Что такое макро и микроэлементы. Что такое макроэлемент? Список, роль и значение в организме человека

На сегодняшний день науке известны 92 химических элемента, и 81 из них присутствует в организме человека. Каждый из них выполняет определенную роль в процессах жизнедеятельности человека. Все эти вещества разделены на несколько групп по определенному признаку, и одни из таких веществ называются макроэлементы. Почему их так называют и чем они отличаются от микроэлементов, в чем их польза и где они содержатся, вы узнаете, прочитав нашу статью.

Значение термина

Все обнаруженные в организме человека химические составляющие разделяются на макро- и микроэлементы. Четыре макроэлемента называют главными, или органогенными, потому что они составляют основу всего нашего организма. Это углерод, водород, кислород и азот. Оставшиеся составляют другие макроэлементы, чье содержание не столь велико, как основных, а также микроэлементы.

Макроэлементами называют те вещества, процентное содержание которых в нашем организме выше 0,005% индекса массы тела, то есть они концентрируют в себе львиную долю массы клеток. Эти элементы присутствуют во всех главных тканях - костной, мышечной и крови. И если сложить процент органогенных и остальных макроэлементов, то в итоге мы получим 99% всей массы человеческого тела.

Список макроэлементов

К списку макроэлементов относятся:

  • кальций;
  • хлор;
  • фтор;
  • калий;
  • магний;
  • натрий;
  • фосфор;
  • сера.

Роль и значение в организме

Теперь, зная, какую часть нашего с вами организма составляют макроэлементы, становится совершенно ясно, что они жизненно необходимы для нас. Если хотя бы одного элемента будет недостаточно, то это приведет к проблемам со здоровьем и нежелательным последствиям. Правда, переизбыток также не ведет ни к чему хорошему. Именно поэтому очень важно знать норму содержания макроэлементов в организме человека, какие функции они выполняют и где содержатся.

У взрослого человека содержится около 1-1,5 кг этого макроэлемента. Для многих, наверное, не секрет, что кальций - это основа для нашей костной системы, а также наших зубов и волос. Однако на этом его функции не заканчиваются, он участвует в различных процессах, например, в нейронных и мышечных реакциях, отвечает за свертываемость крови, приводит в норму показатели инсулина и глюкозы. Кроме этого, он - основная составляющая тканевой жидкости, клеточных мембран и ядра.

Кальций помогает в борьбе с аллергией и воспалением, регулирует производство гормонов и ферментов, а наряду с натрием осуществляет контроль проходимости мембран у клетки. Также убирает из нашего организма опасные соли тяжелых металлов и представляет собой пробиотик и антиоксидант. Мы нуждаемся в этом макроэлементе постоянно, а потребность его становится больше в стрессовых и непредвиденных ситуациях, у женщин в интересном положении. А чтобы малыши были здоровыми и нормально развивались, он просто жизненно важен.

В день человек должен получить 1-1,2 г кальция. Однако этот показатель зависит от возраста и других индивидуальных факторов и выглядит следующим образом:
  • возраст до трех лет - 0,6 г;
  • возраст от 4 до 10 лет - 0,8 г;
  • возраст от 10 до 13 лет - 1 г;
  • возраст от 13 до 16 лет - 1,2 г;
  • возраст от 16 до 25 лет - 1 г;
  • взрослые от 25 до 50 лет - 0,8-1,2 г;
  • женщины в период беременности и кормления грудью - 1500-2000 мг.

Для нормального показателя содержания кальция необходимо включать в свой рацион:

  • молоко и другие молочные продукты;
  • рыбу и морепродукты;
  • мясо;
  • орехи;
  • сыр тофу;
  • зеленую часть репы;
  • листья одуванчика;
  • капусту;
  • бобовые.

 Чтобы кальций лучше усваивался, одновременно с ним нужно употреблять дополнительно витамины D и C, еще необходимы лактоза и жирные ненасыщенные кислоты. Когда кальций усваивается, то в этом процессе участвует магний, а если его недостаточно, то кальций быстрее вымывается из наших костей и попадает в мышцы. Примечательно, что этот макроэлемент плохо усваивается при употреблении таких препаратов и веществ, как аспирин, щавелевая кислота, гормон эстроген и его производные.

Важно! Чрезмерное употребление кофе и алкогольных напитков способствует выведению кальция, поэтому при нехватке у вас этого элемента лучше сократить или вообще исключить эти напитки из своего меню.


Неважно то, что хлор в газообразном состоянии может привести к летальному исходу, а в виде соляной кислоты может вызвать сильнейшие ожоги, все равно этот элемент жизненно нам необходим. Он отвечает за поддержание водного баланса и еще выполняет множество полезных дел. В нашем организме нет таких органов и тканей, где не было бы хлора, но самая большая его концентрация в эпителии. Всего у взрослого человека присутствует 75-100 г этого макроэлемента.

Хлор, калий и натрий совместно обеспечивают водно-электролитный баланс. Кроме того, этот элемент оказывает помощь в задержке воды в тканях, приводит в норму кислотно-щелочной баланс, его можно обнаружить в желудочном соке, который расщепляет пищу и нормализует пищеварительный процесс.

Также хлор убирает отечность, отвечает за гибкость наших мышц, суставов, улучшает функционирование печени, способствует повышению аппетита и процессу расщепления жиров. Данный элемент играет существенную роль в поддержании уровня pH клеток, участвует в процессе выведения углекислого газа, токсических веществ из тела человека, благодаря ему эритроциты находятся в стабильном состоянии.

Чтобы поддерживать хорошее самочувствие всего организма, нам нужно всего 4-6 г хлора в сутки. Груднички получают хлор с молоком матери, поэтому она должна следить за уровнем этого элемента в своем организме.

Важно! Поскольку хлор находится в составе поваренной соли, его потребность возрастает, когда вы обильно потеете.

Помимо привычной нам каменной соли, хлор еще можно обнаружить в такой пище, как мясо, яйца, горбуша, зубатка, карась, мойва, камбала и другая рыба. Есть он и в крупах, бобовый и оливках, но его содержание значительно меньше.

Фтор, подобно кальцию, имеет влияние на костную ткань, отвечая за ее прочность и твердость. Именно от количества этого элемента зависит правильность формирования скелетных костей, здоровье и внешний вид волос, ногтей и зубов.

Кальций и фтор в паре мешают развитию кариеса, проникая в маленькие трещинки в эмали зуба. Фтор - один из участников сложного процесса кроветворения, осуществляет поддержку иммунной системы, служит профилактическим средством от остеопороза, а в том случае, если у вас перелом, то данный макроэлемент поможет быстрее срастись костям. Железо благодаря ему лучше усваивается нашим организмом, а соли тяжелых металлов и радионуклидов быстрее выводятся.

Каждый день человек должен получать от 0,5 до 4 мг этого элемента. Лучшим вариантом его получения является вода, которую мы пьем, поскольку фтор отлично усваивается из нее. Хотя с обычной едой фтор мы тоже употребляем. Он находится в:

  • черном и зеленом чае;
  • морепродуктах и рыбе;
  • грецких орехах;
  • крупах;
  • отрубях;
  • муке грубого помола;
  • мясе и яйцах;
  • молоке;
  • печени;
  • картофеле;
  • зеленых листовых овощах;
  • яблоках и грейпфрутах;
  • вине.

Правда, чтобы усвоить ежедневную норму фтора, нам необходимо съедать все это просто в огромных количествах, например, 700 г красной рыбы или 20 л молока. Поэтому вода - это основной источник фтора для нас, из которой этот элемент усваивается на 70%. Именно по этой причине в регионах, где в природной питьевой воде имеется мало фтора, его добавляют искусственно.

Калий - еще один важный элемент для нас с вами, и роль его незаменима в большинстве процессов обмена.

Поскольку функций у калия много, перечислим их в виде списка:

  • регулирует водный баланс;
  • поддерживает сердечный ритм в норме;
  • обеспечивает водно-солевой обмен;
  • приводит в норму PH-показатели организма;
  • убирает отеки;
  • участвует в активации ферментов;
  • помогает работе мышц, особенно сердца;
  • присутствие солей калия во всех мягких тканях организма (сосуды, мышцы, капилляры, клетки мозга, почки, печень и железы внутренней секреции);
  • имеет противосклеротическое действие, благодаря ему соли натрия не накапливаются на стенках сосудов и в клетках;
  • препятствует чрезмерному утомлению, поэтому необходим для спортсменов-профессионалов и людей в возрасте для хорошего самочувствия.

Норма калия в сутки для взрослых людей находится в пределах 1800-5000 мг, а для деток - в пределах 600-1700 мг. Такое различие в цифрах вызвано тем, что потребность в данном элементе напрямую зависит от вашего возраста, веса и того, какие у вас физические нагрузки, где вы проживаете и других факторов. Повышенное употребление калия рекомендовано людям, страдающим диареей, рвотой, если вы сильно потеете и в случае употребления мочегонных средств.

Чтобы получать необходимую дозу калия, обязательно включайте в свое меню следующие продукты:

  • сухофрукты;
  • свежие овощи и фрукты;
  • ягоды;
  • проросшие зерна;
  • разные виды орехов;
  • хлеб;
  • зелень мяты;
  • разнообразные молочные продукты;
  • рыбу.

Важно! Чтобы калий лучше усвоился, принимайте его одновременно с витамином В6, а вот алкогольными напитками злоупотреблять не нужно, это ухудшит его усвоение.

Магний присутствует в более чем трехстах реакциях жизнедеятельности нашего организма. Он помогает лучше усваиваться кальцию и витаминам группы В, стимулирует выработку витамина С, натрия, фосфора, калия, а ферменты лучше работают с ним на 50%. Доля магния в наших мышцах - 40%, а в клетках -10%.

Данный элемент принимает участие в углеводно-белковом и в межклеточном обмене энергией, содействует сокращению мышц сердца, приводит в норму пульс и уровень кислорода в крови, способствует снижению артериального давления, уменьшению образования тромбов, расширяя сосуды, выступает как регулятор содержания сахара в крови. Также этот элемент оказывает благотворное влияние на функционирование нервной системы, помогает бороться с усталостью, раздражительностью, бессонницей, способствует снятию мышечного напряжения и уменьшению количества спазмов.

Для женщин данный элемент играет еще более важную роль, поскольку способствует улучшению развития плода в период беременности и снижению риска преждевременных родов или выкидыша. С магнием лучше выполняет свои функции кишечник и желчный пузырь, он предохраняет желудок от несварения и гладкую мускулатуру печени от спазмов.

Мочеполовой системе тоже не обойтись без него, ведь он отвечает за вывод мочи, предотвращает спазмы, возникающие в данной области, особенно при ПМС у женского пола. Достаточный уровень магния помогает кальцию хорошо усваиваться, а не откладываться в виде камней, улучшает состояние больных астмой и бронхитом. Кости и зубы у детей в этом случае растут лучше, здоровее и качественнее.

Для взрослых людей в сутки нужно 350-500 мг магния. А у женщин в интересном положении эта норма повышается до 1000-1200 мг. Магний лучше усваивается вместе такими элементами, как кальций, фосфор и витамины С, Д, В1, В6, Е. Но некоторые вещества и продукты могут затруднять процесс его усвоения. К таким относятся: кальций в больших объемах, жиры, фосфаты, кобальт, цинк, свинец, кадмий, никель, а также кофе, алкоголь, некоторые препараты и антибиотики.

Обнаружить магний можно в:

  • листовых овощах и фруктах;
  • бобовых;
  • коричневом рисе;
  • продуктах из сои;
  • сухофруктах;
  • пшеничных зародышах;
  • цитрусовых;
  • кунжуте и семечках подсолнечника;
  • рыбе и морепродуктах;
  • молочных продуктах.

Знаете ли вы? Недостача такого макроэлемента, как магний, наблюдается у 90% человеческого населения! Такая цифра неприятно впечатляет и заставляет задуматься.


Натрий тоже относится к макроэлементам, нужным для нас. Его роль - обеспечение проводимости нервных импульсов, регуляция водного баланса, еще вы обнаружите его в составе крови. Натрий - это основа для межклеточных жидкостей, и им же заполнены все пространства между клетками. Калий и натрий на пару поддерживают нормальный баланс жидкости у нас, тем самым не допускают обезвоживания.

Как одна из составляющих крови, этот элемент отвечает за расширяемость сосудов, приводит в норму давление и оказывает влияние на функционирование миокарда. Пищеварительной системе без него тоже не обойтись по причине того, что он является участником в образовании желудочного сока, помогает с транспортировкой глюкозы нашим клеткам и, помимо этого, является активатором большинства ферментов для пищеварения.

Еще натрий оказывает свое влияние на функции выделительной системы, держит на нужном уровне pH баланс в организме и оказывает помощь в сохранении и накоплении многих необходимых элементов в крови.

Натрий в той форме, к которой мы привыкли, представляет собой обычную соль. Его норма на день для нас - это 4-6 г, а это приблизительно 10-15 г кухонной соли. Если у вас выделяется большое количество пота, то необходимость в этом веществе увеличивается.

Поваренная соль - это основной поставщик натрия, однако его можно найти и в обычных продуктах питания. Такими являются свекла, морская капуста, говядина, морковь, морепродукты, почки и сельдерей.

Доля фосфора в нашем теле примерно 1% от общей массы, при этом наибольшая его концентрация находится в костях (около 85%), а еще 15% распространены по всему организму.

Фосфор незаменим в таких процессах:

  • хорошая работа мозга;
  • формирование и развитие костей;
  • нормальное функционирование сердечно-сосудистой системы;
  • выработка гормонов и ферментов;
  • функционирование нервной системы;
  • обмен жирами, углеводами и белками;
  • работа сердца;
  • окислительно-восстановительные реакции;
  • образование фосфорилированных соединений (фосфолипиды, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, фосфопротеиды, фосфорные эфиры углеводов, витамины, коферменты и другие), задействованных в метаболизме;
  • при перераспределении энергии и генетической информации по всем системам организма через межклеточную жидкость.

Есть интенсивная взаимосвязь между фосфором и кальцием. Эти два макроэлемента улучшают усвоение друг друга нашим организмом, совместно участвуют в формировании скелета и зубов. Помимо этого, необходимо наличие у нас таких элементов, как железо, магний, калий, витамины А, D, F, ферменты и белки. Без них фосфор будет плохо усвоен. А вот снижение уровня этого элемента случается из-за наличия алюминия, эстрогенов, магния, андрогенов, кортикостероидов и тироксина.

Каждый день взрослый нуждается в 1-2 г фосфора, а беременные и кормящие женщины - в 3-3,8 г, дети и подростки - в 1,5-2,5 г.

Важно! Если вы испытываете большие физические нагрузки, то ваша нужда в фосфоре значительно возрастет, почти на 100%.


Теперь выясним, какие продукты нужно употреблять в пищу, чтобы проблема нехватки этого важного макроэлемента никогда вас не коснулась. Найти фосфор можно в:

  • крупах;
  • хлебе;
  • в грибах;
  • в овощах (картофель, тыква, морковь, чеснок, капуста);
  • зелени;
  • грецких орехах и семечках подсолнечника;
  • в бобовых;
  • черной икре;
  • говяжьей печени и мозгах;
  • рыбе;
  • мясе кролика;
  • молочных продуктах;
  • яйцах.

Серу еще называют минералом красоты по той причине, что она является непременной составляющей для красивых волос, ногтей и кожи. Однако данный элемент влияет не только на внешность, но и на организм в целом. Сера занимает 0,25% от общего объема тела человека, она является одной из составляющих клеток, а также нервной, костной и хрящевой тканей. Сера задействована в процессах жизнедеятельности, является материалом, из которого состоят аминокислоты, ферменты, витамины и гормоны.

Центральная роль ей отведена в поддержке баланса кислот в крови и слаженной работы нервной системы. Сера приводит к норме уровень сахара в крови, улучшает иммунитет и является сильным антиаллергеном. Также она эффективно заживляет раны, убирает воспаления, повышает противостояние организма радиоизлучению, стимулирует печень выводить желчь, выводит шлаки и токсины из организма. Сера избавляет от мышечных судорог, а также от болей в мышцах и суставах.

В сутки человеку требуется 500-1200 мг серы. Чтобы достигнуть своей нормы, вам поможет употребление таких продуктов:

  • крупы и злаки;
  • хлебобулочные изделия;
  • лук, капуста, чеснок, спаржа;
  • хрен и горчица;
  • крыжовник, яблоки и виноград;
  • куриные яйца;
  • постная говядина;
  • рыба;
  • молочные продукты, в особенности сыр.

Органогенные элементы и их польза

Мы уже упоминали в начале статьи о самых существенных макроэлементах, которые составляют самую большую часть нашего организма. Это кислород, углерод, водород и азот. Рассмотрим каждый из этих элементов по отдельности и узнаем, какую роль они играют для поддержания нашей здоровой жизнедеятельности.

Кислород окружает нас повсюду, без него не было бы жизни на планете Земля, а так как мы являемся обитателями этой планеты, то потребность в кислороде стоит у нас на самом первом месте. Человеческий организм содержит примерно 65% кислорода, а это, на минуточку, где-то 40 килограммов! Для человека, как и для остальных жителей планеты, кислород является универсальным химическим окислителем. Без него не представляется возможным синтез АТФ -основной источник энергии для практически всех жителей планеты.

Благодаря кислороду мы имеем возможность высвобождать энергию из потребляемых нами веществ. Также он выводит продукты распада, в том числе углерода, находящегося в составе выдыхаемого нами углекислого газа. В свободной форме кислород находится в атмосфере, а в связанном виде почти во всех химических соединениях (преимущественно в воде). В состоянии покоя человек потребляет около 2 г кислорода в минуту. Источником кислорода для человека служит сам дыхательный процесс, при котором кислород попадает в организм из атмосферы а также через пищу и воду.

Процентное соотношение углерода в теле человека составляет 18%, это около 12 кг для взрослого человека. Как и прочие органогенные элементы, углерод приобретает биологическую ценность только в составе разнообразных соединений:

  • углеродные соединения - это материал, из которого состоят все ткани организма;
  • углерод - это структурный элемент органических соединений;
  • он является участником абсолютно всех процессов жизнедеятельности;
  • во время окисления углеродных соединений высвобождается энергия, которая нужна человеку ежедневно;
  • оксид углерода стимулирует работу легких и контролирует уровень pH в крови.
Углерод присутствует во всей пище в форме органических соединений, его суточная потребность для человека не определена.

Часть водорода в теле человека занимает 10%, а по количеству атомов - 50%, то есть каждый второй атом в нашем теле - это водород. Водород в отдельности не несет никакой ценности, он приобретает ее только в составе химических соединений - воды, протеинов, жиров, углеводов и других веществ. Наиболее ценное соединение для людей - это водород с кислородом, то есть вода, являющаяся средой для жизни и размножения клеток.

Знаете ли вы? Человек на целых 60 % состоит из воды! Однако распределяется по организму она по-разному, например, в жировой ткани количество воды достигает лишь 20 %, в костях - 25%, в печени - 70%, в мышечной ткани - 75%, в крови - 80%, а в мозге даже больше воды, чем в жидкой крови, - целых 85%.


Другая, не менее важная значимая группа водородных соединений - это кислоты, которые вырабатывают ион водорода и тем самым формируют pH среду. Еще одной задачей водорода является то, что он создает водородные связи, формирующие формы активных белков и двухцепочечную структуру ДНК.

Водород есть почти во всех продуктах, однако больше всего человек получает его из воды.

Массовая доля азота в человеческом теле достигает 2,5%. Азот является составляющим аминокислот, нуклеотидов, гемоглобина, некоторых гормонов и медиаторов. В аминокислотах он вырабатывает пептиды и белки, в нуклеотидах - ДНК и РНК, а в гемоглобине помогает транспортировать кислород по всем частям организма.

Несколько гормонов, образованных от аминокислот, также имеют азот в составе. Средства «общения» нервных клеток между собой - медиаторы также содержат ацетилхолин (атом азота).

Оксид азота, входящий в состав некоторых лекарств, влияет на стенки сосудов, расслабляя и расширяя их.

Азот - это 80% атмосферы, однако наш организм не способен перерабатывать этот элемент в простейшем виде. Его мы получаем из протеинов, пептидов, аминокислот, а также через соединения, его содержащие, - нуклеотиды, пурины и т. д. Норма азота в сутки - 10-20 г, что приблизительно равно 60-100 г белковой пищи в сутки.

Что происходит в организме при нехватке или избытке

Как бы человек не заботился о своем здоровье, современные условия жизни приводят к тому, что даже при самом разнообразном рационе может возникнуть нехватка какого-либо макроэлемента. Иногда также бывает, что человек сам себе ставит диагноз и принимает дополнительные добавки с макроэлементами, хотя на самом деле он в этом не нуждается. Чтобы вовремя определить нехватку или избыток макроэлементов, перечислим симптомы, которые возникают в таких случаях.

Симптомы нехватки

К основным симптомам недостаточного количества макроэлементов относятся:

  • суставные боли;
  • судороги;
  • усталость и сонливость;
  • проблемы с пищеварительной системой;
  • головные боли и головокружения;
  • отсутствие аппетита;
  • тошнота и рвота;
  • перепады настроения;
  • ломкость ногтевой пластины и выпадение волос;
  • остеопороз, артрит, камни в почках;
  • сухость кожи и потеря ее эластичности;
  • нарушение работы ЦНС и функционирования внутренних органов;
  • тахикардия;
  • частые простуды.

Избыток макроэлементов

Во время избытка макроэлементов могут возникнуть такие симптомы:

  • тошнота и рвота;
  • слабый или отсутствующий аппетит;
  • плохая работа почек;
  • аритмия;
  • общее недомогание;
  • рассеянное внимание;
  • брадикардия;
  • остеопороз;
  • пониженное или повышенное артериальное давление;
  • отеки;
  • раздражения и воспаления на коже;
  • появление камней в мочевом пузыре;
  • рези в глазах;
  • сухой кашель;
  • головная боль;
  • высокая температура тела;
  • при избытке фтора может развиться бронхит и пневмония.

Микроэлементы и макро: в чем разница?

Не секрет, что макро- и микроэлементы представляют огромную ценность для нашего здоровья, и нужно всегда следить за их достаточным уровнем в организме. Да, действительно и те, и другие очень важны, но есть довольно существенная разница между ними, и заключается она в том количестве, в котором они есть в организме.

Повторим еще раз, что макроэлементы - это элементы, присутствие которых в нашем организме колеблется от 25 г до 1 кг, а вот количество микроэлементов начинается от 0,015 г и ниже. Однако от этого их роль ничуть не уменьшается, будет появляться множество неприятных симптомов во время недостатка или избытка микроэлементов, точно также, как и во время недостатка или избытка макроэлементов. Микроэлементы также задействованы в большинстве жизненных процессов, каждый из них выполняет определенную задачу в нашей слаженной системе.

Работу нашего организма можно сравнить с работой большого механизма, в котором есть большие и маленькие детальки - макроэлементы и микроэлементы. При недостатке любой детали механизм уже будет работать неправильно, разница состоит в том, что при нехватке маленькой детали (т. е. микроэлемента) нарушения в работе будут не так заметны, а вот при недостатке большой детали (т. е. макроэлемента) работа механизма будет заметно нарушена.

Делая выводы, можно сказать, что за работой своего механизма нужно внимательно следить и помнить, что для хорошей слаженной работы важна каждая деталь. Макроэлементы - это одни из самых важных деталей, без них не было бы жизни и нас самих. Надеемся, что эта статья была для вас полезной и познавательной. Желаем крепкого здоровья вам и вашим близким!

Минеральные вещества участвуют в построении человеческого тела: они обеспечивают структуру костей и являются регуляторами многих физиологических процессов. Без них невозможна нормальная работа нервной, сердечно- сосудистой, пищеварительной и других систем. Они влияют на защитные реакции организма, его иммунитет. Без их участия не могут происходить процессы кроветворения и свёртывания крови. Они входят в состав ферментов и витаминов, активизируя их действие.

Минеральные вещества подразделяются на макро- и микроэлементы. К макроэлементам, содержание которых составляет десятки и сотни миллиграммов в 100 г продукта, относятся кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера. Микроэлементы содержатся в продуктах в очень малых количествах, выражаемых долями миллиграммов. Необходимыми для жизнедеятельности являются 14 микроэлементов: железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, стронций, кремний и селен. Роль и механизм участия в обмене веществ для каждого вещества специфичен. Длительный недостаток минеральных веществ или их избыток может привести к нарушению обменных процессов и различным заболеваниям.

Минералы против атеросклероза

Для профилактики атеросклероза особое значение имеют магний, калий, йод, селен, цинк, хром и некоторые другие минеральные вещества. В частности, йод стимулирует образование гормонов щитовидной железы, активизирующих распад холестерина. Магний тормозит образование холестерина в организме, способствует его распаду и выделению. Калий оказывает существенное влияние на состояние кровообращения. Селен - один из мощнейших антиоксидантов , защищает организм от свободных радикалов и предотвращает образование тромбов.

Между сердцем и почками

В большинстве случаев питание полностью обеспечивает потребности организма в микроэлементах и минеральных веществах. Однако, отклонения в питании и влияние условий среды могут приводить к развитию различных заболеваний. Например, с жесткостью воды (содержанием в ней разных минеральных веществ и микроэлементов) связывают распространение ряда заболеваний почек и миокарда. При высоком содержании минеральных веществ в питьевой воде повышается риск развития мочекаменной болезни. С другой стороны, относительная недостаточность жесткости воды увеличивает вероятность развития заболеваний сердечной мышцы.

Череп и кости

Кальций необходим организму для формирования костной ткани. Недостаток этого минерального вещества приводит к недоразвитию костей, которое проявляется в виде рахита у детей и потере жесткости костной ткани у взрослых. Баланс между всасыванием кальция в кишечнике и его выведением может быть нарушен "диетой ", например, шоколадно-кофейной. Что приводит к потере кальция из костей и увеличением их ломкости.

Основные для человека источники кальция - питьевая вода, а также молоко и кисломолочные продукты, в которых чем меньше жира, тем больше кальция. Усвоение кальция в организме зависит от наличия витамина D, который вырабатывается в подкожной жировой клетчатке в результате воздействия ультрафиолета солнца. Существует множество доказательств того, что при недостатке солнечного облучения и соответствующем дефиците витамина D (а следовательно- нарушении обмена кальция) может развиваться рахит, при котором таз может деформироваться настолько, что родовой канал сузится до 60% от нормы. Нормальные роды при этом становятся затруднительными, а тяжелых случаях- невозможными. Известны случаи, когда колонии ранее процветающие вымирали по причине рахитичной деформации таза, вызванной нарушением обмена кальция вследствие дефицита витамина D . Проблемы с регуляцией кальцевого обмена испытывают и многие группы современного населения планеты. В зоне риска находятся подростки и молодые женщины европиоидной и монголоидной рас, особенно подверженных нарушениям обмена витамина D.

Не думайте о йоде с высока

Наиболее яркий пример нарушения обмена микроэлементов - широко распространенная на территории России йодная недостаточность. Йод входит в состав гормона тироксина, синтезируемого в щитовидной железе. Дефицит йода приводит к задержке роста и нарушениям формирования скелета. В тяжелых случаях йодной недостаточности могут развиваться задержки физического (карликовость) и психичеcкого развития (кретинизм). В зонах йодной недостаточности находятся 52 из 89 входящих в состав РФ районов. В этих областях у населения, не получающих добавок йода с пищей, могут развиваться зоб и бесплодие .

Йодная недостаточность (особенно в период внутриутробного развития) приводит к отставанию детей в физическом и психическом развитии, интеллектуальной деградации. Научные исследования показали, что уровень интеллекта у жителей регионов с хроническим недостатком йода на 10-15% ниже, чем у населения благополучных областей. Нарушения обмена йода могут провоцироваться специфическими диетами. Некоторые растения семейства крестоцветных, в том числе капуста и репа, содержат так называемые зобогенные вещества. поэтому людям, постоянно потребляющим эти овощи, следует принимать повышенные количества йода. Неблагоприятные последствия влияния зобогенных веществ хорошо видны на памятниках древнерусского искусства: явно увеличенную щитовидную железу можно различить у персонажей многих русских икон. Причина этого в том, что капуста и репа составляли основу русской кухни вплоть до 17 века. Такая диета в сочетании с характерной для почв Центральной России йодной недостаточностью приводила к широкому распространению зоба. Только в 17-18 веках, когда подвижность населения России резко возросла, обмен продуктами стал более интенсивным, а место репы начал занимать картофель, частота поражений щитовидной железы стала снижаться. В настоящее время, конечно, проблема не стоит так остро, но всё же более полутора миллиардов человек на планете проживают в регионах, почвы которых бедны йодом. Борьба с йодным дефицитом в большинстве стран проводится централизованно. Самый простой и надёжный способ - "йодирование" поваренной соли или других продуктов повседневного потребления, например, хлеб.

Химические элементы в организме человека

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

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

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

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

Для систематизации сведений о содержании и физиологической роли химических элементов в организме в последние десятилетия был предложен ряд классификаций. Один из принципов классификации - разделение химических элементов на группы, в зависимости от величины их содержания в теле млекопитающих и человека.

Первую группу такой классификации составляют «макроэлементы», концентрация которых в организме превышает 0,01%. К ним относятся О, С, H, N, Ca, Р, К, Na, S, Cl, Mg. В абсолютных значениях (из расчета на среднюю массу тела человека в 70 кг), величины содержания этих элементов колеблются в пределах от сорока с лишним кг (кислород) до нескольких г (магний). Некоторые элементы этой группы называют «органогенами» (О, Н, С, N, Р, S) в связи с их ведущей ролью в формировании структуры гканей и органов.

Вторую группу составляют «микроэлементы» (концентрация от 0,00001% до 0,01%). В эту группу входят: Fe, Zn, F, Sr, Mo, Cu, Br, Si, Cs, J, Mn, Al, Pb, Cd, В, Kb. Эти элементы содержатся в организме в концентрациях от сотен мг до нескольких г. Однако, несмотря на «малое» содержание, микроэлементы неслучайные ингредиенты биосубстратов живого организма, а компоненты сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организма на всех этапах его развития.

В третью группу включены «ультрамикроэлементы», концентрация которых ниже 0,000001%. Это Se, Со, V, Cr, As, Ni, Li, Ba, Ті, Ag, Sn, Be, Ga, Ge, Hg, Sc, Zr, Bi, Sb, U, Th, Rh. Содержание этих элементов в теле человека измеряется в мг и мкг. На данный момент установлено важнейшее значение для организма многих элементов из этой группы, таких как, селен, кобальт, хром и др.

В основе другой классификации лежат представления о физиологической роли химических элементов в организме. Согласно такой классификации макроэлементы, составляющие основную массу клеток и тканей, являются »структурными» элементами. К эссенциальным» (жизненно-необходимым) микроэлементам относят Fe, J, Си, Zn, Co, Cr, Mo, Se, Mn, к «условно-эссенциальным» - As, В, Br, F, Li, Ni, Si, V. Жизненная необходимость или эссенциальность (от англ. essential - »необходимый»), является важнейшим для жизнедеятельности живых организмов свойством химических элементов. Химический элемент считается эссенциальным, если при его отсутствии или недостаточном поступлении в организм нарушается нормальная жизнедеятельность, прекращается развитие, становится невозможной репродукция. Восполнение недостающего количества такого элемента устраняет клинические проявления его дефицита и возвращает организму жизнеспособность.

К «токсичным» элементам отнесены AI, Cd, Pb, Hg, Be, Ba, Bi, ТІ, к «потенциально-токсичным» - Ag, Au, In, Ge, Rb, Ті, Te, U, W, Sn, Zr и др. Результатом воздействия этих элементов на организм является развитие синдромов интоксикаций (токсикопатий).

Макроэлементы

Кремний (Si).

Кремний участвует в метаболизме более 70 минеральных солей и большинства витаминов. При его недостатке снижается усвояемость кальция, железа, кобальта, марганца, фтора и других веществ и нарушается обмен веществ.

Коллоиды кремния обладают свойствами «приклеивать» к себе болезнетворные микроорганизмы: вирусы гриппа и ревматизма, гепатита и полиартрита, патогенные кокки и трихомонады, грибки Кандида и дрожжевые, образуя с ними комплексные соединения, которые выводятся из организма.

В последние годы значительно «помолодел» артрит, увеличилось число заболеваний желудочно-кишечного тракта и кожи у детей. Все это связано с дефицитом кремния в организме из-за сдвига питания в сторону рафинированных продуктов. Дефицит этого вещества, например у детей, сегодня составляет 50 и более процентов.

Благодаря своим химическим свойствам создавать заряженные коллоидные системы в растворах он оказывает неоценимую помощь нормальной микрофлоре кишечника в поддержании внутренней чистоты организма.

Человеческий организм не может существовать без кремния и его производных. Его недостаток или избыток негативным образом сказывается на работе внутренних органов и организма в целом.

Кремнеземы участвуют в образовании эритроцитов. На кровеносные сосуды кремний влияет также, как и на растения – определяет степень эластичности и прочности. При нехватке кремния сосуды становятся хрупкими, они больше подвержены сужению.

Железо (Fe) в природе находится в виде минералов - магнитного железняка. Железо входит в состав гемоглобина крови. При недостатке его в пище резко нарушается синтез гемоглобина в крови и формирование железосодержащих ферментов, развивается железодефицитная анемия. В медицине используется для лечения болезней, связанных с нарушением нормального состояния и функций крови и общего питания организма. Как и другие тяжелые металлы, осаждает белки и дает с ними соединения - альбуминаты, поэтому оказывает местное вяжущее действие. Противопоказано при лихорадочном состоянии, заболеваниях желудочно-кишечного тракта, явлениях венозного застоя, органических заболеваниях сердца и сосудов. Железо обладает способностью накапливаться (депонироваться) в организме. Суточная доза железа 18 мг. Железо содержат такие продукты питания как фасоль, гречневая крупа, овощи, печень, мясо, яичные желтки, зелень петрушки, белые грибы, хлебопродукты, а также шиповник, яблоки, абрикосы, вишни, крыжовник, шелковица белая, клубника.

Кальций (Са) является основной составляющей костной ткани, входит в состав крови, играет важную роль в регуляции процессов роста и деятельности клеток всех видов тканей. Усваиваясь с пищей, кальций влияет на обмен веществ и способствует наиболее полному усвоению пищевых веществ. Соединения кальция укрепляют защитные силы организма и повышают его устойчивость к внешним неблагоприятным факторам, в том числе и к инфекциям. Недостаточность кальция сказывается на функции сердечной мышцы и на активности некоторых ферментов. Соли кальция участвуют в процессе свертывания крови. Особенно важен кальций для формирования костей.

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

Калий (К) встречается в природе в виде хлорида калия. Калий входит в состав поливитаминов с микроэлементами в виде сульфата калия и преимущественно применяется при расстройствах обмена веществ. При недостатке калия в организме может возникнуть сердечная аритмия. Калий поддерживает осмотическое давление в крови, оказывает диуретическое действие. Суточная потребность в калии 2500 мг. Калий содержат яблоки, вишни, виноград винный, женьшень, крыжовник, ананасы, бананы, курага, картофель, фасоль, горох, щавель, крупа, рыба.

Магний (Мg) . В организме обмен фосфора связан, помимо кальция, и с обменом магния. Большая часть магния находится в составе костной ткани. В плазме крови, в эритроцитах и в мягких тканях он в основном содержится в ионизированном состоянии. Магний является составной частью хлорофилла, содержится во всех продуктах растительного происхождения. Этот элемент также является необходимой составной частью животных организмов, но содержится в меньших количествах, чем в растительных (в молоке 0,043%, в мясе 0,013%). Соли магния участвуют в ферментативных процессах. Известно, что диеты с повышенным содержанием солей магния оказывают благоприятное влияние на людей пожилого возраста и лиц с заболеванием сердечно-сосудистой системы, особенно с гипертонической болезнью и атеросклерозом. Магний также нормализует возбудимость нервной системы, обладает спазмолитическим и сосудорасширяющими свойствами и, кроме того, способностью стимулировать перистальтику кишечника и повышать выделение желчи, и держится в ионизированном состоянии находится в составе костной ткани. Суточная потребность в магнии 400 мг.Как микроэлемент, магний содержится в плодах шиповника коричного, вишни обыкновенной, винограде, инжире, крыжовнике, фасоли, овсяной и гречневой крупах, горохе. Мясные и молочные продукты характеризуются низким содержанием магния.

Натрий (Na) . Источником натрия для человеческого организма служит поваренная соль. Значение ее для нормальной жизнедеятельности очень велико. Она участвует в регуляции осмотического давления, обмена веществ, в поддержке щелочно-кислотного равновесия. За счет поваренной соли, находящейся в пище, восполняется расход хлорида натрия, входящего в состав крови и соляной кислоты желудочного сока. На выделение хлористого натрия из организма, а, следовательно, и на потребность в нем влияет количество солей калия, получаемое организмом. Растительная пища, особенно картофель, богата калием и усиливает выделение хлористого натрия, повышая потребность в нем. Суточная доза натрия 4000 мг. Взрослый человек ежедневно потребляет до 15 г поваренной соли и столько же выделяют ее из организма. Количество поваренной соли в пище человека можно без ущерба для здоровья снизить до 5 г в день. На выделение хлористого натрия из организма, а следовательно, и на потребность в нем, влияет количество солей калия, получаемое организмом. Растительная пища, особенно картофель, богата калием и усиливает выделение хлористого натрия, повышая потребность в нем. Много натрия, по сравнению с другими растительными продуктами, содержится в ежевике сизой, крыжовнике. Натрий и калий находятся во всех растительных и животных продуктах. В растительных продуктах больше калия, в животных больше натрия. Кровь человека содержит 0,32% натрия и 0,20% калия.

Фосфор (Р) . В костях позвоночных животных и в золе растений в виде СаЗ(Р04)2; входит в состав всех тканей организма, особенно белков нервной и мозговой тканей, участвует во всех видах обмена веществ. В костях человека около 1,4 кг фосфора, в мышцах 150,0 г, и в нервной системе 12 г. Из всех соединений фосфора наибольшее значение имеет фосфат кальция - составная часть минералов; входит в состав разных фосфорных удобрений, как отдельный элемент или в составе с аммиаком, калием. Суточная потребность в фосфоре около 1000 мг. Препараты фосфора усиливают рост и развитие костной ткани, стимулируют кровотворотворение, улучшают деятельность нервной системы. Применяют в сочетании с другими лекарственными средствами (например, с витамином Д, с солями кальция и др.). Фосфор поступает в организм главным образом с продуктами животного происхождения - молоком и молочными продуктами, мясом, рыбой, яйцами и др. Наибольшее количество, по сравнению с другими микроэлементами, содержится фосфора в мясе. Очень много фосфора в крыжовнике, есть в яблоках, клубнике, инжире, шиповнике коричном, ежевике сизой.

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

Микроэлементы

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

Марганец (Мn). Марганец содержится во всех органах и тканях человека. Особенно много его в коре мозга, сосудистых системах. Марганец участвует в белковом и фосфорном обмене, в половой функции и в функции опорно-двигательного аппарата, участвует в окислительно-восстановительных процессах, при его участии происходят многие ферментативные процессы, а также процессы синтеза витаминов группы В и гормонов. Дефицит марганца сказывается на работе центральной нервной системы и стабилизации мембран нервных клеток, на развитии скелета, на кроветворении и реакциях иммунитета, на тканевом дыхании. Печень - депо марганца, меди, железа, но с возрастом содержание их в печени снижается, но потребность их в организме остается, возникают злокачественные заболевания, сердечно-сосудистые и др. Содержание марганца в пищевом рационе 4...36 мг. Суточная потребность 2... 10 мг. Содержится в рябине обыкновенной, шиповнике коричневом, яблоне домашней, абрикосе, винограде винном, женьшене, клубнике, инжире, облепихе, а также хлебопродуктах, овощах, печени, почках.

Бром (Вr). Наибольшее содержание брома отмечают в мозговом веществе, почках, щитовидной железе, ткани головного мозга, гипофизе, крови, спинномозговой жидкости. Соли брома участвуют в регуляции деятельности нерв ной системы, активируют половую функцию, увеличивая объем эякулята и количество сперматозоидов в нем. Бром при чрезмерном накоплении угнетает функцию щитовидной железы, препятствуя поступлению в нее йода, вызывает кожное заболевание бромодерму и угнетение центральной нервной системы. Бром входит в состав желудочного сока, влияя (наряду с хлором) на его кислотность. Рекомендуемая суточная потребность брома взрослым человеком составляет около 0,5...2,0 мг. Содержание брома в суточном пищевом рационе 0,4...1,1 мг. Основным источником брома в питании человека являются хлеб и хлебопродукты, молоко и молочные продукты, бобовые - чечевица, фасоль, горох.

Медь (Си) . Медь влияет на рост и развитие живого организма, участвует в деятельности ферментов и витаминов. Главной биологической функцией ее является участие в тканевом дыхании и кроветворении. Медь и цинк усиливают действие друг друга. Дефицит меди вызывает нарушение образования гемоглобина, развивается анемия, нарушается психическое развитие. Возникает потребность в меди при всяком воспалительном процессе, эпилепсии, анемии, лейкозе, циррозе печени, инфекционных заболеваниях. Нельзя кислые пищевые продукты или напитки держать в медной или латунной посуде. Избыток меди оказывает на организм токсическое действие, могут возникнуть рвота, тошнота, понос. Содержание меди в суточном пищевом рационе 2... 10 мг и накапливается преимущественно в печени, костях. Во всех витаминах с микроэлементами медь содержится в пределах нормы, в растительных - айва (1,5 мг %). рябина, яблоня домашняя, абрикос обыкновенный, инжир, крыжовник, ананас - 8,3 мг % на 1 кг, хурма до 0,33 мг %.

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

Кобальт (Со). В организме человека кобальт выполняет разнообразные функции, в частности оказывает влияние на обмен веществ и рост организма, и принимает непосредственное участие в процессах кроветворения; он способствует синтезу мышечных белков, улучшает ассимиляцию азота, активизирует ряд ферментов, участвующих в обмене веществ; является незаменимым структурным компонентом витаминов группы В, способствует усвоению кальция и фосфора, понижает возбудимость и тонус симпатической нервной системы. Содержание в суточном пищевом рационе 0,01...0,1 мг. Потребность 40...70 мкг. Кобальт содержится в плодах яблони домашней, абрикоса, винограда винного, клубнике, орехе грецком, молоке, хлебопродуктах, овощах, говяжьей печени, бобовых.

Цинк (Zn) . Цинк участвует в деятельности более 20 ферментов, является структурным компонентом гормона поджелудочной железы, влияет на развитие, рост, половое развитие мальчиков, центральную нервную систему. Недостаток цинка ведет к инфантильности у мальчиков и к заболеваниям центральной нервной системы. Считается, что цинк канцерогенный, поэтому его влияние на организм зависит от дозы. Содержание в суточном пищевом рационе 6...30 мг. Суточная доза цинка 5...20 мг. Содержится в субпродуктах, в мясных продуктах, не шлифованном рисе, грибах, устрицах, других морских продуктах, дрожжах, яйцах, горчице, в семенах подсолнуха, хлебопродуктах, мясе, овощах, а также содержится в большинстве лекарственных растений, в плодах яблони домашней.

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

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

Хром (Сr) . В последние годы доказана роль хрома в углеводном и жировом обмене. Оказалось, что нормальный углеводный обмен невозможен без органического хрома, содержащегося в натуральных углеводных продуктах. Хром участвует в образовании инсулина, регулирует сахар в крови и жировой обмен, снижает уровень холестерина в крови, защищает сосуды сердца от склеротизирования, препятствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Недостаток хрома в организме может привести к ожирению, задержке жидкости в тканях и повышению артериального давления. Половина населения земли испытывает дефицит хрома из-за рафинирован ной пищи. Ежедневная суточная норма хро ма 125 мкг. В ежедневном рационе питания должны быть сведены к минимуму рафинированные, очищенные продукты - белая мука и изделия из нее, белый сахар, соль, каши быстрого приготовления, разнообразные хлопья зерновых. Необходимо включить в питание натуральные нерафинированные продукты, содержащие хром: хлеб из цельного зерна, каши из натурального зерна (гречки ядрицы, неочищенного риса, овса, пшена), субпродукты (печень, почки и сердце животных и птиц) рыбу и морепродукты. Хром содержат желтки куриных яиц, мед, орехи, грибы, коричневый сахар. Из круп больше всего хрома содержит перловка, затем гречка, из овощей много хрома в свекле, редисе, из фруктов - в персиках. Хороший источник хрома и других микроэлементов - пивные дрожжи, пиво, сухое красное вино. Соединения хрома обладают высокой степенью летучести, происходит значительная потеря хрома при варке продуктов.

Германий (Ge) еще один важный, редкий и малоизвестный микроэлемент. Органический германий обладает широким спектром биологического действия: обеспечивает перенос кислорода к тканям организма, повышает его иммунный статус, проявляет антивирусную и противоопухолевую активность. Перенося кислород, он предупреждает развитие кислородной недостаточности на тканевом уровне, уменьшает риск развития и так называемой кровяной гипоксии, возникающей при уменьшении гемоглобина в эритроцитах. Сохранить здоровье и поддержать иммунитет помогает правильное питание, включающее натуральные продукты, содержащие германий. Среди растений, способных адсорбировать германий и его соединения из почвы, лидером является корень женьшеня. Кроме того, он содержится в чесноке, томатах (томатном соке), бобах. Есть он и в рыбе и продуктах моря - кальмарах, мидиях, креветках, морской капусте, фукусах, спирулине.

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

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

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

Сера (S) . В организме человека сера участвует в образовании кератина белка, находящегося в суставах, волосах и ногтях. Сера входит в состав почти всех белков и ферментов в организме, участвует в окислительно-восстановительных реакциях и других метаболических процессах, способствует секреции желчи в печени. Много серы содержится в волосах. Атомы серы входит в состав тиамина и биотина-витаминов группы В, а также в состав жизненно важных аминокислот - цистеина и метионина. Дефицит серы в организме человека встречается очень редко - при недостаточном употреблении продуктов, содержащих белок. Физиологическая потребность в сере не установлена.

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

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

Радий (Ra) при попадании в организм также накапливается в костной системе. Радий известен как радиоактивный элемент. Ионы щелочноземельных элементов (стронция, бария, кальция) осаждают белки, уменьшают проницаемость клеточной оболочки, уплотняют ткани. Что касается ртути (Hg) и кадмия (Cd) , то, несмотря на то, что эти элементы обнаружены во всех органах и тканях, сущность их действия на организм остается еще не распознана. Стронций (Sr) и барий (Ba) являются спутниками кальция и могут замещать его в костях, образуя депо.

Различие в поведении макро- и микроэлементов в организме

Макроэлементы сконцентрированы, как правило, в одном типе тканей живого организма (соединительные ткани, мышцы, кости, кровь). Они составляют пластический материал основных несущих тканей, обеспечивают свойства всей среды организма в целом: поддерживают определённые значения pH, осмотического давления, сохраняют в нужных пределах кислотно-основное равновесие, обеспечивают устойчивость коллоидных систем в организме.

Микроэлементы неравномерно распределены между тканями и часто обладают сродством к определённому типу тканей и органов. Так цинк аккумулируется в поджелудочной железе; молибден – в почках; барий – в сетчатке глаза; стронций – в костях; йод – в щитовидной железе и др.

Содержание макроэлементов в организме достаточно постоянно, но даже сравнительно большие отклонения от нормы совместимы с жизнедеятельностью организма. Напротив, уже незначительные отклонения содержания микроэлементов от нормы вызывают тяжёлые заболевания. Анализ на содержание отдельных микроэлементов в органах и тканях – чувствительный диагностический тест, позволяющий обнаруживать и лечить различные заболевания. Так, снижение содержания цинка в плазме крови – обязательное следствие инфаркта миокарда. Уменьшение содержание лития в крови – показатель гипертонического заболевания.

Ещё одно различие в характере макро- и микроэлементов проявляется в том, что макроэлементы, как правило, входят в организме в состав органических соединений, тогда как микроэлементы либо образуют сравнительно простые неорганические соединения, либо входят в состав комплексных (координационных) соединений в качестве активных центров. Академик К. Б. Яцимирский назвал комплексообразующие микроэлементы «организаторами жизни».

Существуют различные классификации химических элементов, содержащихся в организме человека. Так, В. И. Вернадский в зависимости от среднего содержания (массовой доли га, %) в живых организмах делил элементы по декадной системе. Соответственно этой классификации (табл. 5.2) элементы, содержащиеся в живых организмах, делят на три группы:

    Макроэлементы. Это элементы, содержание которых в ор­ганизме выше 10~ 2 %. К ним относятся кислород, углерод, водо­род, азот, фосфор, сера, кальций, магний, натрий и хлор.

    Микроэлементы. Это элементы, содержание которых в ор­ганизме находится в пределах от 10~ 3 до 10~ 5 %. К ним отно­сятся иод, медь, мышьяк, фтор, бром, стронций, барий, кобальт.

    Ультрамикроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме ниже 10~ 5 %. К ним относятся ртуть, золото, уран, торий, радий и др.

В настоящее время ультрамикроэлементы объединяют с микроэлементами в одну группу. В табл. 5.3 приведены уточненные данные по содержанию химических элементов в организме человека. Однако эта классификация отражает только содержание элементов в живых организмах, но не указывает на биологическую роль и физиологическое значение того или иного элемента.

В. В. Ковальский, исходя из значимости для жизнедеятельности, подразделил химические элементы на 3 группы.

    Жизненно необходимые (незаменимые) элементы. Они постоянно содержатся в организме человека, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов: Н, О, Са, N. К, Р, N3, 5, Мд,С1, С, I, Мп, Си, Со, Ре, 2п, Мо, V. Их дефицит приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности человека.

    Примесные элементы. Эти элементы постоянно содержатся в организме животных и человека: Оа, 5Ь, 5г, Вг, Р, В, Ве, Ы, 51, 5п, Сз, А1, Ва, <3е, Аз, КЬ, РЬ, Ка, В1. Си, Сг, N1, "Л, Ад, ТЬ, Н§, У, 5е. Биологическая роль их мало выяснена или неизвестна.

    Примесные элементы (5с, Т1, 1п, Ьа, Рг, 5т, \№\ Ке, ТЬ и др.). Обнаружены в организме человека и животных. Данные о количестве и биологическая роль не выяснены.

Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов, называют биогенными элементами.

Точно перечислить все биогенные элементы в настоящее время еще невозможно из-за сложности определения очень низких концентраций микроэлементов и установления их биологических функций. Для 24 элементов биогенность установлена надежно. Это элементы 1-й и некоторые элементы 2-й групп по Ковальскому.

5.3. Топография важнейших биогенных элементов в организме человека.

Органы человека по-разному концентрируют в себе различные химические элементы, т. е. микро- и макроэлементы неравномерно распределяются между разными органами и тканями. Большинство микроэлементов накапливается в печени, костной и мышечной тканях. Эти ткани являются основным депо (запасником) для многих микроэлементов.

Элементы могут проявлять специфическое сродство по отношению к некоторым органам и содержатся в них в высоких концентрациях. Хорошо известно, что цинк концентрируется в поджелудочной железе, иод - в щитовидной, фтор - в эмали зубов, алюминий, мышьяк, ванадий накапливаются в волосах и ногтях, кадмий, ртуть, молибден - в почках, олово - в тканях кишечника, стронций - в предстательной железе, костной ткани, барий - в пигментной сетчатке глаза, бром, марганец, хром - в гипофизе и т. д. Данные по распределению (топографии) некоторых макро- и микроэлементов в организме человека приведены на рис. 5.4.

В организмах микроэлементы могут находиться как в связан­ном состоянии, так и в виде свободных ионных форм. Установ­лено, что кремний, алюминий, медь и титан в тканях головного мозга находятся в виде комплексов с белками, тогда как марга­нец - в ионном виде.

Водород и кислород - макроэлементы. Они входят в состав воды, которой в организме взрослого человека в среднем содер­жится около 65%. Вода неравномерно распределена по орга­нам, тканям и биологическим жидкостям человека. Так, в желу­дочном соке, слюне, плазме крови, лимфе вода составляет от 99,5 до 90 %. В моче, сером веществе головного мозга, почках - 80%, в белом веществе головного мозга, печени, коже, спинном мозге, мышцах, легких, сердце - 70-80%. Меньше всего - 40 % воды содержится в скелете.

Макроэлементы - углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор - входят в состав белков, нуклеиновых кислот и других биологически активных соединений организма. Содержание угле­рода в белках составляет от 51 до 55%, кислорода - от 22

до 24 %, азота - от 15 до 18 %, водорода от 6,5 до 7 %, серы -от 0,3 до 2,5%, фосфора - около 0,5%. О содержании белков в различных тканях и органах животных и человека, а следова­тельно, и о примерном содержании элементов С, Н, N. 8, Р мож­но судить на основании данных, приведенных в табл. 5.4.

Как следует из табл. 5.4, максимальное количество белков (~80%) содержится в селезенке, легких, мышцах, минимальное (~25%) - в костях и зубах.

Углерод, водород и кислород входят также в состав углево­дов, содержание которых в тканях животных невелико - пример­но 2%. Эти элементы входят в состав липидов (жиров). Кроме того, в состав фосфолипидов входит фосфор в виде фосфатных групп. В наибольшей степени липиды концентрируются в голов­ном мозге (12%), а затем в печени (5%), молоке (2-3%) и сыворотке крови (0,6%). Однако основная часть фосфо­ра - 600 г - содержится в костной ткани. Это составляет 85 % от массы всего фосфора, находящегося в организме человека. Концентрируется фосфор и в твердых тканях зубов, в состав ко­торых он входит вместе с кальцием, хлором, фтором в виде гид-роксил-, хлор-, фторапатитов общей формулы Са5(РО 4)зХ, где X = ОН, С1, Р соответственно.

Кальций преимущественно концентрируется в костной ткани, а также и в зубной ткани. Натрий и хлор в основном содержатся во внеклеточных жидкостях, а калий и магний - во внутрикле­точных. В виде фторидов натрий и калий входят в состав кост­ной и зубной ткани. Магний в виде фосфата М§з(РО 4)2 содер­жится в твердых тканях зуба.

Десять металлов, жизненно необходимых для живого орга­низма, получили название «металлы жизни». Так, установлено, что в организме человека массой 70 кг содержание «металлов жизни» составляет (в г): кальция-1700, калия - 250, нат­рия - 70, магния - 42, железа - 5, цинка - 3, меди - 0,2, мар­ганца, молибдена и кобальта, вместе взятых, - менее 0,1. В теле взрослого человека содержится около 3 кг минеральных солей, причем 5 / 6 этого количества (2,5 кг) приходится на долю кост­ных тканей.

Некоторые макроэлементы (магний, кальций) и большинство микроэлементов содержатся в организме в виде комплексов с биолигандами - аминокислотами, белками, нуклеиновыми кисло­тами, гормонами, витаминами и т. д. Так, ион Ре 2+ в качестве комплексообразователя входит в состав гемоглобина, Со 2+ - в витамин В12, М§[ 2+ - в хлорофилл. Известны многочисленные биокомплексы и других элементов (Си, 2п, Мо и др.), играющие важную биологическую роль в организме.

На изменение содержания химических элементов в организ­ме влияют различные заболевания. Так, при рахите происходит нарушение фосфорно-кальциевого обмена, что приводит к сниже­нию содержания кальция. При нефрите из-за нарушения элек­тролитного обмена уменьшается содержание кальция, натрия, хлора и повышается содержание магния, калия в организме.

В поддерживании определенного содержания макро- и микро­элементов в организме участвуют гормоны.

Минеральные вещества (минералы) - природные вещества, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, входящие в состав горных пород, руд, метеоритов (от латинского minera - руда).

Минеральные вещества наряду с белками, жирами, углеводами и витаминами являются жизненно важными компонентами пищи человека, необходимыми для построения структур живых тканей и осуществления биохимических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма: водно-солевом и кислотно-щелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ.

Организм человека получает эти элементы из окружающей среды, пищи и воды.

Количественное содержание того или иного химического элемента в организме определяется его содержанием во внешней среде, а также свойствами самого элемента, с учетом растворимости его соединений.

Впервые научные основы учения о микроэлементах в нашей стране обосновал В. И. Вернадский (1960). Фундаментальные исследования были проведены А.П. Виноградовым (1957) – основоположником учения о биогеохимических провинциях и их роли в возникновении эндемических заболеваний человека и животных и В.В. Ковальским (1974) – основоположником геохимической экологии и биогеографии химических элементов.

В настоящее время из 92 встречающихся в природе элементов 81 химический элемент обнаружен в организме человека.

Минеральные вещества составляют значительную часть человеческого тела по массе (в среднем в организме около 3 кг золы). В костях минеральные вещества представлены в виде кристаллов, в мягких тканях - в виде истинного либо коллоидного раствора в соединении главным образом с белками.

Для наглядности можно привести такой пример: в организме взрослого человека содержится около 1 кг кальция, 0,5 кг фосфора, по 150 г калия, натрия и хлора, 25 г магния, 4 г железа.
Все химические элементы можно разбить на группы:
1. 12 структурных элементов, это – углерод, кислород, водород, азот, кальций, магний, натрий, калий, сера, фосфор, фтор и хлор.
2. 15 эссенциальных (жизненно необходимых) элементов - железо, йод, медь, цинк, кобальт, хром, молибден, никель, ванадий, селен, марганец, мышьяк, фтор, кремний, литий.
3. 2 условно-необходимых элемента – бор и бром.
4. 4 элемента являются серьезными «кандидатами на необходимость» - кадмий, свинец, алюминий и рубидий.
5. Остальные 48 элементов менее значимы для организма.
Традиционно все минеральные вещества делят на две группы по содержанию их в организме человека.

Химические вещества при всей своей важности и необходимости для организма человека могут оказывать и отрицательное влияние на растения, животных и человека, если концентрация их доступных форм превышает определенные пределы. Кадмий, олово, свинец и рубидий считаются условно необходимыми, т.к. они, по всей видимости, не очень важны для растений и животных и опасны для здоровья человека даже при относительно низких концентрациях. Биологическая роль некоторых микроэлементов еще не достаточно изучена.

Любая патология, любое отклонение в здоровье биологического организма обуславливается либо дефицитом жизненно необходимых (эссенциальных) элементов, либо избытком как эссенциальных, так и токсичных микроэлементов. Такой дисбаланс макро- и микроэлементов получил свое объединяющее название «микроэлементозы».

Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры и углеводы. Однако без них жизнь человека невозможна. Так же, как и при недостатке основных пищевых веществ или витаминов, при дефиците минеральных веществ в организме человека возникают специфические нарушения, приводящие к характерным заболеваниям.

Микроэлементы и витамины в некотором смысле даже более важны, чем питательные вещества, ибо без них последние не будут правильно усваиваться организмом.
Влияние минеральных веществ на организм человека.

Особенно важны минеральные вещества детям, в период интенсивного роста костей, мышц, внутренних органов. Естественно, беременные женщины и кормящие матери нуждаются в повышенном потреблении минеральных веществ. С возрастом потребность в минеральных веществах снижается.
Действие на организм человека тяжелых металлов.

В последние годы выделяют отдельно действие на организм человека тяжелых металлов. Тяжелые металлы– это группа химических элементов с относительной атомной массой более 40. Появление в литературе термина «тяжелые металлы» было связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов.

Уже сейчас во многих регионах мира окружающая среда становится все более «агрессивной» с химической точки зрения. В последние десятилетия основными объектами биогеохимических исследований стали территории промышленных городов и прилегающих к ним земель, особенно если на них выращиваются, а затем используются в пищу сельскохозяйственные растения.

Влияние микроэлементов на жизнедеятельность животных и человека активно изучается и в медицинских целях. В настоящее время выявлено, что многие заболевания, синдромы и патологические состояния вызваны дефицитом, избытком или дисбалансом микроэлементов в живом организме.

Ниже представлены современные научные данные о биологической роли изученных химических элементах, их метаболизме в организме человека, суточных нормах потребления, содержании химических веществ в продуктах питания. Представлены данные о дефицитных состояниях, развивающихся при недостаточном потреблении данных химических веществ, а также реакция организма на избыточное потребление нутриентов.