Биологическая роль макроэлементов. Функции микроэлементов в организме человека

Что такое макроэлементы, наверняка каждый приблизительно себе представляет. Это - биологически значимые вещества, необходимые живому организму. Они полезны и важны. Да, в человеческом организме их не очень много (более 0,01 %), но их значимость даже в таком количестве неоценима. Итак, что же это за вещества, откуда они берутся в организме и какую роль играют?

Происхождение и перечень

Итак, что такое макроэлементы? Это - вещества, слагающие основу плоти живых организмов. Человеческий организм не способен самостоятельно их синтезировать, поэтому они обязательно должны поступить из чистой воды и продуктов питания. Недостача хотя бы одного элемента чревата физиологическими нарушениями и болезнями.

Макроэлементы делятся на:

• Биогенные. Их еще называют органогенными элементами, или макронутриентами. Именно они участвуют в построении углеводов, жиров, белков, гормонов, витаминов и ферментов. К ним относится сера, фосфор, кислород, азот, водород и углерод.
• Другие. К ним относится калий, кальций, магний, натрий и хлор.

Рекомендуемая суточная доза потребления составляет более 200 мг. Чтобы поддерживать баланс макроэлементов, необходимо тщательно следить за своим питанием и планировать рацион. Очень важно, чтобы организм получал все, что ему необходимо.

Кислород

Итак, что такое макроэлемент, ясно. Теперь стоит вкратце рассказать о каждом из них в отдельности. Кислород в особом представлении не нуждается, ведь из него состоит 65 % клеточной массы.

Этот макроэлемент в составе любого организма играет важнейшую роль. Ведь кислород является универсальным химическим окислителем. Без него невозможен синтез аденозинтрифосфата, являющегося основным источником энергии для всех биологических процессов.

Именно благодаря кислороду организм извлекает энергию из жиров, белков, углеводов и прочих органических веществ. Интересно, что в спокойном состоянии потребляется порядка 2 грамм данного макроэлемента в минуту. То есть порядка тонны в год.

Углерод

Рассказывая о том, что такое макроэлементы, нельзя не уделить особое внимание этому веществу. Он в объеме 18 % входит в состав клеточной массы.

В организм человека попадает с пищей, в сутки примерно 300 г, а также с углекислым газом, который содержится в воздухе (около 3,7 г).

Интересно, что это вещество даже в чистом виде безопасно для человека. Активированный уголь, например, является почти 100-процентным углеродом. И мощным абсорбирующим средством, к слову.

Но не нужно стремиться пополнить свой углеродный баланс, каждый день выпивая по несколько таблеток угля. Дефицита данного вещества ни у кого вообще не наблюдается, так как оно входит в состав всех пищевых продуктов и воздуха.

Водород

Он на 10 % составляет клеточную массу организма. Это также очень важный элемент. Макроэлемент водород структурирует биологическое пространство и органические молекулы.

Он взаимодействует со многими элементами, и проявляет как восстановительные, так и окислительные свойства. В организме человека с другими веществами образует сульфгидрильные и аминокислотные группы, задействованные в функционировании биологических молекул. Именно за счет водородных связей происходит копирование молекулы ДНК.

И конечно же, нельзя не упомянуть, что входящий в список макроэлементов водород образует воду. Это происходит вследствие его реакции с кислородом. А именно из воды на 60-70 % состоит человек.

Многие забывают поддерживать жидкостный баланс в своем организме. А ведь это очень просто - достаточно выпивать 1,5-2,5 литра воды в день.

Азот

Данное вещество также относится к макроэлементам. Оно составляет 3 % от клеточной массы. Это органоген, который входит в состав аминокислот, образующих белки. Также он присутствует в нуклеотидах - строительном материале гемоглобина, гормонов, ДНК, нейромедиаторов, витаминов и прочих веществ.

Из-за нехватки азота может возникнуть мышечная дистрофия, иммунодефицит, нарушение обмена веществ, задержка физического и умственного развития, депрессия и гиподинамия.

Основной источник этого макроэлемента, роль которого действительно важна - белковая пища. Яйца, рыба, мясо, кисломолочные продукты, бобовые культуры, орехи, цельнозерновой хлеб и растительное масло.

Кальций

К макроэлементам относится и это вещество, входящее в организм в количестве 2 %. Вот какую роль он играет:

• Участвует в процессе сокращений мышечных тканей, действует на сердце, координирует сердцебиение.
• Выполняет функции строительного материала при создании костей и зубов.
• Участвует в передаче нервных импульсов в ЦНС, активизирует действие ферментов, которые задействованы в синтезе нейромедиаторов.
• Регулирует кровяное давление вместе с натрием и магнием.
• Усиливает действие витамина К, который влияет на свертываемость крови.
• Воздействует на проницаемость клеточных мембран, участвует в транспортировке питательных веществ.
• Укрепляет иммунную систему.

Недостаток вещества приводит к идиопатической гиперкальциурии, нефролитиазу, нарушению кишечной абсорбции, гипертензии и т. д. Пополнить баланс можно, пропив курс кальция. Или просто добавить в свой рацион сливки, молоко, творог, сыр, шпинат, петрушку, фасоль, брокколи, соевый творог, яблоки, урюк, курагу, рыбу, сладкий миндаль.

Фосфор

У этого макроэлемента значение свое. Его роль следующая:

• Он входит в состав фосфорпротеинов и фосфорлипидов, которые находятся в структуре мембран. Также он есть в нуклеиновых кислотах, участвующих в процессе деления клеток, а еще в хранении и применении генетической информации.
• Преобразовывает белки, углеводы и жиры в энергию. Фосфор есть в молекулах аденозинтрифосфата - ее аккумулятора.
• Участвует в метаболизме и в передаче нервных импульсов.
• Активирует витамины групп D и В.

Из-за недостатка фосфора наблюдаются боли в костях и мышцах, истощение, слабость иммунитета, изменения миокарда, геморрагические высыпания, пародонтоз, рахит. Источникам этого вещества являются сыры, молоко, говяжья печень, икра осетровых, овсяная крупа, семечки, грецкие орехи, тыква, морковь, чеснок, шпинат и капуста.

Калий

Этот элемент к макроэлементам относится тоже. Его в организме всего 0,35 %, но он выполняет следующие важные функции:

• Поддерживает оптимальное внутриклеточное давление, участвуя в натриево-калиевом балансе.
• Обеспечивает правильное сокращение мышечных волокон.
• Поддерживает внутри клеток жидкостный состав.
• Катализирует органические реакции.
• Позитивно влияет на функциональность почек, избавляет от зашлакованности и отечности.

Из-за нехватки калия наблюдаются нарушения в сердечном ритме, тремор, раздражительность, координационные нарушения, мышечная слабость, сонливость и утомляемость.

Содержится в следующих продуктах: курага, фасоль, морская капуста, горох, чернослив, миндаль, изюм, грецкие и кедровые орехи, кешью, картофель, горчица, чечевица.

Сера

Вот в чем заключается польза данного макроэлемента, входящего в организм в количестве 0,25 %:

• Это вещество, играющее важную роль в строении нервной, костной и хрящевой ткани, клеток, ногтей, кожи и волос.
• Она принимает участие в обмене веществ.
• Является составляющей ряда витаминов, аминокислот, гормонов и ферментов.
• Стабилизирует работу нервной системы.
• Нормализует сахарный баланс.
• Имеет противоаллергическое свойство.
• Повышает иммунитет.

И это лишь малый перечень. О недостатке серы в организме свидетельствует ломкость ногтей, тусклость волос, аллергии, частые запоры, боли в суставах и мышцах, тахикардия, шелушение кожи.

Сера входит в состав нежирной говядины и свинины, рыбы, птицы, яиц, твердых сыров, морепродуктов, моллюсков, бобовых и злаковых, круп, хрена, горчицы, а также фруктов и ягод зеленых сортов.

Натрий

Этот макроэлемент содержится в количестве 0,15 %. Выполняет следующие функции:

• Регуляция водного баланса.
• Нормализация осмотического давления.
• Поддержание кислотно-щелочного баланса.
• Транспортировка веществ через клеточную мембрану.
• Нормализация обмена веществ.
• Переваривание пищи (входит в состав желудочного сока).

Дефицит натрия является редкостью, так как он поступает в наш организм вместе с солью - как поваренной, так и той, которая есть в обычных продуктах. Его источники - копченые и вареные колбасы, твердые сыры, овощные супы, квашеная капуста, шпроты, консервы из тунца, мидии, раки, крабы.

Хлор

Содержится в таком же количестве, что и натрий - 0,15 %. Он незаменим в водно-солевом обмене и кислотно-щелочном балансе. К тому же хлор участвует в осморегуляции - процессах, позволяющих выводить из организма ненужную жидкость и соли. А еще он стимулирует возникновение желудочного сока, предохраняет от обезвоживания и нормализует состояние эритроцитов.

Основные источники хлора - пищевая соль, ржаной и белый хлеб, твердый сыр, сливочное масло, говяжий язык, свиные почки, сельдь, минтай, хек, сайра, мойва, устрицы, 9-процентный творог, оливки, рис, кефир.

Магний

Данного макроэлемента в организме меньше всего - 0,05 %. Но он участвует более чем в 300 различных ферментативных реакциях. Также без него не обходится выработка белка. А еще магний делает более устойчивой структуру клетки в процессе роста. Помимо этого, он позитивно влияет на рост костей, сердечный ритм, АД, уровень сахара в крови, и служит эффективным средством против суставных и мышечных болей.

Источник магния - крупы, злаковые, белокочанная капуста, горох, соевая мука, лимоны, грейпфруты, абрикосы, бананы, фиги, яблоки, креветки, треска, скумбрия.

Как можно видеть, все перечисленные макроэлементы играют важнейшую роль в человеческом организме. Поэтому имеет смысл сбалансировать свой рацион так, чтобы все они поступали в полном объеме.

Макроэлементы необходимы для строительства и поддержания здорового состояния костной ткани, они участвуют в регуляции кроветворных процессов, в деятельности гормональной системы, в работе мышц и т.д. Макроэлементы жизненно необходимы для полноценной жизни всех возрастных групп населения, поэтому большинство государств вводит нормативы содержания макроэлементов в здоровом рационе.

Что такое макроэлементы

Макроэлементы вместе с микроэлементами входят в понятие «минеральные вещества». Под макроэлементами принято понимать химические вещества, суточная потребность организма в которых превышает 200 мг (2 г). Макроэлементы не являются источниками энергии, однако входят в состав всех органов и тканей человеческого организма. Особую роль в развитии и здоровье человека играют макроэлементы, входящие в состав костной ткани.

Виды макроэлементов

Кальций
Входит в состав костной ткани (скелет, зубы), участвует в регуляции нервной системы и мышечных сокращений. Недостаток кальция влечет риск остеопороза. Суточная потребность в кальции составляет 400-1200 мг у детей, 1000 мг у взрослых, 1200 мг у лиц пожилого возраста. Полноценному усвоению кальция способствуют фосфор и витамины D и С, а препятствует цинк. При этом недостаток магния вызывает вымывание кальция из организма, а избыток ухудшает усвоение. Кальций содержится в семенах, орехах, молочных продуктах.

Фосфор
Участвует в энергетическом обмене, регуляции кислотно-щелочного баланса, входит в состав костной ткани. Недостаток фосфора вызывает анорексию, анемию и рахит. Суточная потребность в фосфоре для детей составляет 300-1200 мг, для взрослых - 800 мг. Усвоение фосфора может быть затруднено избытком железа и магния. Фосфор и кальций взаимно необходимы для полноценного усвоения. Фосфор содержится в сырах, рыбе и морепродуктах, твороге, мясных продуктах.

Магний
Выполняет роль кофермента во многих процессах обмена веществ, участвует в формировании костной ткани, регулирует деятельность нервной системы. Недостаток магния влечет риск гипертонии и заболеваний сердечно-сосудистой системы. Магний влияет на процессы усвоения кальция, калия и натрия. Усвоение магния улучшает витамин В6. Суточная потребность в магнии составляет 50-400 мг для детей, 400 мг для взрослых. Магний содержится в хлебе, крупах, орехах.

Калий
Регулирует кислотно-щелочной баланс крови и кровяное давление, участвует в деятельности нервной системы. Недостаток калия может вызвать судороги и невралгию. Диарея, рвота, учащенное мочеиспускание требуют восполнения запасов калия. Усвоению калия мешает алкоголь. Суточная потребность в калии для детей - 400-2500 мг, для взрослых 2500 мг. Продукты, богатые калием: сухофрукты (особенно курага), бобовые, морская капуста, орехи, картофель.

Натрий
Участвует в деятельности нервной системы и в мышечных сокращениях, в регуляции давления, выступает катализатором ряда ферментов. Недостаток натрия может быть связан с повышенными физическими нагрузками и увеличением потоотделения. Симптомами недостатка натрия могут быть слабость, головная боль, судороги. Избыток натрия опаснее, чем его недостаток, - с ним связывают возникновение гипертонии, сверхнагрузку на почки и сердце, отеки.
Нутриент хорошо усваивается организмом, потребность в нем удовлетворяется за счет обычного рациона даже без досаливания пищи. Суточная норма потребления натрия - до 400 мг у детей, до 1200 мг у взрослых. Основные источники натрия - соль, морская капуста, морепродукты, яйца.

Хлор
Этот макроэлемент в виде различных соединений (хлоридов) участвует в секреции соляной кислоты, необходимой для пищеварения, регулирует баланс крови и давление. Случаев недостатка хлора практически не известно, а его избыток, по современным данным, не опасен. Суточная норма потребления хлора - 300-2300 мг для детей, 2300 мг для взрослых. Источники хлора - соль, рыба, крупы.

Сера
Жизненно необходимый элемент питания, входит в состав ряда аминокислот, ферментов, гормонов и витаминов. Суточная потребность в сере составляет порядка 1000 мг. Потребность в сере с избытком удовлетворяется при обычном рационе; источники серы - продукты, богатые животными белками (мясо, рыба, яйца).

Макроэлементы, а также витамины и микроэлементы, по-разному воздействуют на процессы с участием друг друга, поэтому для наиболее эффективного их усвоения необходимо учитывать особенности взаимовлияния этих веществ. Современные препараты, содержащие различные виды микронутриентов, производят с учетом их взаимодействия - например, разные группы веществ помещают в разные таблетки, прием которых разнесен во времени и т. д.

Понятие о границах нормы

Для отдельных макроэлементов (натрий, кальций) предусмотрены верхние границы норм потребления - это вызвано научными данными о негативных последствиях их избытка в рационе. Для кальция эта граница составляет 2500 мг в сутки, для натрия - порядка 4000 мг. Для других макроэлементов (хлор, сера, фосфор, магний, калий) ограничений не предусмотрено, поскольку в большинстве случаев опасного влияния переизбытка этих макроэлементов не выявлено.

Эксперт: Галина Филиппова, врач-терапевт, кандидат медицинских наук

Биологическая роль микроэлементов определяется их участием практически во всех видах обмена веществ организма; они являются кофакторами многих ферментов, витаминов, гормонов, участвуют в процессах кроветворения, роста, размножения, дифференцировки и стабилизации клеточных мембран, тканевом дыхании, иммунных реакциях и многих других процессах, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность организма.

В организме человека обнаружено около 70 химических элементов (в т.ч. микроэлементов), из которых 43 считаются эссенциальными (незаменимыми). Кроме эссенциальных микроэлементов, являющихся незаменимыми факторами питания, дефицит которых приводит к различным патологическим состояниям, существуют токсичные микроэлементы, представляющие собой основные загрязнители окружающей среды и вызывающие у человека заболевания и интоксикации. При определенных условиях эссенциальные микроэлементы. могут проявлять токсическое действие, а некоторые токсические микроэлементы в определенной дозе обладают свойствами эссенциальных.

Потребность человека в микроэлементах колеблется в широких пределах и для большинства микроэлементов точно не установлена. Всасывание микроэлементов происходит главным образом в тонкой кишке, особенно активно - в двенадцатиперстной кишке.

Из организма микроэлементы выводятся с калом и мочой. Некоторая часть микроэлементов выделяется в составе секретов экзокринных желез, со слущенными клетками эпителия кожи и слизистых оболочек, с волосами и ногтями. Каждый микроэлемент характеризуется специфическими особенностями всасывания, транспорта, депонирования в органах и тканях и выделения из организма.

Описание некоторых микроэлементов

Бром

Наибольшее содержание отмечают в мозговом веществе почек, щитовидной железе, ткани головного мозга, гипофизе. Бром при чрезмерном накоплении угнетает функцию щитовидной железы, препятствуя поступлению в нее Йода. Соли брома оказывают тормозящее действие на ц.н.с., активируют половую функцию, увеличивая объем эякулята и количество сперматозоидов в нем. Бром входит в состав желудочного сока, влияя (наряду с хлором) на его кислотность. Суточная потребность в броме составляет 0,5-2 мг. Основными источниками брома в питании человека являются хлеб и хлебопродукты, молоко и молочные продукты, бобовые. В норме в плазме крови содержится около 17 ммоль/л брома (около 150 мг / 100 мл плазмы крови).

Ванадий

Наибольшее содержание обнаруживают в костях, зубах, жировой ткани. Ванадий оказывает гемостимулирующее действие, активирует окисление фосфолипидов, влияет на проницаемость митохондриальных мембран, угнетает синтез холестерина. Он способствует накоплению солей кальция в костях, повышает устойчивость зубов к кариесу. При избыточном поступлении в организм ванадий и его соединения проявляют себя как яды, поражающие систему кровообращения, органы дыхания, нервную систему и вызывающие аллергические и воспалительные заболевания кожи.

Железо

Наибольшее содержание отмечают в эритроцитах, селезенке, печени, плазме крови. Входит в состав гемоглобина, ферментов, катализирующих процессы последовательного переноса атомов водорода или электронов от исходного донора к конечному акцептору, т.е. в дыхательной цепи (каталазы, пероксидазы, цитохромов). Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, иммунобиологических взаимодействиях. При дефиците железа развивается анемия, происходит задержка роста, полового созревания, отмечаются дистрофические процессы в органах. Избыточное поступление железа с пищевыми продуктами может вызывать гастроэнтерит, а нарушение его обмена, сопровождающееся избыточным содержанием в крови свободного железа, - появление в паренхиматозных органах отложений железа, развитие гемосидероза, гемохроматоза. Суточная потребность человека в железе составляет 10-30 мг, его основными источниками в питании являются фасоль, гречневая крупа, печень, мясо, овощи, фрукты, хлеб и хлебопродукты. В норме негеминовое железо содержится в плазме крови в концентрации 12- 32 мкмоль/л (65-175 мкг/100 мл); у женщин содержание негеминового железа в плазме крови на 10-15% ниже, чем у мужчин.

Наиболее высокое содержание обнаруживается в щитовидной железе, для функционирования которой йод абсолютно необходим. Недостаточное поступление йода в организм ведет к появлению зоба эндемического, избыточное поступление - к развитию Гипотиреоза. Суточная потребность в йоде составляет 50-200 мкг. Основным источником в питании являются молоко, овощи, мясо, яйца, морская рыба, продукты моря. В норме в плазме крови содержится 275-630 нмоль/л (3,5-8 мкг/100 мл) белково-связанного йода.

Кобальт

Наибольшее содержание отмечают в крови, селезенке, костях, яичниках, гипофизе, печени. Стимулирует процессы кроветворения, участвует в синтезе витамина В12, улучшает всасывание железа в кишечнике и катализирует переход так называемого депонированного железа в гемоглобин эритроцитов. Способствует лучшей ассимиляции азота, стимулирует синтез мышечных белков. Кобальт влияет на Углеводный обмен, активизирует костную и кишечную фосфатазы, каталазу, карбоксилазу, пептидазы, угнетает цитохромоксидазу и синтез тироксина. Избыток кобальта может вызвать кардиомиопатию, оказывает эмбриотоксическое действие (вплоть до внутриутробной гибели плода). Суточная потребность составляет 40-70 мкг. Основные источники в питании - молоко, хлеб и хлебопродукты, овощи, печень, бобовые. В норме в плазме крови содержится примерно 20-600 нмоль/л (0,1-4 мкг/100 мл) кобальта.

Кремний

Наибольшее содержание определяют в бронхолегочных лимфатических узлах, хрусталике глаза, мышечной оболочке кишечника и желудка, поджелудочной железе. Содержание кремния в коже максимально у новорожденных, с возрастом оно уменьшается, а в легких, наоборот, возрастает в десятки раз. Соединения кремния необходимы для нормального развития и функционирования соединительной и эпителиальной тканей. Полагают, что присутствие кремния в стенках сосудов препятствует проникновению в плазму крови липидов и их отложению в сосудистой стенке. Кремний способствует биосинтезу коллагенов и образованию костной ткани (после перелома количество кремния в костной мозоли увеличивается почти в 50 раз). Считают, что соединения кремния необходимы для нормального протекания процессов липидного обмена.

Пыль кремнийсодержащих неорганических соединений может вызвать развитие силикоза, силикатоза, диффузного межуточного пневмокониоза. Еще более ядовиты кремнийорганические соединения.

Суточная потребность в диоксиде кремния SiO2 составляет 20-30 мг. Источниками его являются вода и растительные пищевые продукты. Дефицит кремния приводит к так называемой силикозной анемии. Повышенное поступление в организм кремния может вызвать нарушения фосфорно-кальциевого обмена, образование мочевых камней.

Марганец

Наибольшее содержание отмечают в костях, печени, гипофизе. Входит в состав рибофлавина, пируваткарбоксилазы, аргиназы, лейцинаминопептидазы, активирует фосфатазы, декарбоксилазу α-кетокислот, фосфоглюкомутазу. Влияет на развитие скелета, рост, размножение, кроветворение, участвует в синтезе иммуноглобулинов, тканевом дыхании, синтезе холестерина, гликозаминогликанов хрящевой ткани, аэробном гликолизе, спиртовом брожении. Избыточное поступление марганца в организм ведет к накоплению его в костях и появлению в них изменений, напоминающих таковые при рахите (марганцевый рахит). При хронической интоксикации марганцем он накапливается в паренхиматозных органах, проникает через гематоэнцефалический барьер и проявляет четко выраженную тропность к подкорковым структурам головного мозга, поэтому его относят к агрессивным нейротропным ядам хронического действия. Выраженная интоксикация марганцем, если его концентрация в крови значительно превышает 18,2 мкмоль/л (100 мкг/100 мл), ведет к развитию так называемого марганцевого паркинсонизма. Избыток марганца в местностях, эндемичных по зобу, способствует развитию этой патологии. Дефицит марганца в организме отмечают очень редко. Марганец является синергистом меди и улучшает ее усвоение.

Суточная потребность в марганце составляет 2-10 мг, основными источниками являются хлеб и хлебопродукты, овощи, печень, почки. В норме в плазме крови содержится примерно 0,7-4 мкмоль/л (4-20 мкг/100 мл) марганца.

Медь

Наибольшее содержание обнаруживают в печени и костях. Входит в состав ферментов цитохромоксидазы, тировиназы, супероксиддисмутазы и др. Способствует анаболическим процессам в организме, участвует в тканевом дыхании, инактивации инсулиназы. Медь оказывает выраженное гемопоэтическое действие: усиливает мобилизацию депонированного железа, стимулирует его перенос в костный мозг, активирует созревание эритроцитов. При дефиците меди развивается анемия, нарушаются костеобразование (отмечается остеомаляция) и синтез соединительной ткани. У детей недостаточность меди проявляется задержкой психомоторного развития, гипотонией, гипопигментацией, гепатоспленомегалией, анемией, поражением костей. Дефицит меди лежит в основе болезни Менкеса - врожденной патологии, проявляющейся у детей до 2 лет и связанной, по-видимому, с генетически обусловленным нарушением всасывания меди в кишечнике. При этом заболевании кроме перечисленных выше симптомов отмечают изменения интимы сосудов и роста волос. Классическим примером нарушения метаболизма меди является болезнь Вильсона - Коновалова. Это заболевание связано с недостатком церулоплазмина и патологическим перераспределением свободной меди в организме: снижением ее концентрации в крови и накоплением в органах. Избыточное поступление меди в организм оказывает токсическое действие, проявляющееся острым массивным гемолизом, почечной недостаточностью, гастроэнтеритом, лихорадкой, судорогами, проливным потом, острым бронхитом со специфической зеленой мокротой.

Суточная потребность в меди составляет 2-5 мг, или около 0,05 мг на 1 мг массы тела. Основными источниками в питании являются хлеб и хлебопродукты, листья чая, картофель, фрукты, печень, орехи, грибы, бобы сои, кофе. В норме в плазме крови содержится 11-24 мкмоль/л (70-150 мкг/100 мл) меди.

Молибден

Наибольшее содержание отмечают в печени, почках, пигментном эпителии сетчатки глаза. Является частичным антагонистом меди в биологических системах. Активирует ряд ферментов, в частности флавопротеины, влияет на пуриновый обмен. При дефиците молибдена усиливается образование ксантиновых камней в почках, а его избыток приводит к повышению в крови концентрации мочевой кислоты в 3-4 раза по сравнению с нормой и развитию так называемой молибденовой подагры. Избыток молибдена способствует также нарушению синтеза витамина В12 и повышению активности щелочной фосфатазы.

Суточная потребность в молибдене составляет 0,1-0,5 мг (около 4 мкг на 1 кг массы тела). Основными источниками являются хлеб и хлебопродукты, бобовые, печень, почки. В плазме крови в норме содержится в среднем от 30 до 700 нмоль/л (около 0,3-7 мкг/100 мл) молибдена.

Никель

Наибольшее содержание обнаруживают в волосах, коже и органах эктодермального происхождения. Подобно кобальту никель благотворно влияет на процессы кроветворения, активирует ряд ферментов, избирательно ингибирует многие РНК.

При избыточном поступлении никеля в организм в течение длительного времени отмечаются дистрофические изменения в паренхиматозных органах, нарушения со стороны сердечно-сосудистой, нервной и пищеварительной систем, изменения в кроветворении, углеводном и азотистом обменах, нарушения функции щитовидной железы и репродуктивной функции. У лиц, проживающих в районах с высоким содержанием никеля в окружающей среде, наблюдаются кератиты, конъюнктивиты, осложняемые изъязвлением роговицы, Потребность в никеле не установлена. Много никеля в растительных продуктах, морской рыбе и продуктах моря, печени, поджелудочной железе, гипофизе.

Селен

Распределение в тканях и органах человека не изучено. Биологическая роль селена предположительно заключается в его участии в качестве антиоксиданта в регуляции свободнорадикальных процессов в организме, в частности перекисного окисления липидов.

Низкое содержание селена обнаружено у новорожденных с врожденными пороками развития, бронхолегочной дисплазией и синдромом дыхательных расстройств, а также у детей с опухолевыми процессами. Недостаток селена и витамина Е считают одной из основных причин развития анемий у недоношенных детей. Низкое содержание селена в крови и тканях выявляется при иммунопатологических процессах. У лиц, проживающих в районах с низким содержанием селена в окружающей среде, чаще развиваются заболевания печени, органов желудочно-кишечного тракта, отмечаются нарушения нормальной структуры ногтей и зубов, кожная сыпь, хронические артриты. Описана эндемическая селенодефицитная кардиомиопатия (болезнь Кешан).

При хроническом избыточном поступлении селена в организм возможны воспалительные заболевания верхних дыхательных путей и бронхов, органов желудочно-кишечного тракта, астенический синдром. Данные о содержании селена в пищевых продуктах и потребности и нем человека не опубликованы.

Фтор

Наибольшее содержание отмечено в зубах и костях. Фтор в низких концентрациях повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение, репаративные процессы при переломах костей и реакции иммунитета, участвует в росте скелета, предупреждает развитие старческого остеопороза. Избыточное поступление фтора в организм вызывает Флюороз и подавление защитных сил организма. Фтор, являясь антагонистом стронция, снижает накопление радионуклида стронция в костях и уменьшает тяжесть лучевого поражения от этого радионуклида. Недостаточное поступление фтора в организм является одним из экзогенных этиологических факторов, вызывающих развитие кариеса зубов, особенно в период их прорезывания и минерализации. Антикариозный эффект обеспечивает фторирование питьевой воды до концентрации в ней фтора около 1 мг/л. Фтор вводят также в организм в виде добавки в поваренную соль, молоко или в виде таблеток. Суточная потребность во фторе составляет 2-3 мг. С пищевыми продуктами, из которых фтором наиболее богаты овощи и молоко, человек получает около 0,8 мг фтора, остальное его количество должно поступать с питьевой водой. В плазме крови в норме содержится около 370 мкмоль/л (700 мкг/100 мл) фтора.

Цинк

Наибольшее содержание обнаруживают в печени, предстательной железе, сетчатке глаза. Входит в состав фермента карбоангидразы и других металлопротеинов. Влияет на активность тройных гормонов гипофиза, участвует в реализации биологического действия инсулина, обладает липотропными свойствами, нормализует жировой обмен, повышает интенсивность распада жиров в организме и предотвращает жировую дистрофию печени. Участвует в кроветворении. Необходим для нормального функционирования гипофиза, поджелудочной железы, семенных пузырьков, предстательной железы. При обычном питании гипоцинкоз у человека развивается редко. Причиной недостаточности цинка может стать избыточное содержание в рационе продуктов из зерновых, которые богаты фитиновой кислотой, препятствующей всасыванию солей цинка в кишечнике. Недостаточность цинка проявляется замедлением роста и недоразвитием половых органов в юношеском возрасте, анемией, гепатоспленомегалией, нарушением оссификации, алопецией. Дефицит цинка во время беременности приводит к преждевременным родам, внутриутробной гибели плода или рождению нежизнеспособного ребенка с различными аномалиями развития. У новорожденных дефицит цинка может быть генетически обусловлен нарушением всасывания цинка в кишечнике. Оно проявляется рецидивирующей диареей, пузырьковыми и гнойничковыми заболеваниями кожи, блефаритом, конъюнктивитом, иногда - помутнением роговицы, алопецией. Суточная потребность в цинке составляет (в мг): у взрослых - 10-15; у беременных женщин - 20, кормящих матерей - 25; детей - 4-5; детей грудного возраста - 0,3 мг на 1 кг массы тела. Наиболее богаты цинком говяжья и свиная печень, говядина, желток куриного яйца, сыр, горох, хлеб и хлебопродукты, куриное мясо.

Любой живой организм полноценно функционирует только при условии достаточного обеспечения микро- и макроэлементами. Они поступают только извне, не синтезируются самостоятельно, но помогают усваиваемости других элементов. Кроме того, такие химические элементы обеспечивают бесперебойную работу всего организма и его восстановление в случае «неполадок». Что такое макро- и микроэлементы, зачем они нам нужны, а также список продуктов, содержащих тот или иной вариант, предлагает наша статья.

Потребность нашего организма в этих химических веществах, именуемыми «микроэлементы», минимальна. Именно поэтому произошло такое название, но польза этой группы далеко не на последнем месте. Микроэлементы - это химические соединения, которые содержаться в организме в ничтожно маленьких пропорциях (менее 0,001% от массы тела). Запасы их необходимо пополнять регулярно, ведь они требуются для ежедневной работы и нормального функционирования организма.

В каких продуктах содержатся необходимые микроэлементы:

Всего наиболее важных для нашего организма микроэлементов насчитывается около тридцати. Они классифицируются на жизненно важные для нашего организма (их еще часто называют эссенциальными) и условно – эссенциальные, нехватка которых не приводит к серьезным нарушениям. К сожалению, большинство из нас испытывают постоянный или периодический дисбаланс микроэлементов, который может привести к ухудшению здоровья и самочувствия.

Макроэлементы

Химические вещества, потребность организма в которых выше, чем в микроэлементах, называют «макроэлементами». Что же такое макроэлементы? Обычно они представлены не в чистом виде, а в составе органических соединений. В организм они попадают с продуктами питания, а также водой. Суточная потребность также выше, чем в микроэлементах, поэтому нехватка того или иного макроэлемента приводит к заметному дисбалансу и ухудшению самочувствия человека.

Ценность и источники пополнения макроэлементов:

При недостаточном поступлении в организм необходимых микро- и макроэлементов, дефицит восполняют специальными поливитаминными комплексами. Выбор подходящего препарата лучше проводить вместе с врачом, на основании специальных анализов. Они покажут, в чем именно нуждается ваш организм. Также очень важно не допустить переизбыток элементов, ведь это может привести к куда более сложным последствиям. Например, при увеличении нормы потребления брома, селена или фосфора, происходит отравление организма и нарушается его нормальная работа.

Существование незаменимых макро- и микроэлементов открыли относительно недавно, но пользу для нашего организма сложно переоценить. Макро и микроэлементы участвуют в важных процессах функционирования, обеспечивают усваиваемость пищи. Нехватка того или иного элемента негативно отображается на общей работе систем организма, поэтому обязательно стоит уделить внимание максимальному разнообразию рациона питания и поступлению этих элементов извне.

Макроэлементы – полезные для организма вещества, суточная норма которых для человека составляет от 200 мг.

Дефицит макроэлементов ведет к нарушению метаболизма, дисфункции большинства органов и систем.

Есть такое высказывание: мы то, что едим. Но, конечно, если спросить знакомых, когда они в последний раз кушали, например, серу или хлор, удивления в ответ не избежать. А меж тем, в человеческом организме «живет» почти 60 химических элементов, запасы которых мы, порой сами того не осознавая, пополняем из пищи. И примерно на 96 процентов каждый из нас состоит из всего 4 химических названий, представляющих группу макроэлементов. А это:

• кислород (есть 65 % в каждом человеческом организме);
• углерод (18 %);
• водород (10 %);
• азот (3 %).

Остальные 4 процента – другие вещества из таблицы Менделеева. Правда, их значительно меньше и они представляют другую группу полезных нутриентов – микроэлементы.

Для наиболее распространенных химических элементов-макронутриентов принято употреблять название-мнемоним CHON, составленное из заглавных букв терминов: углерод, водород, кислород и азот на латыни (Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen).

Макроэлементам в человеческом организме природа отвела довольно широкие полномочия. От них зависит:

• формирование скелета и клеток;
• уровень рН тела;
• правильная транспортировка нервных импульсов;
• адекватность протекания химических реакций.

В результате многих опытов было установлено: ежедневно человек нуждается в 12 минералах ( , железо, фосфор, йод, магний, цинк, селен, медь, марганец, хром, молибден, хлор). Но даже эти 12 не смогут заменить функции биогенных элементов.

Почти каждый химический элемент отыгрывает значительную роль в существовании всего живого на Земле, но только 20 из них являются главными.

Эти элементы делятся на:

• 6 основных биогенных элементов (представлены почти во всем живом на Земле и часто в довольно больших количествах);
• 5 незначительных биогенных элементов (найдены во многих живых существах в относительно небольших количествах);
• микроэлементы (основные вещества, необходимые в малых количествах для поддержания биохимических реакций, от которых зависит жизнь).

Среди биогенных веществ различают:

• макроэлементы;

Основные биогенные элементы, или органогены, – это группа углерода, водорода, кислорода, азота, серы, фосфора. Незначительные биогенные вещества представлены натрием, калием, магнием, кальцием, хлором.

Кислород (O)

Это второй в списке самых распространенных веществ на Земле. Является компонентом воды, а она, как известно, составляет примерно 60 процентов человеческого тела. В газообразной форме кислород становится частью атмосферы. В этой форме он играет определяющую роль для поддержания жизни на Земле, способствуя фотосинтезу (в растениях) и дыханию (у животных и людей).

Углерод (C)

Углерод также можно считать синонимом жизни: ткани всех существ на планете содержат соединение углерода. Кроме того, формирование углеродных связей способствует выработке некоторого количества энергии, что играет значимую роль для протекания важных химических процессов на уровне клеток. Многие соединения, в составе которых есть углерод, легко воспламеняются, выделяя тепло и свет.

Водород (H)

Это наиболее легкий и самый распространенный элемент во Вселенной (в частности, в форме двухатомного газа Н2). Водород является реактивным и легковоспламеняющимся веществом. С кислородом образует взрывоопасные смеси. Имеет 3 изотопа.

Азот (N)

Элемент с атомным номером 7 – главный газ в атмосфере Земли. Азот есть в составе многих органических молекул, в том числе и аминокислот, которые являются составляющей белков и нуклеиновых кислот, формирующих ДНК. Почти весь азот производится в космосе – так называемые планетарные туманности, созданные стареющими звездами, обогащают Вселенную этим макроэлементом.

Другие макроэлементы

Калий (К)

(0,25%) является важным веществом, отвечающим за процессы электролита в организме. Простыми словами: транспортирует заряд через жидкости. Это помогает регулировать сердцебиение и передавать импульсы нервной системы. Также участвует в гомеостазе. Дефицит элемента ведет к проблемам с сердцем, вплоть до его остановки.

Кальций (1,5 %) является наиболее распространенным нутриентом в человеческом теле – почти все запасы этого вещества концентрируются в тканях зубов и костей. Именно кальций отвечает за сокращение мышц и регуляцию белков. Но тело будет «съедать» этот элемент из костей (что опасно развитием остеопороза), если ощутит его дефицит в дневном рационе.

Необходим растениям для формирования клеточных мембран. Животные и люди нуждаются в этом макроэлементе для поддержания здорового состояния костей и зубов. Кроме того, кальций играет роль «модератора» процессов в цитоплазме клеток. В природе представлен в составе многих пород (мел, известняк).

В организме человека кальций:

• влияет на нервно-мышечную возбудимость – участвует в сокращении мышц (гипокальциемия ведет к судорогам);
• регулирует гликогенолиз (расщепление гликогена к состоянию глюкозы) в мышцах и глюконеогенез (образование глюкозы из неуглеводных образований) в почках и печени;
• уменьшает проницаемость стенок капилляров и клеточной мембраны, чем усиливает противовоспалительный и антиаллергический эффекты;
• способствует свертыванию крови.

Ионы кальция – важные внутриклеточные мессенджеры, влияющие на выработку инсулина и пищеварительных ферментов в тонком кишечнике.

Всасывание Ca зависит от содержания в организме фосфора. Обмен кальция и фосфатов регулируется гормонально. Паратгормон (гормон паращитовидных желез) высвобождает Ca из костей в кровь, а кальцитонин (гормон щитовидной железы) способствует отложению элемента в костях, чем уменьшает его концентрацию в крови.

Магний (Mg)

Магний (0,05 %) играет значимую роль в структуре скелета и мышц.

Является участником более чем 300 метаболических реакций. Типичный внутриклеточный катион, важный компонент хлорофилла. Присутствует в скелете (70 % от общего количества) и в мышцах. Неотъемлемая часть тканей и жидкостей организма.

В человеческом теле магний отвечает за расслабление мышц, выведение шлаков, улучшение притока крови к сердцу. Дефицит вещества нарушает пищеварение и замедляет рост, ведет к быстрой утомляемости, тахикардии, бессоннице, у женщин усиливается ПМС. А вот избыток макроэлемента – это почти всегда развитие мочекаменной болезни.

Натрий (Na)

(0,15%) является элементом, способствующим электролиту. Он помогает передавать по организму нервные импульсы, а также отвечает за регуляцию уровня жидкости в теле, предохраняя от обезвоживания.

Сера (S)

Сера (0,25%) находится в 2 аминокислотах, которые формируют протеины.

Фосфор (1%) концентрируется предпочтительно в костях. Но кроме того, есть в составе молекулы АТФ, которая обеспечивает клетки энергией. Представлен в нуклеиновых кислотах, клеточных мембранах, костях. Как и кальций, необходим для правильного развития и работы опорно-двигательного аппарата. В человеческом организме выполняет структурную функцию.

Хлор (Cl)

Хлор (0,15 %), как правило, находится в организме в форме отрицательного иона (хлорида). В его функции входит поддержание водного баланса в организме. В условиях комнатной температуры хлор является ядовитым зеленым газом. Сильный окислитель, легко вступает в химические реакции, образуя хлориды.

Роль макроэлементов для человека

Все живое на Земле, от самого большого млекопитающего до наименьшего насекомого, занимает разные ниши в экосистеме планеты. Но, тем не менее, практически все организмы химически созданы из одних и тех же «ингредиентов»: углерода, водорода, азота, кислорода, серы и других элементов из таблицы Менделеева. И этот факт объясняет, почему столь важно заботиться об адекватном пополнении необходимых макроэлементов, ведь без них нет и жизни.

Главная » Стены » Биологическая роль макроэлементов. Функции микроэлементов в организме человека