Химични елементи макроелементи. Човек е това, което яде

Съществуват различни класификации на химичните елементи, съдържащи се в човешкото тяло. Така В. И. Вернадски, в зависимост от средното съдържание (масова фракция ha, %) в живите организми, разделя елементите според десетдневната система. Съгласно тази класификация (Таблица 5.2) елементите, съдържащи се в живите организми, се разделят на три групи:

Макроелементи. Това са елементи, чието съдържание в организма е по-високо от 10~2%. Те включват кислород, въглерод, водород, азот, фосфор, сяра, калций, магнезий, натрий и хлор.

Микроелементи. Това са елементи, чието съдържание в организма варира от 10~3 до 10~5%. Те включват йод, мед, арсен, флуор, бром, стронций, барий, кобалт.

Ултрамикроелементи. Това са елементи, чието съдържание в организма е под 10~5%. Те включват живак, злато, уран, торий, радий и др.

Понастоящем ултрамикроелементите се комбинират с микроелементите в една група. В табл Таблица 5.3 предоставя актуализирани данни за съдържанието на химични елементи в човешкото тяло. Тази класификация обаче отразява само съдържанието на елементи в живите организми, но не посочва биологичната роля и физиологичното значение на даден елемент.

В. В. Ковалски, въз основа на тяхното значение за живота, разделя химичните елементи на 3 групи.

Жизненоважни (незаменими) елементи. Те се съдържат постоянно в човешкото тяло, влизат в състава на ензими, хормони и витамини: H, O, Ca, N. K, P, N3, 5, Mg, C1, C, I, Mn, Cu, Co, Pe , 2p, Mo, V. Недостигът им води до нарушаване на нормалния живот на човека.

Примесни елементи. Тези елементи се съдържат постоянно в тялото на животните и хората: Oa, 5b, 5r, Br, P, B, Be, S, 51, 5p, C3, A1, Ba,<3е, Аз, КЬ, РЬ, Ка, В1. Си, Сг, N1, "Л, Ад, ТЬ, Н§, У, 5е. Биологическая роль их мало выяснена или неизвестна.

Примесни елементи (Sc, T1, In, La, Pr, Sm, \N\Ke, Tb и др.). Среща се при хора и животни. Данните за количеството и биологичната роля са неясни.

Елементите, необходими за изграждането и функционирането на различни клетки и организми, се наричат ​​биогенни елементи.

Понастоящем все още не е възможно точно да се изброят всички биогенни елементи поради трудността при определяне на много ниски концентрации на микроелементи и установяване на техните биологични функции. За 24 елемента биогенността е надеждно установена. Това са елементи от 1-ва и някои елементи от 2-ра група по Ковалски.

5.3. Топография на най-важните биогенни елементи в човешкото тяло.

Човешките органи концентрират различни химични елементи по различни начини, т.е. микро- и макроелементите са неравномерно разпределени между различните органи и тъкани. Повечето микроелементи се натрупват в черния дроб, костната и мускулната тъкан. Тези тъкани са основното депо (резерв) за много микроелементи.

Елементите могат да проявяват специфичен афинитет към определени органи и се съдържат в тях във високи концентрации. Добре известно е, че цинкът се концентрира в панкреаса, йодът - в щитовидната жлеза, флуорът - в зъбния емайл, алуминият, арсенът, ванадият се натрупват в косата и ноктите, кадмият, живакът, молибденът - в бъбреците, калайът - в червата. тъкани, стронций - в простатната жлеза, костната тъкан, барий - в пигментната ретина, бром, манган, хром - в хипофизната жлеза и др. Показани са данни за разпределението (топографията) на някои макро- и микроелементи в човешкото тяло на фиг. 5.4.

В организмите микроелементите се намират както в свързано състояние, така и под формата на свободни йонни форми. Установено е, че силиций, алуминий, мед и титан в мозъчната тъкан са под формата на комплекси с протеини, докато манганът е в йонна форма.

Водородът и кислородът са макроелементи. Те са част от водата, която се съдържа средно около 65% в тялото на възрастен човек. Водата е неравномерно разпределена в човешките органи, тъкани и биологични течности. Така в стомашния сок, слюнката, кръвната плазма и лимфата водата съставлява от 99,5 до 90%. В урината, сивото вещество на мозъка, бъбреците - 80%, в бялото вещество на мозъка, черния дроб, кожата, гръбначния мозък, мускулите, белите дробове, сърцето - 70-80%. Най-малко вода - 40% - се съдържа в скелета.

Макроелементите - въглерод, водород, кислород, азот, сяра, фосфор - са част от протеини, нуклеинови киселини и други биологично активни съединения на тялото. Съдържанието на въглерод в протеините варира от 51 до 55%, кислород - от 22

до 24%, азот - от 15 до 18%, водород от 6,5 до 7%, сяра - от 0,3 до 2,5%, фосфор - около 0,5%. Съдържанието на протеини в различни тъкани и органи на животни и хора и следователно приблизителното съдържание на елементите C, H, N. 8, P може да се прецени въз основа на данните, дадени в табл. 5.4.

Както следва от табл. 5.4, ​​максималното количество протеини (~80%) се намира в далака, белите дробове и мускулите, минималното (~25%) е в костите и зъбите.

Въглеродът, водородът и кислородът също са включени в състава на въглехидратите, чието съдържание в животинските тъкани е малко - приблизително 2%. Тези елементи са част от липидите (мазнините). Освен това фосфолипидите съдържат фосфор под формата на фосфатни групи. Липидите са концентрирани в най-голяма степен в мозъка (12%), следвани от черния дроб (5%), млякото (2-3%) и кръвния серум (0,6%). По-голямата част от фосфора - 600 g - се съдържа в костната тъкан. Това представлява 85% от общия фосфор, открит в човешкото тяло. Фосфорът също е концентриран в твърдите тъкани на зъбите, в които е включен заедно с калций, хлор и флуор под формата на хидроксил-, хлор- и флуорапатити с обща формула Ca5(PO4)3X, където X = OH , C1, P, съответно.

Калцият е концентриран предимно в костната тъкан, както и в зъбната тъкан. Натрият и хлорът се намират главно в извънклетъчните течности, докато калият и магнезият се намират главно във вътреклетъчните течности. Под формата на флуориди натрият и калият влизат в състава на костната и зъбната тъкан. Магнезият под формата на фосфат Mg3(PO 4)2 се намира в твърдите тъкани на зъба.

Десет жизненоважни за живия организъм метала се наричат ​​„метали на живота“. Така е установено, че в човешкото тяло с тегло 70 kg съдържанието на „метали на живота“ е (в g): калций - 1700, калий - 250, натрий - 70, магнезий - 42, желязо - 5, цинк - 3, мед - 0, 2, манган, молибден и кобалт комбинирани - по-малко от 0,1. Тялото на възрастен човек съдържа около 3 кг минерални соли, като 5/6 от това количество (2,5 кг) идва от костната тъкан.

Някои макроелементи (магнезий, калций) и повечето микроелементи се съдържат в тялото под формата на комплекси с биолиганди - аминокиселини, протеини, нуклеинови киселини, хормони, витамини и др. Така йонът Fe 2+ като комплексообразуващ агент е част на хемоглобина, Co 2 + - във витамин B12, M§[ 2+ - в хлорофил. Известни са множество биокомплекси от други елементи (Cu, Zn, Mo и др.), които играят важна биологична роля в организма.

Различни заболявания засягат промените в съдържанието на химични елементи в организма. По този начин при рахит се нарушава фосфорно-калциевият метаболизъм, което води до намаляване на нивата на калций. При нефрит, поради нарушения на електролитния метаболизъм, съдържанието на калций, натрий, хлор намалява и съдържанието на магнезий и калий в организма се увеличава.

Хормоните участват в поддържането на определено съдържание на макро- и микроелементи в организма.

Химични елементи в човешкото тяло

От 92 химични елемента, открити в природата, 81 присъстват в човешкото тяло. Минералите са част от всички течности и тъкани. Регулирайки повече от 50 000 биохимични процеса, те са необходими за функционирането на мускулната, сърдечно-съдовата, имунната, нервната и други системи; участват в синтеза на жизненоважни съединения, метаболитни процеси, хемопоеза, храносмилане, неутрализиране на метаболитни продукти; влизат в състава на ензими, хормони (йод в тироксин, цинк в инсулин и полови хормони), влияят върху тяхната активност.

Наличието в организма на редица минерали в строго определени количества е задължително условие за поддържане на човешкото здраве. Важно е да запомните, че макро- и микроелементите не се синтезират в тялото, те идват от храната, водата и въздуха. Степента на тяхното усвояване зависи от състоянието на дихателните и храносмилателните органи. Метаболизмът на минералите и водата, в която са разтворени, са неразделни, а ключовите елементи се отлагат в тъканите и при необходимост се извличат в кръвта. Съвкупността от процеси на абсорбция, разпределение, асимилация и екскреция на вещества, открити под формата на неорганични съединения, представлява минералния метаболизъм.

Минералите постъпват в човешкия организъм главно чрез храната в неактивно състояние и се активират, образувайки различни съединения с високомолекулни протеини. Съдържанието на минерали варира в зависимост от сезона. През пролетта нивото на макро- и микроелементите намалява, а в началото на есента се повишава.

Тялото на здравия човек има доста ясна система за саморегулация. При прекомерен прием на макро- и микроелементи, системата за елиминиране започва да работи. В стомашно-чревния тракт се блокира абсорбцията на елементите, последвано от екскрецията им с изпражненията. Дефектът във всяка връзка е причина за излишък или дефицит на даден елемент или дисбаланс на други биологични вещества (хормони, витамини, ензими), участващи в сложни регулаторни процеси, и се проявява чрез клинични симптоми.

За да се систематизира информацията за съдържанието и физиологичната роля на химичните елементи в организма, през последните десетилетия бяха предложени редица класификации. Един от принципите на класификацията е разделянето на химичните елементи на групи в зависимост от количеството им в тялото на бозайниците и хората.

Първата група от тази класификация се състои от „макроелементи“, чиято концентрация в тялото надвишава 0,01%. Те включват O, C, H, N, Ca, P, K, Na, S, Cl, Mg. В абсолютни стойности (въз основа на средно човешко телесно тегло от 70 kg) съдържанието на тези елементи варира от повече от четиридесет kg (кислород) до няколко g (магнезий). Някои елементи от тази група се наричат ​​„органогени“ (O, H, C, N, P, S) поради водещата им роля във формирането на структурата на тъканите и органите.

Втората група се състои от „микроелементи” (концентрация от 0,00001% до 0,01%). Тази група включва: Fe, Zn, F, Sr, Mo, Cu, Br, Si, Cs, J, Mn, Al, Pb, Cd, B, Kb. Тези елементи се съдържат в тялото в концентрации от стотици mg до няколко g. Въпреки това, въпреки „ниското“ съдържание, микроелементите не са случайни съставки на биосубстратите на жив организъм, а компоненти на сложна физиологична система, участваща в регулирането на жизнените функции на организма на всички етапи от неговото развитие.

Третата група включва ултрамикроелементи, чиято концентрация е под 0,000001%. Това са Se, Co, V, Cr, As, Ni, Li, Ba, Ti, Ag, Sn, Be, Ga, Ge, Hg, Sc, Zr, Bi, Sb, U, Th, Rh. Съдържанието на тези елементи в човешкото тяло се измерва в mg и mcg. Към момента е установено същественото значение за организма на много елементи от тази група, като селен, кобалт, хром и др.

Друга класификация се основава на идеи за физиологичната роля на химичните елементи в тялото. Според тази класификация макроелементите, които съставляват по-голямата част от клетките и тъканите, са „структурни“ елементи. Есенциалните" (жизненоважни) микроелементи включват Fe, J, Cu, Zn, Co, Cr, Mo, Se, Mn; "условно незаменими" - As, B, Br, F, Li, Ni, Si, V Жизнена необходимост или есенциалност ( от английското съществено - „необходимо“) е най-важното свойство на химичните елементи за живота на живите организми. Химичен елемент се счита за основен, ако при липса или недостатъчен прием в организма нормалната жизнена дейност е нарушена, развитието спира и възпроизводството става невъзможно. Попълването на липсващото количество от такъв елемент премахва клиничните прояви на неговия дефицит и връща жизнеността на тялото.

„Токсичните“ елементи включват AI, Cd, Pb, Hg, Be, Ba, Bi, Ti, „потенциално токсичните“ - Ag, Au, In, Ge, Rb, Ti, Te, U, W, Sn, Zr и др. Резултатът от въздействието на тези елементи върху тялото е развитието на синдроми на интоксикация (токсикопатии).

Макронутриенти

Силиций (Si).

Силицият участва в метаболизма на повече от 70 минерални соли и повечето витамини. При неговия дефицит се намалява усвояването на калций, желязо, кобалт, манган, флуор и други вещества и се нарушава обмяната на веществата.

Силициевите колоиди имат свойството да „залепват“ към себе си патогенни микроорганизми: вируси на грип и ревматизъм, хепатит и полиартрит, патогенни коки и трихомонади, кандида и дрождеви гъбички, образувайки с тях комплексни съединения, които се екскретират от тялото.

През последните години артритът стана значително по-млад, а броят на стомашно-чревните и кожни заболявания при децата се увеличи. Всичко това е свързано с дефицит на силиций в организма поради преминаване в храненето към рафинирани храни. Дефицитът на това вещество, например при децата, днес е 50 процента или повече.

Благодарение на химичните си свойства да създава заредени колоидни системи в разтвори, той оказва неоценима помощ на нормалната чревна микрофлора за поддържане на вътрешната чистота на организма.

Човешкото тяло не може да съществува без силиций и неговите производни. Неговият дефицит или излишък се отразява негативно на функционирането на вътрешните органи и на организма като цяло.

Силицият участва в образуването на червени кръвни клетки. Силицият въздейства на кръвоносните съдове по същия начин, както и на растенията – той определя степента на еластичност и здравина. При липса на силиций кръвоносните съдове стават крехки и по-податливи на стесняване.

желязо (Fe)в природата се среща под формата на минерали - магнитна желязна руда. Желязото е част от кръвния хемоглобин. При недостиг в храната синтезът на хемоглобин в кръвта и образуването на желязосъдържащи ензими рязко се нарушават и се развива желязодефицитна анемия. В медицината се използва за лечение на заболявания, свързани с нарушаване на нормалното състояние и функции на кръвта и общото хранене на организма. Подобно на други тежки метали, той утаява протеини и произвежда съединения с тях - албуминати, поради което има локално стягащо действие. Противопоказан при повишена температура, заболявания на стомашно-чревния тракт, венозен застой, органични заболявания на сърцето и кръвоносните съдове. Желязото има свойството да се натрупва (отлага) в организма. Дневната доза желязо е 18 мг. Желязото се съдържа в храни като боб, елда, зеленчуци, черен дроб, месо, яйчен жълтък, магданоз, манатарки, печива, както и шипки, ябълки, кайсии, череши, цариградско грозде, бели черници и ягоди.

Калций (Ca)е основният компонент на костната тъкан, влиза в състава на кръвта, играе важна роля в регулирането на процесите на растеж и активност на клетките на всички видове тъкани. Когато се абсорбира с храната, калцият влияе върху метаболизма и насърчава най-пълното усвояване на хранителните вещества. Калциевите съединения укрепват защитните сили на организма и повишават устойчивостта му към външни неблагоприятни фактори, включително инфекции. Дефицитът на калций засяга функцията на сърдечния мускул и активността на някои ензими. Калциевите соли участват в процеса на съсирване на кръвта. Калцият е особено важен за образуването на костите.

макроелементи - калций (Ca)И фосфор (P)са от изключително значение за растящия организъм; При липса на калций в храната тялото започва да консумира калций, който е част от костите, което води до костни заболявания. Калцият е доста често срещан елемент, съставлява приблизително 3,6% от масата на земната кора; природните води съдържат разтворим калциев бикарбонат Ca(HCOP)2. В природата калцият е варов шпат (CaSO3), фосфорит, апатит, мрамор, варовик, креда, гипс (CaS04, 2H20) и други минерали, съдържащи калций. Скелетът на гръбначните животни се състои главно от калциев фосфат и калциев карбонат. Черупките на яйцата и черупките на мекотелите са съставени от сол на калциев карбонат. Дневната нужда от калций е около 1000 mg. Калциевите соли се използват при различни алергични състояния, за повишаване на кръвосъсирването, за намаляване на съдовата пропускливост при възпалителни и ексудативни процеси, при туберкулоза, рахит, заболявания на костната система и др. Най-пълните източници на калций са млякото и млечните продукти – извара, сирене. Млякото и млечните продукти подпомагат усвояването му от други храни. Добри източници на калций са яйчен жълтък, зеле, соя, цаца и дребни риби в доматен сос. Калцият се съдържа в плодовете на шипките, ябълковите дървета, гроздето, ягодите, цариградското грозде, смокините, женшена, сините къпини и магданоза.

калий (K)среща се естествено като калиев хлорид. Калият е включен в мултивитамини с микроелементи под формата на калиев сулфат и се използва главно при метаболитни нарушения. При недостиг на калий в организма може да възникне сърдечна аритмия. Калият поддържа осмотичното налягане в кръвта и има диуретичен ефект. Дневната нужда от калий е 2500 mg. Калият се съдържа в ябълки, череши, винено грозде, женшен, цариградско грозде, ананаси, банани, сушени кайсии, картофи, боб, грах, киселец, зърнени култури и риба.

магнезий (Mg). В организма метаболизмът на фосфора е свързан, освен с калция, и с метаболизма на магнезия. По-голямата част от магнезия се намира в костната тъкан. В кръвната плазма, червените кръвни клетки и меките тъкани се намира главно в йонизирано състояние. Магнезият е компонент на хлорофила и се съдържа във всички храни от растителен произход. Този елемент също е необходим компонент на животинските организми, но се намира в по-малки количества, отколкото в растенията (в млякото 0,043%, в месото 0,013%). Магнезиевите соли участват в ензимните процеси. Известно е, че диетите с високо съдържание на магнезиеви соли имат благоприятен ефект върху възрастните хора и хората със заболявания на сърдечно-съдовата система, особено хипертония и атеросклероза. Магнезият също така нормализира възбудимостта на нервната система, има спазмолитични и съдоразширяващи свойства и освен това способността да стимулира чревната подвижност и да увеличи секрецията на жлъчка и се поддържа в йонизирано състояние като част от костната тъкан. Дневната нужда от магнезий е 400 мг.Като микроелемент, магнезият се съдържа в канелените шипки, череши, грозде, смокини, цариградско грозде, боб, овесени ядки и елда, грах. Месото и млечните продукти се характеризират с ниско съдържание на магнезий.

Натрий (Na). Източникът на натрий за човешкото тяло е готварската сол. Значението му за нормалния живот е много голямо. Участва в регулирането на осмотичното налягане, метаболизма и в поддържането на алкално-киселинния баланс. Благодарение на готварската сол в храната, консумацията на натриев хлорид, който е част от кръвта и солната киселина на стомашния сок, се попълва. Освобождаването на натриев хлорид от тялото и, следователно, нуждата от него се влияе от количеството калиеви соли, получени от тялото. Растителните храни, особено картофите, са богати на калий и увеличават секрецията на натриев хлорид, увеличавайки нуждата от него. Дневната доза натрий е 4000 mg. Възрастен човек консумира до 15 г готварска сол дневно и също толкова се отделя от организма. Количеството готварска сол в човешката храна може да бъде намалено до 5 g на ден без вреда за здравето. Освобождаването на натриев хлорид от тялото и следователно нуждата от него се влияе от количеството калиеви соли, получени от тялото. Растителните храни, особено картофите, са богати на калий и увеличават секрецията на натриев хлорид, увеличавайки нуждата от него. Много натрий, в сравнение с други растителни продукти, се намира в къпините и цариградското грозде. Натрият и калият се намират във всички растителни и животински храни. Растителните храни имат повече калий, животинските храни имат повече натрий. Човешката кръв съдържа 0,32% натрий и 0,20% калий.

Фосфор (P). В костите на гръбначните животни и в растителната пепел под формата на Ca3(P04)2; е част от всички тъкани на тялото, особено протеините на нервната и мозъчната тъкан, и участва във всички видове метаболизъм. В човешките кости има около 1,4 кг фосфор, в мускулите - 150,0 г, в нервната система - 12 г. От всички фосфорни съединения най-важен е калциевият фосфат - съставна част на минералите; Включва се в различни фосфорни торове, като отделен елемент или в комбинация с амоняк и калий. Дневната нужда от фосфор е около 1000 mg. Фосфорните препарати подобряват растежа и развитието на костната тъкан, стимулират хемопоезата и подобряват функционирането на нервната система. Използва се в комбинация с други лекарства (например витамин D, калциеви соли и др.). Фосфорът постъпва в организма предимно с продукти от животински произход - мляко и млечни продукти, месо, риба, яйца и др. Най-голямо количество фосфор в сравнение с другите микроелементи има в месото. Има много фосфор в цариградско грозде, както и в ябълки, ягоди, смокини, канелени шипки и сиви къпини.

Хлоридни аниони (CL)влизат в човешкото тяло главно под формата на натриев хлорид - готварска сол, влизат в състава на кръвта, поддържат осмотичното налягане в кръвта и са част от солната киселина в стомаха. Нарушенията в метаболизма на хлора водят до развитие на отоци, недостатъчна секреция на стомашен сок и др. Рязкото намаляване на хлора в организма може да доведе до сериозно състояние. Дневната доза хлориди е 5000 mg.

Микроелементи

Микроелементите са необходими в биотични дози и техният дефицит или излишък в организма се отразява на промените в метаболитните процеси и др. Минералите играят огромна физиологична роля в организма на човека и животните, влизат в състава на всички клетки и сокове, определят структурата на клетките и тъканите ; в организма те са необходими за осигуряване на всички жизненоважни процеси на дишане, растеж, метаболизъм, кръвообразуване, кръвообращение, дейността на централната нервна система и влияят върху тъканните колоиди и ензимните процеси. Те са част от или активират до триста ензима.

Манган (Mn).Манганът се намира във всички човешки органи и тъкани. Особено много го има в кората на главния мозък и съдовата система. Манганът участва в метаболизма на протеините и фосфора, в сексуалната функция и функцията на опорно-двигателния апарат, участва в окислително-възстановителните процеси, с негово участие протичат много ензимни процеси, както и процесите на синтез на витамини от група В и хормони. Недостигът на манган влияе върху функционирането на централната нервна система и стабилизирането на мембраните на нервните клетки, развитието на скелета, хемопоезата и имунните реакции и тъканното дишане. Черният дроб е депо на манган, мед, желязо, но с възрастта съдържанието им в черния дроб намалява, но нуждата от тях в организма остава, възникват злокачествени заболявания, сърдечно-съдови заболявания и др.. Съдържанието на манган в храната е 4.. .36 мг. Дневната нужда е 2... 10 mg. Съдържа се в планинска пепел, кафяви шипки, домашна ябълка, кайсия, винено грозде, женшен, ягоди, смокини, морски зърнастец, както и печива, зеленчуци, черен дроб и бъбреци.

Бром (Br).Най-високото съдържание на бром се открива в медулата, бъбреците, щитовидната жлеза, мозъчната тъкан, хипофизната жлеза, кръвта и цереброспиналната течност. Бромните соли участват в регулирането на нервната система, активират сексуалната функция, увеличават обема на еякулата и броя на сперматозоидите в него. Когато бромът се натрупа прекомерно, той инхибира функцията на щитовидната жлеза, предотвратява навлизането на йод в нея, причинявайки кожна болест бромодерма и депресия на централната нервна система. Бромът е част от стомашния сок, засягайки (заедно с хлора) неговата киселинност. Препоръчителната дневна нужда от бром за възрастен е около 0,5...2,0 mg. Съдържанието на бром в дневната диета е 0,4...1,1 mg. Основните източници на бром в човешкото хранене са хляб и хлебни изделия, мляко и млечни продукти, бобови растения - леща, боб, грах.

Мед (Cu). Медта влияе върху растежа и развитието на живия организъм, участва в дейността на ензимите и витамините. Основната му биологична функция е участието в тъканното дишане и хемопоезата. Медта и цинкът взаимно засилват ефектите си. Дефицитът на мед води до нарушаване на образуването на хемоглобин, развива се анемия и се нарушава умственото развитие. Нужда от мед има при всякакви възпалителни процеси, епилепсия, анемия, левкемия, цироза на черния дроб, инфекциозни заболявания. Не съхранявайте киселинни храни или напитки в медни или месингови съдове. Излишната мед има токсичен ефект върху тялото, може да се появи повръщане, гадене и диария. Съдържанието на мед в дневната диета е 2...10 mg и се натрупва главно в черния дроб и костите. Всички витамини с микроелементи съдържат мед в нормални граници, докато растителните съдържат дюля (1,5 mg%). планинска пепел, домашна ябълка, обикновена кайсия, смокиня, цариградско грозде, ананас - 8,3 mg% на 1 kg, райска ябълка до 0,33 mg%.

Никел (Ni). Никелът се намира в панкреаса и хипофизната жлеза. Най-високо съдържание се открива в косата, кожата и органите от ектодермален произход. Подобно на кобалта, никелът има благоприятен ефект върху кръвотворните процеси и активира редица ензими. При прекомерен прием на никел в организма за дълго време се наблюдават дистрофични промени в паренхимните органи, нарушения на сърдечно-съдовата система, нервната и храносмилателната система, промени в хемопоезата, въглехидратния и азотния метаболизъм, дисфункция на щитовидната жлеза и репродуктивната функция. Има много никел в растителни продукти, морска риба и морски дарове, черен дроб.

Кобалт (Co).В човешкото тяло кобалтът изпълнява различни функции, по-специално влияе върху метаболизма и растежа на тялото и участва пряко в процесите на хематопоеза; насърчава синтеза на мускулни протеини, подобрява усвояването на азота, активира редица ензими, участващи в метаболизма; е основен структурен компонент на витамините от група В, спомага за усвояването на калций и фосфор и намалява възбудимостта и тонуса на симпатиковата нервна система. Съдържание в дневната диета е 0,01...0,1 mg. Изискване 40...70 мкг. Кобалтът се намира в плодовете на ябълкови дървета, кайсии, винено грозде, ягоди, орехи, мляко, печени продукти, зеленчуци, говежди черен дроб и бобови растения.

Цинк (Zn). Цинкът участва в дейността на повече от 20 ензима, е структурен компонент на панкреатичния хормон, влияе върху развитието, растежа, сексуалното развитие на момчетата и централната нервна система. Липсата на цинк води до инфантилност при момчетата и до заболявания на централната нервна система. Смята се, че цинкът е канцерогенен, така че ефектът му върху тялото зависи от дозата. Съдържание в дневната диета е 6...30 mg. Дневната доза цинк е 5...20 mg. Съдържа се в карантия, месни продукти, неполиран ориз, гъби, стриди, други морски дарове, мая, яйца, горчица, слънчогледови семки, печива, месо, зеленчуци, а също така се намира в повечето лечебни растения, в плодовете на домашната ябълка .

Молибден (Mo). Молибденът е част от ензимите, влияе върху теглото и ръста, предотвратява зъбния кариес и задържа флуора. При липса на молибден растежът се забавя. Съдържание в дневната диета е 0,1...0,6 mg. Дневната доза молибден е 0,1...0,5 mg. Молибденът се съдържа в аронията, домашната ябълка, бобовите растения, черния дроб, бъбреците и печивата.

Селен (Se). Селенът участва в метаболизма на съдържащите сяра аминокиселини и предпазва витамин Е от преждевременно разрушаване, защитава клетките от свободните радикали, но големите дози селен могат да бъдат опасни и хранителните добавки със селен трябва да се приемат само по препоръка на лекар. Дневната доза селен е 55 мкг. Основната причина за недостиг на селен е недостатъчният му прием с храната, особено с хляб и хлебни и брашнени изделия.

хром (Cr). През последните години е доказана ролята на хрома в метаболизма на въглехидратите и мазнините. Оказа се, че нормалният въглехидратен метаболизъм е невъзможен без органичен хром, съдържащ се в естествените въглехидратни продукти. Хромът участва в образуването на инсулин, регулира кръвната захар и метаболизма на мазнините, намалява нивата на холестерола в кръвта, предпазва сърдечните съдове от склеротизация и предотвратява развитието на сърдечно-съдови заболявания. Липсата на хром в организма може да доведе до затлъстяване, задържане на течности в тъканите и повишено кръвно налягане. Половината от световното население има дефицит на хром поради рафинираните храни. Дневната доза хром е 125 mcg. В ежедневната диета трябва да се сведат до минимум рафинираните, пречистени храни - бяло брашно и продукти от него, бяла захар, сол, инстантни зърнени закуски, разнообразие от зърнени люспи. Необходимо е да включите в диетата си естествени нерафинирани продукти, съдържащи хром: пълнозърнест хляб, овесена каша от естествени зърна (елда, кафяв ориз, овес, просо), карантии (черен дроб, бъбреци и сърца на животни и птици), риба и морски дарове . Хромът се съдържа в жълтъците на кокошите яйца, меда, ядките, гъбите и кафявата захар. От зърнените култури перленият ечемик съдържа най-много хром, след това елдата; сред зеленчуците цвеклото и репичките съдържат много хром; сред плодовете прасковите съдържат много хром. Добър източник на хром и други микроелементи са бирената мая, бирата и сухото червено вино. Хромните съединения имат висока степен на летливост, значителна загуба на хром възниква по време на готвене.

Германий (Ge)друг важен, рядък и малко известен микроелемент. Органичният германий има широк спектър от биологични ефекти: осигурява пренос на кислород до тъканите на организма, повишава имунния му статус, проявява антивирусна и противотуморна активност. Пренасяйки кислород, той предотвратява развитието на кислородна недостатъчност на тъканно ниво и намалява риска от развитие на т. нар. кръвна хипоксия, която възниква, когато хемоглобинът в червените кръвни клетки намалява. Правилното хранене, включително натурални продукти, съдържащи германий, спомага за поддържане на здравето и поддържа имунитета. Сред растенията, способни да адсорбират германий и неговите съединения от почвата, лидерът е коренът на женшен. Освен това се съдържа в чесъна, доматите (доматен сок) и боба. Има го и в рибите и морските дарове – калмари, миди, скариди, водорасли, фукус, спирулина.

Ванадий (V). Повлиява пропускливостта на митохондриалните мембрани, инхибира синтеза на холестерола. Насърчава натрупването на калциеви соли в костите, повишавайки устойчивостта на зъбите към кариес. При прекомерно въвеждане в организма ванадият и неговите съединения се проявяват като отрови, които засягат кръвотворната система, дихателните органи, нервната система и причиняват алергични и възпалителни кожни заболявания. Микроелементът ванадий се намира в гъби, соя, копър, зърнени храни, магданоз, черен дроб, риба и морски дарове.

Йод (J). Йодът участва в образуването на хормона на щитовидната жлеза - тироксин. При недостатъчен прием на йод се развива заболяване на щитовидната жлеза (ендемична гуша). При недостиг на йод в хранителните продукти, предимно във водата, се използва йодирана сол и йодни препарати. Прекомерният прием на йод в организма води до развитие на хипотиреоидизъм. Съдържание в дневната диета е 0,04...0,2 mg. Дневната нужда от йод е 50...200 mcg. Йодът се съдържа в аронията до 40 mg%, обикновената круша до 40 mg%, фейхоа 2...10 mg% на 1 kg, мляко, зеленчуци, месо, яйца, морска риба.

Литий (Li). Литият се намира в човешката кръв. Литиевите соли с остатъци от органични киселини се използват за лечение на подагра. Подаграта се основава на нарушение на пуриновия метаболизъм с недостатъчна секреция на соли на пикочната киселина, което води до повишено ниво на пикочна киселина в кръвта и отлагането на нейните соли в ставите и тъканите на тялото. Развитието на подагра се насърчава от прекомерното хранене с храни, богати на пуринови бази (месо, риба и др.), злоупотребата с алкохол и заседналия начин на живот. Литиевият карбонат се използва в хомеопатията при нарушения на окислителните процеси в организма със симптоми на пикочнокисела диатеза и подагра.

Сяра (S). В човешкото тяло сярата участва в образуването на кератин, протеин, открит в ставите, косата и ноктите. Сярата е част от почти всички протеини и ензими в тялото, участва в окислително-възстановителните реакции и други метаболитни процеси и насърчава секрецията на жлъчка в черния дроб. Косата съдържа много сяра. Серните атоми са част от витамините от група В тиамин и биотин, както и от жизненоважните аминокиселини цистеин и метионин. Дефицитът на сяра в човешкото тяло е много рядък - при недостатъчна консумация на храни, съдържащи протеини. Физиологичната нужда от сяра не е установена.

Флуориди (F-). Съдържанието в диетата е 0,4...0,8 mg. Дневната нужда от флуориди е 2...3 mg. Натрупва се главно в костите и зъбите. Флуоридите се използват срещу зъбен кариес, стимулират хематопоезата и имунитета, участват в развитието на скелета. Излишъкът от флуорид причинява петна по зъбния емайл, причинява флуороза и потиска защитните сили на организма. Флуорът постъпва в организма с хранителни продукти, от които най-богати на него са зеленчуците и млякото. Човек получава около 0,8 mg флуорид с храната, останалата част трябва да идва от питейната вода.

Сребро (Ag). Среброто е микроелемент, който е необходим компонент на тъканите на всеки жив организъм. Ежедневната човешка диета трябва да съдържа средно около 80 mcg сребро. Проучванията показват, че дори продължителната консумация на питейна вода, съдържаща 50 микрограма на литър сребро, не причинява дисфункция на храносмилателните органи или патологични промени в състоянието на организма като цяло. Такова явление като дефицит на сребро в организма не е описано никъде. Бактерицидните свойства на среброто са добре известни. В официалната медицина широко се използват препарати с колоидно сребро и сребърен нитрат. В човешкото тяло среброто се намира в мозъка, ендокринните жлези, черния дроб, бъбреците и костите на скелета. В хомеопатията среброто се използва както в елементарна форма, метално сребро, така и под формата на сребърен нитрат. Сребърните препарати в хомеопатията обикновено се предписват при упорити и продължителни заболявания, които силно изтощават нервната система. Физиологичната роля на среброто в организма на човека и животните обаче не е достатъчно проучена.

Радий (Ra)при поглъщане се натрупва и в скелетната система. Радият е известен като радиоактивен елемент. Йоните на алкалоземните елементи (стронций, барий, калций) утаяват протеините, намаляват пропускливостта на клетъчната мембрана и уплътняват тъканите. Относно живак (Hg)И кадмий (Cd), след това, въпреки факта, че тези елементи се намират във всички органи и тъкани, същността на ефекта им върху тялото все още не е разпозната. Стронций (Sr)И барий (Ba)са сателити на калция и могат да го заменят в костите, образувайки депо.

Разлики в поведението на макро- и микроелементите в организма

Макроелементите са концентрирани, като правило, в един вид тъкан на жив организъм (съединителна тъкан, мускули, кости, кръв). Те представляват пластмасовия материал на основните поддържащи тъкани, осигуряват свойствата на цялата среда на тялото като цяло: поддържат определени стойности на pH, осмотично налягане, поддържат киселинно-алкалния баланс в необходимите граници и осигуряват стабилността на колоидните системи в тялото.

Микроелементите са неравномерно разпределени между тъканите и често имат афинитет към определен тип тъкан и орган. Така се натрупва цинк в панкреаса; молибден - в бъбреците; барий - в ретината на окото; стронций - в костите; йод – в щитовидната жлеза и др.

Съдържанието на макроелементи в организма е сравнително постоянно, но дори относително големи отклонения от нормата са съвместими с жизнените функции на тялото. Напротив, дори незначителни отклонения в съдържанието на микроелементи от нормата причиняват сериозни заболявания. Анализът на съдържанието на отделни микроелементи в органите и тъканите е чувствителен диагностичен тест, който позволява откриването и лечението на различни заболявания. По този начин намаляването на съдържанието на цинк в кръвната плазма е задължителна последица от инфаркт на миокарда. Намаляването на съдържанието на литий в кръвта е индикатор за хипертония.

Друга разлика в природата на макро- и микроелементите е, че макроелементите, като правило, са част от органичните съединения в тялото, докато микроелементите или образуват относително прости неорганични съединения, или са част от сложни (координационни) съединения като активни центрове. Академик К. Б. Яцимирски нарече комплексообразуващите микроелементи „организатори на живота“.

Видео урок 2: Строеж, свойства и функции на органичните съединения. Понятие за биополимери

Лекция: Химичен състав на клетката. Макро- и микроелементи. Връзката между структурата и функциите на неорганичните и органичните вещества

Химичен състав на клетката

Установено е, че клетките на живите организми постоянно съдържат около 80 химични елемента под формата на неразтворими съединения и йони. Всички те са разделени на 2 големи групи според тяхната концентрация:

макроелементи, чието съдържание не е по-ниско от 0,01%;

микроелементи – концентрация под 0,01%.

Във всяка клетка съдържанието на микроелементи е по-малко от 1%, а макроелементите съответно са повече от 99%.

Макронутриенти:

Натрият, калият и хлорът осигуряват много биологични процеси - тургор (вътрешно клетъчно налягане), поява на нервни електрически импулси.

Азот, кислород, водород, въглерод. Това са основните компоненти на клетката.

Фосфорът и сярата са важни компоненти на пептидите (протеините) и нуклеиновите киселини.

Калцият е в основата на всякакви скелетни образувания - зъби, кости, черупки, клетъчни стени. Също така участва в мускулната контракция и съсирването на кръвта.

Магнезият е компонент на хлорофила. Участва в протеиновия синтез.

Желязото е съставна част на хемоглобина, участва във фотосинтезата и определя работата на ензимите.

МикроелементиСъдържащи се в много ниски концентрации, те са важни за физиологичните процеси:

Цинкът е компонент на инсулина;

Мед – участва във фотосинтезата и дишането;

Кобалтът е компонент на витамин B12;

Йод – участва в регулацията на метаболизма. Той е важен компонент на хормоните на щитовидната жлеза;

Флуоридът е компонент на зъбния емайл.

Дисбалансът в концентрацията на микро и макроелементи води до метаболитни нарушения и развитие на хронични заболявания. Липсата на калций е причина за рахит, желязото е причина за анемия, азот е дефицит на протеини, йод е намаляване на интензивността на метаболитните процеси.

Нека разгледаме връзката между органичните и неорганичните вещества в клетката, тяхната структура и функции.

Клетките съдържат огромен брой микро и макромолекули, принадлежащи към различни химични класове.

Неорганични вещества на клетката

вода. Той съставлява най-голям процент от общата маса на живия организъм - 50-90% и участва в почти всички жизнени процеси:

терморегулация;

капилярни процеси, тъй като е универсален полярен разтворител, влияе върху свойствата на интерстициалната течност и скоростта на метаболизма. По отношение на водата всички химични съединения се делят на хидрофилни (разтворими) и липофилни (разтворими в мазнини).

Интензивността на метаболизма зависи от концентрацията му в клетката - колкото повече вода, толкова по-бързо протичат процесите. Загубата на 12% вода от човешкото тяло изисква възстановяване под наблюдението на лекар, при загуба на 20% настъпва смърт.

Минерални соли. Съдържа се в живи системи в разтворена форма (дисоцииран на йони) и неразтворен. Разтворените соли участват в:

пренос на вещества през мембраната. Металните катиони осигуряват "калиево-натриева помпа", променяйки осмотичното налягане на клетката. Поради това водата с разтворени в нея вещества се втурва в клетката или я напуска, отнасяйки ненужните;

образуването на нервни импулси от електрохимичен характер;

мускулна контракция;

съсирване на кръвта;

са част от протеините;

фосфатен йон – компонент на нуклеиновите киселини и АТФ;

карбонатен йон – поддържа Ph в цитоплазмата.

Неразтворимите соли под формата на цели молекули образуват структурите на черупките, черупките, костите и зъбите.

Органична клетъчна материя

Обща характеристика на органичните вещества– наличие на въглеродна скелетна верига. Това са биополимери и малки молекули с проста структура.

Основните класове, открити в живите организми:

Въглехидрати. Клетките съдържат различни видове от тях - прости захари и неразтворими полимери (целулоза). В процентно отношение техният дял в сухото вещество на растенията е до 80%, на животните - 20%. Те играят важна роля в поддържането на живота на клетките:

Фруктозата и глюкозата (монозахариди) се усвояват бързо от организма, включват се в метаболизма и са източник на енергия.

Рибозата и дезоксирибозата (монозахариди) са едни от трите основни компонента на ДНК и РНК.

Лактозата (принадлежи към дизахаридите) се синтезира от животинския организъм и е част от млякото на бозайниците.

Захарозата (дизахарид) е източник на енергия, произведена в растенията.

Малтоза (дизахарид) – осигурява покълването на семената.

Освен това простите захари изпълняват и други функции: сигнални, защитни, транспортни.
Полимерните въглехидрати са водоразтворим гликоген, както и неразтворима целулоза, хитин и нишесте. Те играят важна роля в метаболизма, изпълняват структурни, складови и защитни функции.

Липиди или мазнини.Те са неразтворими във вода, но се смесват добре помежду си и се разтварят в неполярни течности (тези, които не съдържат кислород, например - керосинът или цикличните въглеводороди са неполярни разтворители). Липидите са необходими на тялото, за да го снабдят с енергия - тяхното окисление произвежда енергия и вода. Мазнините са много енергийно ефективни - с помощта на 39 kJ на грам, освободени по време на окисляването, можете да вдигнете товар с тегло 4 тона на височина 1 м. Освен това мазнините осигуряват защитна и топлоизолационна функция - при животните дебелият й слой помага за запазване на топлината през студения сезон. Мазниноподобните вещества предпазват перата на водолюбивите птици от намокряне, осигуряват здрав лъскав вид и еластичност на козината на животните и изпълняват покривна функция върху листата на растенията. Някои хормони имат липидна структура. Мазнините са в основата на структурата на мембраните.

Протеини или протеини са хетерополимери с биогенна структура. Те се състоят от аминокиселини, чиито структурни единици са: аминогрупа, радикал и карбоксилна група. Свойствата на аминокиселините и техните разлики една от друга се определят от радикали. Поради своите амфотерни свойства те могат да образуват връзки помежду си. Един протеин може да се състои от няколко или стотици аминокиселини. Общо структурата на протеините включва 20 аминокиселини, техните комбинации определят разнообразието от форми и свойства на протеините. Около дузина аминокиселини се считат за незаменими - те не се синтезират в животинския организъм и доставката им се осигурява чрез растителна храна. В стомашно-чревния тракт протеините се разграждат на отделни мономери, които се използват за синтезиране на собствени протеини.

Структурни характеристики на протеините:

първична структура – ​​аминокиселинна верига;

вторична - верига, усукана в спирала, където между завоите се образуват водородни връзки;

третичен - спирала или няколко от тях, сгънати в глобула и свързани със слаби връзки;

Кватернерът не съществува във всички протеини. Това са няколко глобули, свързани с нековалентни връзки.

Силата на структурите може да бъде нарушена и след това възстановена, като протеинът временно губи своите характерни свойства и биологична активност. Само разрушаването на първичната структура е необратимо.

Протеините изпълняват много функции в клетката:

ускоряване на химичните реакции (ензимна или каталитична функция, всяка от тях отговаря за специфична единична реакция);
транспорт – пренос на йони, кислород, мастни киселини през клетъчните мембрани;

защитен– кръвни протеини като фибрин и фибриноген, присъстващи в кръвната плазма в неактивна форма, образуват кръвни съсиреци на мястото на раните под въздействието на кислород. Антителата осигуряват имунитет.

структурен– пептидите са част от или са в основата на клетъчни мембрани, сухожилия и други съединителни тъкани, коса, вълна, копита и нокти, крила и външна обвивка. Актинът и миозинът осигуряват мускулна контрактилна активност;

регулаторен– хормоналните протеини осигуряват хуморална регулация;
енергия - при липса на хранителни вещества тялото започва да разгражда собствените си протеини, нарушавайки процеса на собствената си жизнена дейност. Ето защо след дълъг период на глад тялото не винаги може да се възстанови без медицинска помощ.

Нуклеинова киселина. Има 2 от тях - ДНК и РНК. Има няколко вида РНК: информационна, транспортна и рибозомна. Открит от швейцареца Ф. Фишер в края на 19 век.

ДНК е дезоксирибонуклеинова киселина. Съдържа се в ядрото, пластидите и митохондриите. В структурно отношение това е линеен полимер, който образува двойна спирала от комплементарни вериги от нуклеотиди. Идеята за неговата пространствена структура е създадена през 1953 г. от американците Д. Уотсън и Ф. Крик.

Неговите мономерни единици са нуклеотиди, които имат фундаментално обща структура на:

фосфатни групи;

дезоксирибоза;

азотна основа (от групата на пурините - аденин, гуанин, пиримидините - тимин и цитозин.)

В структурата на полимерната молекула нуклеотидите се комбинират по двойки и допълващи се, което се дължи на различен брой водородни връзки: аденин + тимин - две, гуанин + цитозин - три водородни връзки.

Редът на нуклеотидите кодира структурните последователности на аминокиселините в протеиновите молекули. Мутацията е промяна в реда на нуклеотидите, тъй като ще бъдат кодирани протеинови молекули с различна структура.

РНК е рибонуклеинова киселина. Структурните характеристики на неговата разлика от ДНК са:

вместо тиминов нуклеотид - урацил;

рибоза вместо дезоксирибоза.

Трансфер РНК е полимерна верига, която е сгъната в равнина във формата на лист детелина, основната й функция е доставянето на аминокиселини до рибозомите.

Информационна (информационна) РНК постоянно се образува в ядрото, комплементарно на всеки участък от ДНК. Това е структурна матрица; въз основа на нейната структура протеинова молекула ще бъде сглобена върху рибозомата. От общото съдържание на РНК молекули този тип съставлява 5%.

Рибозомна- отговорен за процеса на съставяне на протеинова молекула. Синтезира се в ядрото. В клетката има 85%.

АТФ – аденозинтрифосфорна киселина. Това е нуклеотид, съдържащ:

3 остатъка от фосфорна киселина;

В резултат на каскадни химични процеси дишането се синтезира в митохондриите. Основната функция е енергията, една химична връзка в нея съдържа почти толкова енергия, колкото се получава при окисляването на 1 g мазнина.

Минералите участват в изграждането на човешкото тяло: те осигуряват структурата на костите и са регулатори на много физиологични процеси. Без тях е невъзможно нормалното функциониране на нервната, сърдечно-съдовата, храносмилателната и други системи. Те засягат защитните реакции на организма, неговия имунитет. Без тяхното участие не могат да възникнат процесите на хемопоеза и кръвосъсирване. Те влизат в състава на ензими и витамини, като активират тяхното действие.

Минералите се делят на макро- и микроелементи. Макроелементите, чието съдържание възлиза на десетки и стотици милиграми на 100 g продукт, включват калций, фосфор, магнезий, калий, натрий, хлор и сяра. Микроелементите се съдържат в продуктите в много малки количества, изразени във фракции от милиграми. Има 14 микроелемента, необходими за живота: желязо, мед, манган, цинк, кобалт, йод, флуор, хром, молибден, ванадий, никел, стронций, силиций и селен. Ролята и механизмът на участие в метаболизма са специфични за всяко вещество. Дългосрочната липса или излишъкът от минерали може да доведе до метаболитни нарушения и различни заболявания.

Минерали срещу атеросклероза

За профилактиката на атеросклерозата магнезият, калият, йодът, селенът, цинкът, хромът и някои други минерали са от особено значение. По-специално, йодът стимулира образуването на хормони на щитовидната жлеза, които активират разграждането на холестерола. Магнезият инхибира образуването на холестерол в организма, насърчава неговото разграждане и освобождаване. Калият оказва значително влияние върху състоянието на кръвообращението. Селенът е един от най-мощните антиоксиданти, защитава организма от свободните радикали и предотвратява образуването на кръвни съсиреци.

Между сърцето и бъбреците

В повечето случаи храненето напълно задоволява нуждите на организма от микроелементи и минерали. Отклоненията в храненето и влиянието на условията на околната среда обаче могат да доведат до развитие на различни заболявания. Например, разпространението на редица бъбречни и миокардни заболявания е свързано с твърдостта на водата (съдържанието на различни минерали и микроелементи в нея). При високо съдържание на минерали в питейната вода рискът от развитие на уролитиаза се увеличава. От друга страна, относителната липса на твърдост на водата увеличава вероятността от развитие на заболявания на сърдечния мускул.

Череп и кости

Калцият е необходим на тялото за образуване на костна тъкан. Липсата на този минерал води до недоразвитие на костите, което се проявява под формата на рахит при деца и загуба на твърдост на костите при възрастни. Балансът между абсорбцията на калций в червата и неговата екскреция може да бъде нарушен от „диета“, например диета с шоколад и кафе. Което води до загуба на калций от костите и повишена чупливост.

Основните източници на калций за хората са питейната вода, както и млякото и ферментиралите млечни продукти, в които колкото по-малко мазнини, толкова повече калций. Усвояването на калций в организма зависи от наличието на витамин D, който се произвежда в подкожната мастна тъкан в резултат на излагане на ултравиолетова радиация от слънцето. Има много доказателства, че при липса на слънчева радиация и съответния дефицит на витамин D (и следователно нарушение на калциевия метаболизъм) може да се развие рахит, при който тазът може да се деформира до такава степен, че родилният канал да се стесни до 60% от нормално. В този случай нормалното раждане става трудно, а в тежки случаи невъзможно. Има случаи, при които предишни процъфтяващи колонии са измрели поради рахитична деформация на таза, причинена от нарушен калциев метаболизъм поради дефицит на витамин D. Много групи от съвременното население на планетата също изпитват проблеми с регулирането на калциевия метаболизъм. В риск са юноши и млади жени от кавказката и монголоидната раса, които са особено податливи на метаболитни нарушения на витамин D.

Не мислете твърде високо за йода

Най-яркият пример за нарушение на метаболизма на микроелементите е йодният дефицит, широко разпространен в Русия. Йодът е част от хормона тироксин, синтезиран в щитовидната жлеза. Дефицитът на йод води до забавяне на растежа и нарушено формиране на скелета. При тежки случаи на йоден дефицит може да се развие изоставане във физическото (нанизъм) и умственото развитие (кретинизъм). 52 от 89 региона, които съставляват Руската федерация, се намират в зони с йоден дефицит. В тези райони, гуша и безплодие могат да се развият при популации, които не получават хранителни добавки с йод.

Дефицитът на йод (особено по време на вътрематочно развитие) води до забавяне на физическото и умственото развитие на децата и интелектуална деградация. Научните изследвания показват, че нивото на интелигентност на жителите на региони с хроничен йоден дефицит е с 10-15% по-ниско от това на населението на проспериращите райони. Нарушенията на метаболизма на йода могат да бъдат провокирани от специфични диети. Някои кръстоцветни растения, включително зеле и ряпа, съдържат така наречените гойтрогени. следователно хората, които редовно консумират тези зеленчуци, трябва да приемат повишени количества йод. Неблагоприятните ефекти от въздействието на гойтрогените са ясно видими в паметниците на древноруското изкуство: в героите на много руски икони може да се различи ясно увеличена щитовидна жлеза. Причината за това е, че зелето и ряпата са в основата на руската кухня до 17 век. Тази диета, съчетана с йоден дефицит, характерен за почвите в Централна Русия, доведе до широко разпространена гуша. Едва през 17-ти и 18-ти век, когато мобилността на руското население рязко се увеличи, обменът на продукти стана по-интензивен и картофите започнаха да заемат мястото на ряпата, честотата на лезиите на щитовидната жлеза започна да намалява. Днес, разбира се, проблемът не е толкова остър, но все пак повече от милиард и половина души на планетата живеят в региони, чиито почви са бедни на йод. Борбата с йодния дефицит в повечето страни се води централизирано. Най-простият и най-надежден начин е да „йодирате“ трапезната сол или други ежедневни продукти, като хляб.

Макроелементите са вещества, полезни за организма, дневната нужда за човек е 200 mg.

Недостигът на макроелементи води до метаболитни нарушения и дисфункция на повечето органи и системи.

Има една поговорка: ние сме това, което ядем. Но, разбира се, ако попитате приятелите си кога за последен път са яли например сяра или хлор, неизбежно ще получите изненадан отговор. Междувременно в човешкото тяло „живеят“ почти 60 химични елемента, чиито запаси ние, понякога без да осъзнаваме, попълваме от храната. И приблизително 96 процента от всеки от нас се състои само от 4 химически имена, представляващи група от макронутриенти. И този:

• кислород (65% във всяко човешко тяло);
• въглерод (18%);
• водород (10%);
• азот (3%).

Останалите 4 процента са други вещества от периодичната таблица. Вярно, те са значително по-малко и представляват друга група полезни хранителни вещества - микроелементите.

За най-често срещаните химични елементи-макроелементи е прието да се използва мнемоничното наименование CHON, съставено от главни букви на термините: въглерод, водород, кислород и азот на латински (Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen).

Природата е определила доста широки правомощия на макроелементите в човешкото тяло. Зависи от тях:

• образуване на скелета и клетките;
• ниво на pH на тялото;
• правилното транспортиране на нервните импулси;
• адекватност на химичните реакции.

В резултат на много експерименти беше установено: всеки ден човек се нуждае от 12 минерала (желязо, фосфор, йод, магнезий, цинк, селен, мед, манган, хром, молибден, хлор). Но дори тези 12 не могат да заменят функциите на хранителните вещества.

Почти всеки химичен елемент играе важна роля в съществуването на целия живот на Земята, но само 20 от тях са основните.

Тези елементи са разделени на:

• 6 основни биогенни елемента (представени в почти целия живот на Земята и често в доста големи количества);
• 5 второстепенни хранителни вещества (намерени в много живи същества в относително малки количества);
• микроелементи (основни вещества, необходими в малки количества за подпомагане на биохимичните реакции, от които зависи животът).

Сред хранителните вещества има:

• макроелементи;

Основните биогенни елементи или органогени са група от въглерод, водород, кислород, азот, сяра и фосфор. Второстепенните хранителни вещества са представени от натрий, калий, магнезий, калций и хлор.

Кислород (O)

Това е второто най-разпространено вещество на Земята. Той е компонент на водата и е известно, че съставлява приблизително 60 процента от човешкото тяло. В газообразна форма кислородът става част от атмосферата. В тази форма той играе решаваща роля за поддържането на живота на Земята, насърчавайки фотосинтезата (при растенията) и дишането (при животните и хората).

Въглерод (C)

Въглеродът също може да се счита за синоним на живот: тъканите на всички същества на планетата съдържат въглеродното съединение. В допълнение, образуването на въглеродни връзки допринася за производството на определено количество енергия, което играе важна роля в протичането на важни химични процеси на клетъчно ниво. Много съединения, които съдържат въглерод, се запалват лесно, освобождавайки топлина и светлина.

Водород (H)

Това е най-лекият и най-разпространен елемент във Вселената (особено под формата на двуатомен газ H2). Водородът е реактивен и запалим. Образува експлозивни смеси с кислорода. Има 3 изотопа.

Азот (N)

Елементът с атомен номер 7 е основният газ в земната атмосфера. Азотът се намира в много органични молекули, включително аминокиселини, които са компоненти на протеини и нуклеинови киселини, които образуват ДНК. Почти целият азот се произвежда в космоса - така наречените планетарни мъглявини, създадени от стареещи звезди, обогатяват Вселената с този макроелемент.

Други макронутриенти

калий (K)

(0,25%) е важно вещество, отговорно за електролитните процеси в организма. С прости думи: пренася заряд през течности. Това помага за регулиране на сърдечния ритъм и предава импулси към нервната система. Също участва в хомеостазата. Дефицитът на елемента води до сърдечни проблеми, включително сърдечна недостатъчност.

Калцият (1,5%) е най-разпространеното хранително вещество в човешкото тяло - почти всички запаси от това вещество са концентрирани в тъканите на зъбите и костите. Именно калцият е отговорен за мускулната контракция и регулирането на протеините. Но тялото ще "изяде" този елемент от костите (което е опасно за развитието на остеопороза), ако усети неговия дефицит в ежедневната диета.

Необходим за растенията за образуване на клетъчни мембрани. Животните и хората се нуждаят от този макроелемент, за да поддържат здрави кости и зъби. В допълнение, калцият играе ролята на "модератор" на процесите в цитоплазмата на клетките. В природата присъства в много скали (креда, варовик).

В човешкото тяло калций:

• повлиява нервно-мускулната възбудимост - участва в мускулната контракция (хипокалциемията води до гърчове);
• регулира гликогенолизата (разграждането на гликоген до състояние на глюкоза) в мускулите и глюконеогенезата (образуването на глюкоза от невъглехидратни образувания) в бъбреците и черния дроб;
• намалява пропускливостта на капилярните стени и клетъчните мембрани, като по този начин засилва противовъзпалителните и антиалергичните ефекти;
• насърчава съсирването на кръвта.

Калциевите йони са важни вътреклетъчни посланици, които влияят върху производството на инсулин и храносмилателни ензими в тънките черва.

Усвояването на Ca зависи от съдържанието на фосфор в организма. Метаболизмът на калция и фосфатите се регулира хормонално. Паратироидният хормон (паратиреоиден хормон) освобождава Ca от костите в кръвта, а калцитонинът (тиреоиден хормон) насърчава отлагането на елемента в костите, като по този начин намалява концентрацията му в кръвта.

магнезий (Mg)

Магнезият (0,05%) играе важна роля в структурата на скелета и мускулите.

Участва в повече от 300 метаболитни реакции. Типичен вътреклетъчен катион, важен компонент на хлорофила. Присъства в скелета (70% от общия брой) и в мускулите. Неразделна част от телесните тъкани и течности.

В човешкото тяло магнезият е отговорен за отпускането на мускулите, премахването на токсините и подобряването на притока на кръв към сърцето. Дефицитът на веществото нарушава храносмилането и забавя растежа, води до умора, тахикардия, безсъние и засилване на ПМС при жените. Но излишъкът от макронутриенти почти винаги води до развитие на уролитиаза.

Натрий (Na)

(0,15%) е електролитен елемент. Той помага за предаването на нервните импулси в тялото и също така е отговорен за регулирането на нивата на течности в тялото, предпазвайки от дехидратация.

Сяра (S)

Сярата (0,25%) се намира в 2 аминокиселини, които образуват протеини.

Фосфорът (1%) е концентриран предимно в костите. Но освен това съдържа молекулата АТФ, която осигурява на клетките енергия. Присъства в нуклеиновите киселини, клетъчните мембрани, костите. Подобно на калция, той е необходим за правилното развитие и функциониране на опорно-двигателния апарат. В човешкото тяло изпълнява структурна функция.

Хлор (Cl)

Хлорът (0,15%) обикновено се намира в тялото под формата на отрицателен йон (хлорид). Неговите функции включват поддържане на водния баланс в тялото. При стайна температура хлорът е отровен зелен газ. Силен окислител, лесно влиза в химични реакции, образувайки хлориди.

Ролята на макроелементите за човека

Макронутриент	Ползи за тялото	Последици от недостиг	Източници
калий	Неразделна част от вътреклетъчната течност, коригира баланса на алкали и киселини, подпомага синтеза на гликоген и протеини и влияе върху мускулната функция.	Артрит, мускулни заболявания, парализа, нарушено предаване на нервните импулси, аритмия.	Мая, сушени плодове, картофи, боб.
Укрепва костите, зъбите, насърчава мускулната еластичност, регулира съсирването на кръвта.	Остеопороза, гърчове, влошаване на косата и ноктите, кървене на венците.	Трици, ядки, различни сортове зеле.
Магнезий	Повлиява въглехидратната обмяна, намалява нивата на холестерола и дава тонус на организма.	Нервност, изтръпване на крайниците, скокове на налягането, болка в гърба, шията, главата.	Зърнени храни, боб, тъмнозелени зеленчуци, ядки, сини сливи, банани.
Натрий	Контролира киселинно-алкалния състав, подобрява тонуса.	Дисхармония на киселини и алкали в организма.	Маслини, царевица, зеленчуци.
Сяра	Насърчава производството на енергия и колаген, регулира съсирването на кръвта.	Тахикардия, хипертония, запек, болки в ставите, влошаване на състоянието на косата.	Лук, зеле, боб, ябълки, цариградско грозде.
Участва в образуването на клетки, хормони, регулира метаболитните процеси и функционирането на мозъчните клетки.	Умора, разсеяност, остеопороза, рахит, мускулни спазми.	Морски дарове, боб, зеле, фъстъци.
хлор	Повлиява производството на солна киселина в стомаха, участва в обмяната на течности.	Намалена стомашна киселинност, гастрит.	Ръжен хляб, зеле, зеленчуци, банани.

Целият живот на Земята, от най-големия бозайник до най-малкото насекомо, заема различни ниши в екосистемата на планетата. Но въпреки това почти всички организми са създадени химически от едни и същи „съставки“: въглерод, водород, азот, кислород, сяра и други елементи от периодичната таблица. И този факт обяснява защо е толкова важно да се грижим за адекватното попълване на основните макроелементи, защото без тях няма живот.