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 выполняют следующие функции:
- 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 тканей и органов.
Вторую группу составляют «микроэлементы» (концентрация от 0,00001% до 0,01% ).
В эту группу входят: Fe, Zn, F, Sr (стронций), Mo, Cu, Br, Si, Cs (цезий), J, Mn, Al, Pb, Cd (кадмий), В, Nb (ниобий).
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, Сu, Zn, Co, Cr, Mo, Se, Mn,
К «условно-эссенциальным» — As (мышьяк – арсениум), В, Br, F, Li, Ni, Si (кремний), 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 (ртуть), Be, Ba, Bi, ТІ,
К «потенциально-токсичным» — Ag, Au, In (индий), Ge, Rb, Ті, Te, U, W, Sn, Zr и др.
Результатом воздействия этих элементов на организм является развитие синдромов интоксикаций (токсикопатий).
Макро- и микроэлементы, витамины присутствуют в продуктах животного и растительного происхождения. В современных условиях соединения можно синтезировать в лабораторных условиях. Однако проникновение минералов с растительной либо животной пищей приносит гораздо больше пользы, чем применение соединений, полученных в процессе синтеза.
Роль макро, микроэлементов для человеческого организма велика. Ведь они принимают активное участие во многих жизненно важных процессах. На фоне дефицита того или иного элемента человек может столкнуться с появлением определенных заболеваний. Дабы избежать этого, необходимо понимать, для чего нужны макро и микроэлементы в человеческом организме, и какое их количество должно содержаться.
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».
Для того чтобы организм функционировал и в его работе не происходили сбои необходимо позаботиться о регулярном достаточном поступлении в него необходимых макро и микроэлементов. Информацию относительного этого можно рассмотреть на примере таблиц. Первая таблица наглядно продемонстрирует, какая суточная норма употребления тех или иных элементов является оптимальной для человека, а также поможет определиться с выбором всевозможных источников.
|
НАИМЕНОВАНИЕ МАКРОЭЛЕМЕНТА |
СУТОЧНАЯ НОРМА |
ИСТОЧНИКИ |
|---|---|---|
|
Железо |
10 – 15 мг |
Изделия, для приготовления которых была использована мука грубого помола, бобы, мясо, некоторые виды грибов. |
|
Фтор |
700 – 750 мг |
Молочные и мясные продукты, рыба. |
|
Магний |
300 – 350 мг |
Мучные изделия, бобы, овощи, имеющие зеленую кожуру. |
|
Натрий |
550 – 600 мг |
Соль |
|
Калий |
2000 мг |
Картофель, бобы, сушеные фрукты. |
|
Кальций |
1000 мг |
Молочная продукция. |
Рекомендуемые нормы употребления макроэлементов, которые продемонстрировала первая таблица, необходимо соблюдать, ведь дисбаланс в их употреблении может привести к неожиданным последствиям.
Вторая таблица поможет разобраться с необходимой нормой поступления в человеческий организм микроэлементов.
|
НАИМЕНОВАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТА |
СУТОЧНАЯ НОРМА |
ИСТОЧНИКИ |
|---|---|---|
|
Марганец |
2,5 – 5 мг |
Салат, бобы. |
|
Молибден |
Не менее 50 мкг |
Бобы, злаки. |
|
Хром |
Не менее 30 мкг |
Грибы, помидоры, молочные продукты. |
|
Медь |
1 – 2 мг |
Морская рыба, печень. |
|
Селен |
35 – 70 мг |
Мясная и рыбная продукция. |
|
Фтор |
3 – 3,8 мг |
Орехи, рыба. |
|
Цинк |
7 – 10 мг |
Злаковые, мясная и молочная продукция. |
|
Кремний |
5 – 15 мг |
Зелень, ягоды, зерновые. |
|
Йод |
150 – 200 мкг |
Яйца, рыба. |
Данная таблица может быть использована в качестве наглядного примера и поможет сориентироваться при составлении меню. Таблица очень полезна и незаменима в случаях корректировки питания, вызванной возникновением заболеваний.
Биологическая роль химических элементов заключается в участии каждого из них в естественных процессах организма. Недостаточное их поступление может привести к сбою в работе всего организма. Роль микроэлементов для каждого человека неоценима, поэтому необходимо придерживаться суточной нормы их потребления.
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.
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.
