Макроэлементы в живых организмах. Макроэлементы в организме человека: роль и значение

Натрий. Обмен натрия тесно связан с обменом калия. Его содержание в организме составляет 0,08% общей массы. Некоторое количество гидрокарбоната натрия секретируют слюнные и поджелудочная железы. Он и создает необходимую реакцию среды для процессов пищеварения в ротовой полости и кишечнике. Натрий поступает в ор­ганизм в основном в виде хлорида натрия. Основная масса натрия сосредотачивается в плазме крови, лимфе, ликворе и других биоло­гических жидкостях в виде хлоридов, гидрокарбонатов, фосфатов и т. д. Богаты натрием кожа, легкие, мозг.

Большая часть натрия всасывается в тонкой кишке, а также в желудке и толстой кишке. Натрий проникает через стенку кишок против градиента концентрации с участием специальных переносчиков. 90-95% поглощенного натрия выделяется с мочой, 5-10% - с калом и потом. Обмен натрия в организме регулируется альдостероном.

Натрий- основной катион внеклеточной жидкости (135-155 ммоль/л плазмы крови) - практически не поступает в клетки, и следовательно, определяет осмотическое давление плазмы и интерстициальной жидкости. При потере натрия появляется «осмотически свободная» вода, часть которой может перемещаться в клетки вследствие разницы осмотического давления (осмотический градиент), что приводит к набуханию клеток. Часть воды выводится почками. В конечном счете, то и другое уменьшает объем внеклеточного водного сегмента, в том числе и объем крови. Избыток натрия вызывает задержку дополнительного количества воды, увеличивающего внеклеточное пространство, к формированию отеков.

Косвенно ионы натрия участвуют в регуляции кислотно-щелочного состоя­ния через бикарбонат и фосфатную буферную систему. Ионы натрия в известной мере определяют степень нервно-мышечной возбудимости.

Ферментативные процессы в митохондриях и ядре могут происходить только при наличии натрия. Ионы натрия активи­зируют амилазу, фруктокиназу, холинэстеразу и тормозят дей­ствие фосфорилазы.

Одной из самых распространенных систем активного пере­носа является (Na + + K +) - АТФ-аза, т. е. фермент, активность которого зависит от присутствия в среде ионов Na + и К + . Эта система локализована в клеточной мембране и обеспечивает выведение из клетки ионов натрия и замену их на ионы калия или такие метаболиты, как аминокислоты, углеводы и др.

Названная выше система действует в две стадии: внутри клетки под влиянием ионов Na + осуществляется фосфорилирование фермента-переносчика за счет использования внутрикле­точной АТФ и последующее присоединение к нему Na + . Во вто­рой стадии фосфорилированный фермент гидролизуется с осво­бождением ионов Na + на внешней стороне мембраны. Вместо натрия в клетку поступают ионы К + , а в других случаях - ами­нокислоты и глюкоза. Описанная система активного транспорта веществ получила название «натриевого насоса». Таким обра­зом, ионы Na + - играют существенную роль при транспорте раз­личных метаболитов из окружающей среды в клетки.

Избыток натрия в организме, в равной мере, как и его не­достаток, вызывает серьезные нарушения обмена веществ, в основе которых лежит угнетение ряд ферментов. Одним из признаков повышенного содержания натрия в организме является хрупкость сосудов, а также гидратация тканей, их отечность.

Гипонатриемия возникает при недостатке натрия в рационе, усиленной работе, диабете. К этому приводят обильные вливания глюкозы, большая задержка воды при некоторых заболеваниях почек (нефрит, тубулярный нефроз) или чрезмерно усиленная секреция вазопрессина при острых и хронических заболеваниях мозга.

Первичное следствие гипонатриемии - снижение осмотического давления внеклеточной жидкости, которое выравнивается вторично за счет перехода воды из внеклеточного во внутриклеточное пространство.

Гипернатриемия возникает при уменьшении реадсорбции натрия в по­чечных канальцах и нарушении инкреции альдостерона или анти­диуретического гормона гипофиза. Развиваются отеки в тканях. Эти явления наблюдаются при нефритах, циррозах печени, мио- и пе­рикардитах.

Калий. Его содержание в организме животных достигает 0,22-0,23% общей массы. Калий участвует в поддержании осмоти­ческого давления внутри клетки, передаче нервного импульса, регуляции сокращений сердечной и других мышц, входит в состав бу­ферных систем крови и тканей, поддерживает гидратацию ионов и коллоидных частиц, активирует деятельность многих ферментов (АТФ-азы, пируват- и фруктокиназ и др.), является составной частью натрий-калиевого насоса клетки. Калием богаты ботва кор­мовой свеклы, трава луговая, клевер, картофель, соевый шрот, от­руби пшеничные.

Больше всего калия сосредоточено в тканях печени, почек, ко­жи, мышц и нервной системы. Калий в основном сосредоточен в клетках (540-620 мг%), мало его в межклеточной жидкости (15,5-21 мг%). Находится в виде солей - хлоридов, фосфатов, карбонатов и сульфатов, в ионизированном состоянии и в связи с белками или другими органическими соединениями.

Калий относится к числу внутриклеточных элементов, где одним из его назначений является обеспечение внутриклеточ­ного осмотического давления. В целом ионы К + повышают скорость аэробного и угнетают анаэробное окисление углеводов. Ионы калия вместе с ионами натрия участвуют в процессе передачи нервного воз­буждения с нерва на иннервируемый орган, а также между нейронами. При этом они обеспечивают образование медиато­ров (ацетилхолина) на нервных окончаниях, а также в форми­ровании соответствующей реакции иннервируемой ткани на воздействие медиатора. Он необходим для активирования ферментов, катализирующих заключительные этапы синтеза белков. Растения и бактерии могут использовать аммиак для синтеза белков только при наличии определенного количества калия и фосфора.

В природе калия достаточно много и практически недоста­точность его у животных не наблюдается.

Преобладающая часть калия выводится почками (небольшая - с потом и калом). Повышение концентрации калия выше 6,5 ммоль/л плазмы - угрожающее, выше 7,5 до 10,5 - токсично, а выше 10,5 ммоль/л - смертельно.

Обмен калия в организме регулируется минералокортикостероидами коры надпочечников. Гиперкалиемия наблюдается при усиленном распаде тканей, травмах, инфекциях, нарушениях ре­гуляции со стороны надпочечников. При этом угнетаются реакции гликолиза, клеточное дыхание, окислительное фосфорилирование, возбудимость, наступает интоксикация.

Кальций. На долю кальция приходится почти треть всех минеральных веществ организма (1,9% общей массы тела). 97% кальция сосредоточено в скелете,где он образует кристаллы гидроксилапатита. Эти кристаллы располагаются на поверхности нитей коллагена и между ними, создавая большую поверхность раздела для обмена. На кристаллах гидроксилапатита могут адсорбироваться карбонаты, цитраты и другие минералы.Кальций в небольших количествах содержится в плазме крови (10-15 мг %) и клетках, причем часть его находится в ионизированной форме, а другая образует комплексы с белка­ми и мембранными структурами клеток. Кальцием богаты люцерна, ботва сахарной свеклы, пастбищ­ная трава и рыбная мука.

Всасывание кальция происходит преимущественно в тонкой кишке. Интенсивность всасывания зависит от содержания кальция в кормах, потребности животных и наличия витамина D. ВитаминDявляется составной частью белкового переносчика - кальций связующего протеина, выполня­ющего при всасывании три функции: стимулятора диффузии, носи­теля и концентратора. Всасывание происходит в два этапа - по­глощение кальция клетками кишечного эпителия и транспортиро­вание его к серозной оболочке. 40% кальция организма связано с альбуминами крови, которые участвуют в транспортировании каль­ция к тканям и клеткам.

Кальций участвует в регуляции порозности эндотелия сосудов, в создании структуры костной ткани, в процессах свертывания кро­ви. Он снижает возбудимость нервной системы, стимулирует де­ятельность сердечной мышцы, понижает проницаемость клеточных мембран, уменьшает способность коллоидов связывать воду, участ­вует в регуляции деятельности многих ферментов. Так, кальций является ингибитором енолазы и дипептидазы, активатором лецитиназы и актомиозин-АТФ-азы. При недостатке в рационе кальция возникает гипокальцемия. Она сопровождается гиперфосфатемией, повышением проницаемости клеточных мембран, остеопорозом, ломкостью и искривлением костей, остеомаляцией, рахитом, судо­рогами.

Обмен кальция в организме регулируется паратгормоном и кальцитонином. Избыток кальция из организма выделяется с ка­лом (в основном путем секреции слизистых оболочек кишок) и мо­чой.

Фосфор. Фосфор - один из распространенных элементов органического мира. В организме животных встречаются как минеральные (различные фосфорнокислые соли), так и органи­ческие соединения фосфора. Одно из таких веществ - гидроксиапатит - основное минеральное соединение костной ткани. В среднем в костях млекопитающих 30 % золы, в составе ко­торой 36 % кальция, 17 % фосфора и 0,8 % магния. Фосфор костей составляет 70-85 % от общего количества этого эле­мента в организме.

Содержание фосфора в организме животного в сред­нем составляет 1% общей массы. В тканях животных обычны соединения пятивалентного фос­фора в виде фосфатов. В организме животного фосфор является составной частью костей и зубов, компонентом нуклеино­вых кислот, фосфопротеидов и фосфатидов(белки мозга, казеиноген, фосфорилаза, ви­теллин, фосвитин и др.), входит в состав буфер­ных систем и коферментов (НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, HS-KoA, пиридоксальфосфат и др.), макроэргических фосфатов (АТФ, ЦТФ, ГТФ, УТФ, креатинфосфат) посредника при гормональной регуля­ции (циклическая - 3"5"-АМФ) и активатора углеводов, амино­кислот и продуктов омыления жиров в процессе их окисления (глюкозо-6-фосфат, глицерофосфат, 3-фосфоглицериновая кис­лота и др.).

Всасывается фосфор в проксимальном участке тонкой кишки. У молодых животных практически всасывается весь фосфор молока или минеральной подкормки. Для всасывания фосфора необхо­димо присутствие ионов Са 2+ и, по-видимому, К + в химусе. Выделяется с мочой, калом и потом (у жвач­ных в основном с калом).

Обмен фосфора в организме регулируется паратгормоном, час­тично- половыми гормонами. При недостатке фосфора в кор­мах, нарушении соотношения Са: Р или заболеваниях паращитовидной железы возникает рахит, остеомаляция, остеопороз и фиброзный остит.

Магний. Подобно кальцию магний широко распространен в природе и попадает в организм с кормом и водой. Много магния содержится в рисовых отрубях, ботве кормовой свеклы, морковной ботве, подсолнечниковом шроте.

В организме большая часть магния концентрируется в костях, где его содержание достигает 0,1 %. Самая высокая концентрация магния в дентине зубов - около 0,8 %. Остальные ткани содержат примерно одинаковое количество магния {0,005-0,015%). Магний составляет около 0,05% общей массы жи­вотного. В отличие от кальция он является преиму­щественно внутриклеточным компонентом. Соотношение внут­риклеточного магния к внеклеточному составляет 10: 1.

Всасывание магния происходит в желудке и двенадцатиперст­ной кишке. По-видимому, для кальция и магния существует одна и та же система всасывания. Лучше всего всасывается магний молока (у телят - до 90% общей массы). Несколько хуже всасывается магний в виде солей MgSO 4 -7H 2 O и MgCO 3 , добавля­емых в корма в качестве подкормки. В крови находится в виде ио­нов, солей и соединений с альбуминами и глобулинами. Депониру­ется в печени, затем поступает в мышечную и костную ткани. Магний - антагонист кальция. Выделяется с мочой, калом и потом в виде солей.

В основном магний сосредоточен в скелете и мягких тка­нях. Магний входит в состав костей и зубов, участвует в функцио­нировании нервно-мышечного аппарата и иммунобиологических процессах, является составной частью и активатором многих фер­ментов (АТФ-азы мышц, АХЭ, фосфатаз), «регулятором» окисли­тельного фосфорилирования и др. Магний обеспечивает сохранность уникальной струк­туры митохондрий и осуществление в них сопряжения окисле­ния с фосфорилированием.

При недостатке магния в кормах и воде у животных возникает травяная тетания или гипомагнезия, которая проявляется в мышеч­ном подергивании, замедлении роста, нарушении нервно-мышечной деятельности. У лактирующих коров явление гипомагнезиемии может раз­виваться в весенне-летний период при переводе их на кормле­ние зеленой массой.

Хлор. Хлор составляет около 0,08% общей массы животного. Хлор содержится в виде анионов солей (натрия, ка­лия, кальция, магния и др.) во всех жидкостях животных. Ани­оны хлора вместе с катионами натрия и калия поддерживают осмотическое давление плазмы и других жидкостей. Переме­щаясь свободно через мембраны клеток, анионы хлора обеспе­чивают динамическое равновесие Н-ионов в клетках и окружа­ющей их среде. Хлориды используются слизистой желудка для секреции соляной кислоты. Является активатором амилазы и полипептидазы. Всасывается хлор главным образом в тонкой кишке. Концентрируется во вне­клеточных жидкостях (до 85%), внутри клеток хлор в основном со­средоточен в эритроцитах. Больше всего хлора содержится в сы­воротке крови. В организме в среднем удерживается 31% потреб­ленного хлора. Избыток хлора выделяется с мочой, калом и потом.

Обмен хлора в организме регулируется минералокортикоидами коры надпочечников.

Сера. Содержание серы в организме животного колеблется от 0,08 до 0,5% общей массы. Много серы содержится в рапсовом шроте, ботве кормовой свеклы, дрож­жах, рыбной муке. В организме животных сера преимущественно пред­ставлена восстановленной формой (сульфидная сера) в составе аминокислот и абсолютного большинства белков. Особенно много серы в белках покровных тканей и их дериватов - эпи­телий, шерсть, волосы, копыта, рога, перья. Кроме того сера - составная часть глутатиона, коэнзима А, витаминов, мукополисахаридов, некоторых желчных кислот, сульфатидов, парных соединений и др.

Поступает с кормами в виде органических (белков, аминокис­лот, витаминов) и неорганических (сульфатов) соединений. Из неорганических соединений сульфат-ионы сразу же всасываются кишками. Часть серы усваивается бактерия­ми пищевого канала (особенно в преджелудках жвачных) и пере­водится в органическую. Органические серосодержащие соедине­ния (белки, пептиды) организм усваивает после предварительного расщепления в пищевом канале. Часть поступившей с кормами се­ры накапливается в организме в виде биологически активных ве­ществ.

Сера участвует в биосинтезе кератинов шерсти, принимает уча­стие в образовании многих белков, гормонов, хондроитинсерной и таурохолевой кислот. Некоторая часть серы подвергается окислению, превращаясь в серную кислоту, которая используется клетками печени для нейтрализации токсических продуктов (индол, скатол) в виде парных соединений - фенолсерной кислоты, животного индикана. Из организма сера выводится с мочой, калом, потом (у овец - с жиропотом) в виде сульфатов или эфиров с фенолами. Сера у жвачных животных может использоваться много­кратно. Так, значительная ее часть выделяется в желудочно-кишечный тракт вместе с пищеварительными соками и поглощается бактериями, которые включают ее во вновь синтезируе­мые в преджелудках аминокислоты. Затем после переваривания бактерий ранее синтезированные ими аминокислоты освобож­даются, всасываются в кровь и идут на построение тканевых белков и других целей.

При недостатке серы наблюдается потеря аппетита, выпадение шерсти, слюно- и слезотечение и др.

Железо. Широко распространенный в природе элемент, имеющий большое биологическое значение. В организме животных железо содержится в сравнительно небольшом количестве – примерно 0,005 % от живой массы. Из этого количества 20-25% железа является резервным, 5-10% входит в состав миоглобина, около 1% содержится в дыхательных ферментах, катализирующих процессы дыхания в клетках и тканях. Данный химический элемент входит в состав более 70 различных ферментов. Почти половина ферментов и кофакторов цикла Кребса либо содержат железо, либо нуждаются в его присутствии.

Железосодержащие биомолекулы выполняют четыре основные функции: 1) транспорт электронов (цитохромы, железосеропротеиды); 2) транспорт и депонирование кислорода (гемоглобин, миоглобин, эритрокупреин и т.д.); 3) участие в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов (оксидазы, гидроксилазы, супероксиддисмутазы и др.); 4) транспорт и депонирование железа (сидерофилины, к которым относятся трансферрин, лактоферрин, ферритин, гемосидерин, сидерохромы). Таким образом, железо активно участвует в составе многочисленных соединений, в различных метаболических процессах, а в некоторых из них играет ключевую роль.

Первым и непременным условием поддержания баланса железа в организме на определенном физиологическом уровне является адекватное поступление этого элемента в организм с кормом. Усвояемость железа зависит от возраста животного, степени обеспеченности организма железом, от состояния пищеварительной системы, вида потребляемого корма, состава рациона и присутствия других минеральных веществ. На всасывание железа также оказывает влияние гипоксия, снижение запасов железа в организме, активация эритропоэза и болезни желудочно-кишечного тракта.

Из желудочно-кишечного тракта всасывается только ионизированное железо, причем лучше всего в виде двухвалентного иона. Всасывание происходит главным образом в тонком кишечнике (особенно в двенадцатиперстной кишке) за счет активного транспорта и, возможно, путем диффузии. Содержащийся в слизистой оболочке кишечника белок апоферритин связывает часть всасывающегося железа, образуя с ним комплекс – ферритин. После прохождения кишечного барьера железо в сыворотке крови вступает в связь с β 1 -глобулином (трансферрином).

В виде комплекса с трансферрином железо поступает к различным тканям, где вновь освобождается. В костном мозге оно включается в построение гемоглобина. В тканевых депо железо находится в связанном состоянии (в виде ферритина и гемосидерина).

При разрушении эритроцитов часть гемоглобина распадается с образованием билирубина и гемосидерина, которые также служат резервной формой железа. Выводится железо пищеварительным трактом, почками и потовыми железами.

Наиболее часто встречается дефицит железа. Проблема дефицита железа наиболее актуальна для молодняка, особенно для новорожденных животных и животных подсосного периода. Одной из причин развития железодефицитных состояний у молодняка является то, что запасы железа у новорожденных животных незначительные, поэтому в результате усиленного роста животных потребности в железе превышают его поступление с молозивом и молоком матери. Другой причиной развития анемии у молодняка являются желудочно-кишечные заболевания, при которых происходит нарушение процессов всасывания соединений железа. Также в этиологии алиментарной анемии некоторую роль играет недостаточная обеспеченность организма животных белком, фолиевой кислотой, медью, кобальтом, цинком, марганцем и витамином В 12 . Причем последний принимает непосредственное участие в эритропоэзе.

При дефиците железа у молодняка отмечается снижение уровня гемоглобина и активности железосодержащих ферментов, количества эритроцитов, РНК в лимфоцитах, а также гамма-глобулиновой фракции белка в сыворотке крови. Поэтому при недостатке железа нарушается дыхательная функция крови, что ведет к кислородному голоданию тканей, снижению энергии роста и устойчивости животных к другим заболеваниям.

Но если в натуральных продуктах их соотношение сбалансировано, то в фармацевтических витаминных комплексах баланс часто нарушен. Ниже вы узнаете, какие функции выполняют макро- и микроэлементы, и каково их значение для организма.

Какие функции выполняют макро- и микроэлементы в организме?

Существенное влияние на усвоение витаминов в организме человека оказывают минеральные вещества – макроэлементы и микроэлементы.

Макроэлементы - это элементы, количества которых имеются в клетке в значительных концентрациях (целые и десятые доли процентов). К макроэлементам относят: водород, кислород, азот и углерод, кальций, серу, фосфор, натрий, калий, хлор, магний.

Микроэлементы содержатся в клетке в низких концентрациях (сотые и тысячные доли процента и ниже). Всего в клетке насчитывается более 30 микроэлементов. В их числе - алюминий, железо, медь, марганец, цинк, кобальт, стронций, йод, селен, бром, фтор, бор, мышьяк и др.

Функции макро- и микроэлементов очень многообразны. Они влияют на стабильность коллоидных соединений, активность ферментов, осмотическое давление жидкостей организма и на ряд других физиологических процессов.

Ниже перечислены главные функции макро- и микроэлементов в человеческом организме.

Водород, кислород, азот и углерод - это основные химические элементы, из которых построены белки, жиры, углеводы.

Ионы водорода определяют кислотность среды биологических растворов.

Кальций, фосфор и магний являются важным строительным материалом для костной ткани.

Кальций также необходим для мышечного сокращения, передачи нервного импульса через синапсы. Он является одним из факторов свертывающей системы крови.

Сера входит в состав аминокислот и ряда биологически активных веществ.

Йод играет важную роль в гуморальной регуляции функций организма, так как входит в состав гормонов щитовидной железы.

Железо входит в состав гемоглобина (обеспечивает реализацию его транспортной функции).

Железо, цинк и кобальт содержатся в некоторых ферментах и витаминах.

С ионами натрия, калия, хлора связано возникновение и проведение нервных импульсов в нервной системе.

Калий особенно необходим для нормальной работы сердечной мышцы.

Хлор также входит в состав соляной кислоты желудочного сока.

Фтор входит в состав эмали зубов.

Зная о функциях макро- и микроэлементов в организме человека, помните, что в любой пище имеется тесная взаимосвязь между витаминами и минеральными веществами. В натуральных продуктах баланс между и минералами соблюдается самой природой. А вот вопрос о том, как взаимосвязаны свойства витаминов, макро- и микроэлементов в синтетических витаминных комплексах, наукой еще недостаточно изучен. Некоторые специалисты, например, настаивают на том, что витаминные комплексы не должны содержать минеральные вещества и микроэлементы, поскольку они ухудшают усвоение и всасывание витаминов. Но, с другой стороны, недостаток или избыток макро- и микроэлементов приводит к серьезным нарушениям обменных процессов в организме, в том числе обмена витаминов. В общем, учитывая функции в организме микро- и макроэлементов, дебаты на тему «Витамины и минералы - враги или друзья?» продолжаются.

Макроэлементы — это вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека. Они должны поступать с пищей в количестве от 25 граммов. Макроэлементы — это простые химические могут быть как металлы, так и неметаллы. Однако они необязательно должны поступать в организм в чистом виде. В большинстве случаев макро- и микроэлементы поступают с пищей в составе солей и других химических соединений.

Макроэлементы — это какие вещества?

В организм человека должно поступать 12 макроэлементов. Из них четыре называют биогенными, так как их количество в организме наибольшее. Такие макроэлементы — это основа жизни организмов. Из них состоят клетки.

Биогенные

К макроэлементам относятся:

• углерод;
• кислород;
• азот;
• водород.

Их называют биогенными, так как они являются основными составляющими живого организма и входят в состав почти всех органических веществ.

Другие макроэлементы

К макроэлементам относятся:

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

Их количество в организме меньше, чем биогенных макроэлементов.

Что такое микроэлементы?

Микро- и макроэлементы отличаются тем, что микроэлементов организму необходимо меньше. Чрезмерное поступление их в организм оказывает негативное влияние. Однако и их недостаток также вызывает заболевания.

Вот список микроэлементов:

• железо;
• фтор;
• медь;
• марганец;
• хром;
• цинк;
• алюминий;
• ртуть;
• свинец;
• никель;
• молибден;
• селен;
• кобальт.

Некоторые микроэлементы при превышении дозировки становятся чрезвычайно токсичными, например ртуть и кобальт.

Какую роль эти вещества выполняют в организме?

Рассмотрим функции, которые выполняют микроэлементы и макроэлементы.

Роль макроэлементов:

Функции, выполняемые некоторыми микроэлементами, до сих пор не до конца изучены, так как чем меньше элемента присутствует в организме, тем сложнее определить процессы, в которых он принимает участие.

Роль микроэлементов в организме:

Макроэлементы клетки и ее микроэлементы

Рассмотрим ее химический состав в таблице.

В какой еде есть нужные организму элементы?

Рассмотрим в таблице, в каких продуктах содержатся макро- и микроэлементы.

Теперь вы знаете практически все о макро- и микроэлементах.

Для обеспечения оптимальной деятельности организма в нем присутствуют различные минералы. Они разделены на две категории. Макроэлементы присутствуют в объеме большем - 0,01%, а микроэлементов содержится меньше 0,001%. Однако вторые, несмотря на такую концентрацию, имеют особую ценность. Далее разберемся, какие присутствуют микроэлементы в организме человека, что это такое и для чего они нужны.

Общие сведения

Роль микроэлементов в организме человека достаточно велика. Эти соединения обеспечивают нормальное течение почти всех биохимических процессов. Если содержание микроэлементов в организме человека находится в пределах нормы, то все системы будут функционировать стабильно. Согласно статистике, около двух миллиардов людей на планете страдают от дефицита этих соединений. Недостаток микроэлементов в организме человека приводит к умственной отсталости, слепоте. Многие младенцы при дефиците минералов погибают, едва появившись на свет.

Значение микроэлементов в организме человека

Соединения прежде всего отвечают за формирование и развитие ЦНС. Роль микроэлементов в организме человека распределяется и на уменьшение числа наиболее распространенных внутриутробных нарушений при образовании сердечно-сосудистой системы. Каждое соединение оказывает влияние на определенную область. Немаловажным является значение микроэлементов в организме человека при формировании защитных сил. Например, у людей, которые получают минералы в необходимом количестве, многие патологии (кишечные инфекции, корь, грипп и прочие) протекают гораздо легче.

Основные источники минералов

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. Основные микроэлементы в организме человека - это бром, бор, ванадий, йод, железо, марганец, медь. В обеспечении жизнедеятельности участвуют кобальт, никель, молибден, селен, хром, фтор, цинк. Далее рассмотрим подробнее, как действуют эти микроэлементы в организме человека и их значение для здоровья.

Бор

Данный элемент присутствует практически во всех тканях и органах человека. Больше всего бора обнаруживается в костях скелета, зубной эмали. Элемент оказывает благоприятное влияние на весь организм, в целом. За счет него работа эндокринных желез становится более стабильной, формирование скелета - более правильным. Кроме того, повышается концентрация половых гормонов, что имеет особое значение для женщин в период климакса. Бор присутствует в сое, гречке, кукурузе, рисе, свекле, бобовых. При недостатке данного элемента отмечаются гормональные сбои. У женщин это чревато развитием таких патологий, как остеопороз, миома, рак, эрозии. Высок риск появления мочекаменной болезни и нарушений в работе суставов.

Бром

Этот элемент оказывает влияние на правильную активность щитовидной железы, участвует в функционировании ЦНС, усиливает процессы торможения. К примеру, у человека, принимающего препарат, содержащий бром, снижается половое влечение. Этот элемент присутствует в таких продуктах, как орехи, бобовые, зерновые. При дефиците брома в организме нарушается сон, снижается уровень гемоглобина.

Ванадий

Этот элемент принимает участие в регулировании деятельности сосудов и сердца. Ванадий способствует стабилизации концентрации холестерина. Это, в свою очередь, снижает вероятность возникновения атеросклероза, а также уменьшаются опухоли и отечность. Элемент нормализует работу печени и почек, способствует улучшению зрения. Ванадий участвует в регулировании в крови глюкозы и гемоглобина. Элемент присутствует в злаковых, редисе, рисе, картофеле. При дефиците ванадия повышается концентрация холестерина. Это чревато развитием атеросклероза и сахарного диабета.

Железо

Этот микроэлемент является одним из компонентов гемоглобина. Железо отвечает за формирование кровяных телец и участвует в клеточном дыхании. Этот элемент присутствует в горчице, тыквенных семечках, гранате, кунжуте, яблоках, лесных орехах, морской капусте. Состояние клеток кожи, ротовой полости, кишечника и желудка напрямую зависит от концентрации железа. При недостатке этого элемента отмечается быстрая утомляемость, ухудшение состояния ногтевых пластин. Кожа при этом становится сухой, грубеет, во рту часто пересыхает, развивается анемия. В некоторых случаях могут изменяться вкусовые ощущения.

Йод

Этот микроэлемент принимает участие в выработке тироксина - гормона щитовидной железы. В ней присутствует большая часть (порядка 15 из 25 мг) йода. Если этого элемента будет в организме достаточно, то работа простаты, яичников, печени, почек будет проходить без нарушений. Йод присутствует в пшенице, молочных продуктах, шампиньонах, водорослях, ржи, фасоли, шпинате. При дефиците элемента отмечается увеличение щитовидки (зоб), мышечная слабость, замедление в развитии умственных способностей, дистрофические изменения.

Кобальт

Этот элемент является составной частью процесса образования кровяных клеток. Кобальт принимает участие в формировании витамина В 12 и производстве инсулина. Элемент присутствует в бобовых, сое, груше, соли, манной крупе. При дефиците кобальта может начаться анемия, человек быстрее утомляется и все время хочет спать.

Марганец

Данный элемент отвечает за состояние костей, репродуктивной функции, участвует в регулировании деятельности ЦНС. Благодаря марганцу повышается потенция, под его воздействием активнее проявляются рефлексы мускулатуры. Элемент способствует снижению нервного напряжения и раздражения. Марганец присутствует в имбире, орехах. При дефиците элемента нарушается процесс окостенения скелета, начинают деформироваться суставы.

Медь

В большом количестве этот элемент обнаруживается в печени. Медь является компонентом меланина, принимает участие в выработке коллагена и пигментации. С помощью меди процесс усвоения железа проходит гораздо лучше. Элемент присутствует в подсолнухе, морской капусте, кунжуте, какао. При дефиците меди наблюдается анемия, снижение веса, облысение. Также уменьшается уровень гемоглобина, начинают развиваться дерматозы разной природы.

Молибден

Этот элемент является основой фермента, участвующего в утилизации железа. Данный процесс предотвращает развитие анемии. Молибден присутствует в соли, зерновых, бобовых. Последствия дефицита элемента в организме на сегодня изучены недостаточно.

Никель

Участвует в формировании кровяных клеток и насыщении их кислородом. Никель также регулирует жировой обмен, гормональный уровень, понижает артериальное давление. Элемент присутствует в кукурузе, груше, сое, яблоках, чечевице и прочих бобовых.

Селен

Этот элемент - антиоксидант. Он препятствует росту аномальных клеток, тем самым предупреждая возникновение и распространение рака. Селен обеспечивает защиту организма от негативного действия тяжелых металлов. Он необходим для выработки белков, нормальной и стабильной работы щитовидки и поджелудочной железы. Селен присутствует в составе семенной жидкости, а также поддерживает детородную функцию. Микроэлемент содержится в пшенице и ее зародышах, семечках подсолнуха. При его дефиците повышается риск развития аллергий, дисбактериоза, рассеянного склероза, инфаркта.

Фтор

Этот элемент участвует в формировании зубной эмали и ткани. Элемент присутствует в просе, орехах, тыкве, изюме. При дефиците фтора наблюдается постоянный кариес.

Хром

Данный микроэлемент оказывает влияние на ускоренное формирование инсулина. Хром также улучшает углеводный обмен. Микроэлемент присутствует в свекле, редисе, персике, сое, грибах. В случае дефицита хрома отмечается ухудшение состояния волос, ногтей, костей.

Цинк

Этот микроэлемент регулирует множество важных процессов в организме. К примеру, он участвует в метаболизме, работе репродуктивной системы, формировании клеток крови. Цинк присутствует в кунжуте. При его дефиците появляются человек быстро утомляется, становится подвержен аллергиям и инфекционным патологиям.

Совместимость с витаминами

В процессе усвоения микроэлементов происходит их взаимодействие с разными соединениями, в том числе, поступающими извне. В этом случае имеют место различные комбинации. Одни из них обладают благотворным воздействием на другие - способствуют взаимному разрушению, а третьи отличаются нейтральным влиянием друг на друга. В таблице, представленной ниже, можно увидеть совместимые витамины и микроэлементы в организме человека.

Таблица 1

В следующей таблице указаны несовместимые соединения и микроэлементы в организме человека.

Таблица 2

В существующих сегодня мультивитаминных и минеральных комплексах присутствуют те или иные сочетания в определенных пропорциях. В случае необходимости принимать такого рода препараты следует предварительно проконсультироваться с доктором и внимательно прочитать аннотацию. Не стоит забывать, что влияние микроэлементов на организм человека может быть не только положительным. При неграмотном приеме препаратов вероятны серьезные последствия.

Важнейшие макроэлементы известны всем с раннего детства. Это кальций и магний, фосфор и хлор, калий, сера и многие другие. Макроэлементы клетки отвечают за её осмотическое внутреннее давление, наполненность митохондрии питательными и энергетическими веществами. Все макроэлементы в организме должны находиться в сбалансированном состоянии, в противном случае они мешают работе друг друга. Некоторые макроэлементы в организме человека отвечают за работу сердца, точнее за его сократительную функцию. Это кальций, магний и калий. При нормальном содержании этих макроэлементов в организме человека не бывает нарушений сердечного ритма и не развиваются ишемии. Про макроэлементы и их значение в организме можно прочитать на этой странице, где приведены основные вещества. В материале подробно рассмотрены макроэлементы в организме человека и их значение для повседневной жизнедеятельности всех органов и систем.

Список основных химических макроэлементов

Основные макроэлементы – это кальций, магний, калий, хлор, сера, фосфор и натрий. Эти химические макроэлементы участвуют в биохимических процессах, являются проводниками электрических импульсов. Приведенный список макроэлементов не включает некоторые другие вещества, которые не рассмотрены детально в предлагаемой статье. Включенные в список химические макроэлементы далее на странице рассмотрены с точки зрения их биологической и физиологической роли.

Также рассказано о том, как можно скорректировать свой рацион питания с целью получения полноценной суточной дозы всех макроэлементов.

Биологическая роль макроэлемента кальция в организме

Кальций (Са). Суточная потребность - 800-1500 мг.

Роль макроэлемента заключается в том, что это главный элемент костной ткани и зубов, в которых кальций образует вместе с фосфатом нерастворимый кристаллический минерал -гидроксилапатит кальция. Общее количество кальция в теле взрослого человека достигает 1,5 кг. Ежегодно до 20% кальция в организме человека подвергается замене. Из костей скелета ежедневно уходит и в них возвращается около 700-800 мг кальция.

Роль макроэлемента кальций в организме в том, что он обладает антистрессовым, антиаллергическим, антиокси-дантным эффектами. Обеспечивает нормальную структуру зубов, костей, ногтей; нормальный сердечный ритм; улучшает деятельность нервной системы; способствует усвоению железа; предотвращает переход клеток из предракового в раковое состояние.

Биологическая роль макроэлемента заключается также в том, что присутствие в организме достаточного количества кальция препятствует накоплению свинца в костной ткани. В случае недостатка поступления кальция -в организм или нарушения его метаболизма возникают изменения в костной ткани (например, остеопороз, характеризующийся уменьшением содержания этого элемента в костях, что может приводить к хрупкости и переломам костей), в мышцах (боли, судороги), шитовидной железе (нарушение функции), иммунной системе (склонность к аллергическим проявлениям, снижение иммунитета, в том числе противоопухолевого), кроветворной системе (нарушение свертываемости). Дефицит кальция может провоцировать развитие гипертонических кризов, токсикозов беременности, гиперхолестеринемии.

Источниками кальция являются сухие сливки, молоко и сыр, семена кунжута и бобы. При поступлении в организм менее 0,5 г кальция в сутки резко увеличивается вероятность возникновения остеопороза.

Все безалкогольные напитки богаты фосфором, что препятствует усвоению кальция, замедляет рост, способствует остеопорозу.

Всасывание в кишечнике кальция из злаковых затруднено, так как основная часть этого элемента прочно связана в них с инозитолгексафосфатом, образуя кальций-магниевую соль фитин.

Значение макроэлемента магний

Магний (Mg). Суточная потребность - 400-750 мг.

В организме взрослого человека присутствует около 20 г магния.

Известны более трехсот ферментов, работа которых зависит от магния. Значение макроэлемента магний заключается в том, что нет другого катиона, который оказывал бы влияние на такое количество ферментных реакций вообще и на энергетический обмен в частности. Магний активирует ферменты, регулирующие углеводный, белковый, липидный обмен, высвобождение энергии АТФ; стимулирует распад нуклеиновых кислот; снижает возбуждение в нервных клетках; обладает сосудорасширяющим действием; необходим для работы нервов и мышц. Магний является антистрессовым элементом, облегчает приступы мигрени, помогает в борьбе с депрессией, дает бодрость и заряд энергии для активной деятельности, укрепляет сердечно-сосудистую систему, предупреждает отложение кальция в почках. Вместе с кальцием магний действует как естественный транквилизатор, предотвращает развитие остеопороза, поддерживает здоровыми зубы, нормализует баланс калия, активирует деятельность ферментов, в состав которых входят витамины труппы В (В1, В2, В6).

При хроническом дефиците магния у человека развивается ощущение истощенности и разбитости. Взаимодействие магния с кальцием и хлором играет существенную роль в регуляции артериального давления. Во многих биохимических реакциях магний синергидно взаимодействует с цинком.

Недостаток магния отрицательно сказывается на функциях центральной нервной системы (магний регулирует процессы торможения в коре головного мозга), сердца и сосудов (при дефиците поступления магния или при нарушениях его метаболизма происходит нарушение ритма сердечной деятельности, тонуса кровеносных сосудов, отмечаются спазмы, гипертония); надпочечников (истощение функции); костной ткани (остеопороз); моче- и желчевыводящей систем (магний нормализует перистальтику кишечника и сокращение желчного пузыря, желчеотделение); щитовидной и поджелудочной железы, мышечной ткани (при низкой концентрации магния снижается синтез белков, тормозятся процессы окислительного фосфорилирования в митохондриях и прямое окисление углеводов); иммунной системы (в присутствии ионов магния активно осуществляются процессы фагоцитоза и работа ряда компонентов системы комплемента). При недостатке магния в организме увеличивается уровень свободного холестерина в плазме крови и повышается концентрация атерогенных липопротеинов. Магний играет большую роль в детоксикационных процессах печени, в функционировании фибробластов, ответственных за биосинтез компонентов соединительной ткани.

Для нормальной жизнедеятельности необходимо не только регулярное поступление в организм минеральных веществ, но и правильное их соотношение.

Соотношение поступления в организм человека кальция и магния должно быть 1:0,7. Пища с высоким содержанием кальция снижает всасывание магния. Усвоению магния препятствуют щавелевая кислота, танин и фитины, являющиеся антагонистами магния в организме. Сильными антагонистами магния являются бериллий и марганец. Молоко и казеин оказывают благоприятный эффект на всасывание магния из кишечника.

Согласно современным данным, около 80% населения, проживающего в развитых странах, не получает магний в достаточном количестве. Дефицит магния увеличивается с возрастом человека. Содержание магния недостаточно в рационе престарелых и малообеспеченных людей.

Биоусвояемость магния повышается в присутствии витамина А, кальция и фосфора.

Наибольшее содержание магния среди животных продуктов обнаруживается в морской рыбе, среди растений - в пшеничных отрубях, семенах подсолнуха, орехах. Особенно много магния в хлорофилле зеленых овощей. Лица, проживающие в регионах с жесткой водой, получают магний в достаточных количествах.

Минеральные вещества – макроэлементы калия

Калий (К). Суточная потребность - 3000- 5000 мг.

Как минеральное вещество макроэлемент калий является антагонистом натрия. Это основной внутриклеточный химический элемент, необходимый для функционирования любой живой клетки. Калий, наряду с натрием, хлоридом и бикарбонатом, ответствен за кислотно-щелочное равновесие и осмотическое давление в организме. Эти вещества и макроэлементы поддерживают нормальное функционирование клеточных стенок, способствуют здоровой коже, выведению из организма жидкости, лучшему снабжению мозга кислородом, стимулируют почки к выведению метаболических шлаков, облегчают аллергические проявления, необходимы для мышечных сокращений, участвуют в проведении нервных импульсов. Калий крайне важен для нормального функционирования сердечно-сосудистой системы, регулирует ритм сердца, предотвращает Риск инсультов и некоторые формы депрессии, усталость, нервозность.

При физических и эмоциональных нагрузках отмечается дефицит калия. Значительные потери калия возникают при сахарном диабете, при диареях, при использовании для лечения гипертонии мочегонных препаратов.

Среди животных продуктов калий в значительных количествах присутствует в молоке, мясе, рыбе, куриных грудках и филе; среди растительных - в авокадо, абрикосе, петрушке, бананах, томатном соке, цитрусовых и семенах подсолнечника, миндальных и других орехах.

Макроэлемент фосфор в продуктах питания

Фосфор (Р). Суточная потребность - 1200-1600 мг.

Фосфор связан с обменом кальция, играет важную роль в деятельности головного мозга, мышц, костей, входит в состав ряда ферментов, в структуры ДНК и РНК, кумулируется в макроэргических соединениях (АДФ и АТФ). Недостаток фосфора отрицательно сказывается на функциях центральной нервной системы (при дефиците развивается слабость, утомляемость), мышечной системы (боли, слабость), печени (снижение функции), костной ткани (остеопороз). Без макроэлемента фосфора в питании не усваивается никотиновая кислота. Он усиленно расходуется при нервных заболеваниях и стрессах.

Наибольшее содержание макроэлемента фосфора в продуктах приходится на рыбу, молочные и мясопродукты, среди растительных продуктов - на фасоль и горох. Оптимальное соотношение поступления в организм кальция и фосфора 1:1,5.

Функции макроэлемента сера

Сера (S). Суточная потребность - 850 мг.

Содержится во всех тканях. Наибольшее количество - в коже, мышцах, волосах и суставах. Функции макроэлемента сера в том, что она входит в состав аминокислот (цистеина, цистина, метионина, таурина), в состав некоторых витаминов группы В, инсулина и коллагена. Повышает устойчивость к радиации, токсинам, способствует восстановлению ДНК. Среди животных продуктов сера в значительных количествах присутствует в молоке, мясе.

Неорганические макроэлементы хлора

Хлор (С1). Суточная потребность - 5000 мг.

Неорганические макроэлементы хлора входят в состав желудочного сока, вместе с калием и натрием поддерживают водный баланс, нормальные функции мышц и нервной системы. При нехватке хлора возникает диарея, ослабление мышечного тонуса, рвота. Тем, кто пьет хлорированную воду, необходимо употреблять кисломолочные продукты, а также витамин Е. Источники хлора -поваренная соль, морепродукты.

Характеристика макроэлементов натрия

Натрий (Nа). Суточная потребность - 4000-6000 мг.