавки иодида (KI) либо иодата (KIO3) калия, и разные пищевые добавки (пивные дрожжи, отруби). Молекулы йода владеют неповторимой свойством попадать в организм кроме того через неповреждённую кожу. Исходя из этого настойку йода используют и для лечения внутрикожных воспалений.

В организме взрослого человека содержится всего около 6 мг хрома. Многие соединения этого элемента (особенно хроматы и дихроматы) токсичны, а кое-какие из них являются канцерогенами, т.е. способны приводить к раку. Содержание цинка, входящего в состав более 40 ферментов, регулирующих углеводный и энергетический обмен в клетках образовывает 2,3 грамма в организме человека и животных.

Одним из основных элементов, составляющих базу жизни любого живого организма, есть кислород. обширно распространённый в природе. В свободном виде он содержится в воздухе (21% по объёму), в составе разных соединений (оксидов, солей) – в земной коре (47%). Самым известным его соединением есть вода. Подсчитано, что в организме человека массой 70 кг 43 кг приходится на атомы кислорода. Взрослый человек за день потребляет в среднем 100 л кислорода.

Статьи по теме