Макроэлементы определение. I.2. Химический состав клетки. Микро и макро элементы

Сегодня мы рассмотрим клетку и содержащиеся в ней микроэлементы. Процентное содержание в клетке также будет нами подробно описано. Для начала поговорим о самом понятии «клетка».

Все, что нас окружает и сами мы - это своеобразный конструктор. Все состоит из мельчайших частиц, которые невозможно увидеть без специального оборудования под названием Микроскоп. Клетка - это полость, внутри которой водный раствор химических веществ, окружена она мембраной. Перед тем, как нами будут рассмотрены микроэлементы (процентное содержание в клетке и другие вопросы), необходимо понимать: клетка способна выжить самостоятельно и обладает рядом особенностей:

• обмен веществ;
• самовоспроизводство и так далее.

Последнее, что стоит упомянуть: цитология занимается изучением элементарных структурных элементов, то есть клеток.

Атомный состав

В периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева существует более ста элементом, а в человеческой клетке содержится более половины из них. Кроме этого, порядка 20 из этих элементов являются необходимыми для жизнедеятельности организма, их можно обнаружить практически во всех ее типах. Наш основной вопрос - это микроэлементы, процентное содержание в клетке. Но, необходимо знать и то, что элементы по их процентному содержанию в клетке могут делиться на классы:

• макроэлементы;
• микроэлементы;
• ультрамикроэлементы.

Если взять все микроэлементы, то их процентное содержание в общей сумме не превышает трех процентов. К данным элементам можно отнести следующие:

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

Как видите, их всего восемь, по сравнению с макроэлементами, которых насчитывается всего 4, а их общее процентное содержание превышает показатель 90. К группе ультрамикроэлементов относится множество элементов, а их общее процентное содержание не превышает 0,1.

Микроэлементы

Сейчас рассмотрим микроэлементы.

Процентное содержание в клетке микроэлементов следующее:

Как видите, эти цифры очень малы. В таблице мы рассмотрели процентное содержание в клетке микроэлементов, но какова их функция. Некоторые из элементов мы выделили отдельно, а сейчас кратко об остальных. И так, натрий выполняет несколько функций, среди которых:

• обеспечение нормального ритма сердечных сокращений;
• создание мембранного потенциала клетки;
• с помощью данного элемента происходит проведение нервных импульсов;
• поддержание водно-солевого баланса.

Процентное содержание в клетке микроэлементов (калий, сера и хлор) составляет менее 1 процента. Тем не менее, данные элементы выполняют множество необходимых функций:

• калий - это основной катион, он, так же как и натрий, обеспечивает нормальную сердечную работу, оказывает помощь при синтезе белка;
• сера - это составляющий элемент аминокислот, витамина В 1 и других ферментов;
• хлор - это внеклеточный анион, входит в состав кислоты желудочного сока.

Магний

Мы рассмотрели все микроэлементы. Процентное содержание в клетке так же представлено в таблице выше. Но зачем нужен магний, и какие функции он выполняет? С этим мы сейчас и разберемся.

Мы его можем найти практически во всех клетках человека. Почему? Именно магний принимает участие в большинстве биохимических реакций, которых более 300. Первое основное предназначение - это участие в создании энергии, то есть АТФ. Это очень важно, так как АТФ выполняет роль энергетической станции как для клеток, так и для организма в общем.

Вторая функция - это помощь в усвоении некоторых веществ и синтезе белка. Третья функция - это регуляция в организме следующих элементов:

• натрия;
• кальция.

Это нужно для правильной работы сердца и нервной системы, предотвращения ишемической болезни сердца.

Кальций

Мы рассмотрели процентное содержание микроэлементов, из таблицы видно, что кальций составляет всего 0,02% всех элементов. Тем не менее, его значение также велико. И так:

• кальций входит в состав стенок клетки;
• входит в состав костной ткани и зубной эмали;
• кальций способен активировать свертывание крови;
• входит в состав раковин множества беспозвоночных;
• служит посредником внутри клеток и регулирует различные процессы;
• координирует сердцебиение;
• регулирует кровяное давление;
• участвует в работе нервной системы;
• сохраняет кислотно-щелочное равновесие в нашем организме;
• препятствует попаданию вирусов в клетки и так далее.

Железо

Этот элемент просто необходим для нормального процесса жизнедеятельности организма. Именно он помогает в транспортировке кислорода ко всем органам и тканям. Также этот элемент входит в состав ферментов, гемоглобина, миоглобина. Железо участвует в процессе дыхания и фотосинтеза у растений.

Фосфор

Элемент необходим для организма по многим причинам. Основные из них:

• формирование зубов;
• формирование костей;
• входит в состав множества ферментов;
• участвует в регенерации клеток и тканей;
• производство АТФ-молекул, необходимых хранилищ энергии для организма;
• помощь в функционировании почек;
• регуляция мышечных сокращений.

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

<<Ивановская государственная медицинская академия>>

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра химии

Дисциплина <<Химия>>

Реферат

МАКРОЭЛЕМЕНТЫ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ. ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ОРГАНИЗМА.

Выполнила студентка 1 курса 5 группы

Лечебного факультета Дадашева У.А

Проверила: Алексахина Е.Л

Иваново 2014

Введение

Все мы состоим из органов, органы - из тканей, ткани - из клеток, клетки - из молекул, а молекулы - из атомов. Атомы же составляют Периодическую систему химических элементов Д. Менделеева.

Таким образом, путём несложных логических умозаключений по принципу «матрёшки», приходим к выводу, что физическое тело человека есть ни что иное, как набор химических элементов, существующих в природе.

Естественно предположить, что недостаток или избыток одного из них, а тем более нескольких, приводит к нарушению баланса - по-научному, гомеостаза - в организме. Если этот дисбаланс продолжается долго возникает, то или иное заболевание.

Химические элементы, которые составляют наш организм, называются микроэлементами. Однако в научном мире этот термин делят на три пункта: макроэлементы, микроэлементы и ультра микроэлементы.

Я же хочу подробно рассказать про макроэлементы и заболевания, связанные с избытком этих элементов.

Макроэлементы

Макроэлементы - химические элементы, содержащийся в теле живых организмов в концентрации от 0.001% до 70%. К макроэлементам относятся: кислород, водород, углерод, азот, фосфор, калий, кальций, сера, магний, натрий, хлор, железо и др.

Натрий и хлор (Na и Cl)

Натрий и хлор - это сама жизнь. Более того - это соль нашей жизни в прямом и переносном значении данного слова, ведь химическая формула поваренной соли состоит из этих двух элементов (NaCl).

Основой крови любого живого организма является солевой раствор слабой концентрации; в состав желудочного сока тоже входит соль; даже негативные наши эмоциональные излияния - слёзы - солены на вкус.Без соли нельзя приготовить ни одно блюдо так, чтобы оно было вкусным. Лишь при некоторых определённых заболеваниях врачи рекомендуют бессолевую диету (например, при тяжёлых болезнях почек).

Натрий – жизненно необходимый внутриклеточный и межклеточный элемент, электролит, стабилизирующий кровяное давление, поддерживающий буферность крови на нужном уровне, регулирующий почечную деятельность, работу мышечной и нервной ткани, активизирующий пищеварительные ферменты.Натрий поддерживает нормальную сократимость мышц, тонус сосудистых стенок, процессы возбудимости и расслабления. В костной ткани депонируется до 30% натрия, примерно столько же его в клеточной системе организма.Суточная потребность в натрии у взрослых составляет 4-5 г. Избыток же этого макроэлемента вызывает отеки лица и ног: ионы натрия провоцируют набухание коллоидов тканей, что, в свою очередь, способствует задержке и накоплению воды в организме. При большом количестве соли в пищевом рационе, при дисфункции коры надпочечников, склонности к гипертонии, сахарном диабете, неврозах, при нарушении водно-солевого обмена и выделительной функции почек количество натрия в организме повышается.

Симптомы избытка:

гиперактивность, впечатлительность, быстрая возбудимость, потливость, повышенная жажда.

Пищевые источники натрия

Хлор является составной частью человеческого организма, где он находится в основном в ионизированном состоянии. Основное место концентрации хлора – кожа, в ней содержится 30-60 % элемента. Также хлор входит в состав крови, межклеточной жидкости и костной ткани. 90 % хлора выводится с мочой и потом.

Суточная потребность в хлоре – 2 г. Она полностью удовлетворяется потреблением поваренной соли, ананаса, огурцов, моркови, лука, томата, редиса, сельдерея, салата, сырой белокочанной капусты, свеклы. Также он присутствует в бобовых, злаках.

Роль хлора в организме

· содержится в соляной кислоте – главной составляющей желудочного сока

· совместно с натрием поддерживает водно-электролитный баланс организма, способствует накоплению воды в тканях

· принимает участие в формировании плазмы крови

· помогает выводить токсины и шлаки из организма, улучшает деятельность печени

· способствует нормальному пищеварению

· активизирует некоторые ферменты

· принимает участие в процессе расщепления жиров

· контролирует состояние эритроцитов

· способствует своевременному выведению из организма углекислого газа

Избыток хлора

Повышенное содержание хлора в организме вредно, так как приводит к задержке воды в тканях и органах, что, прежде всего, влечет повышение кровяного давления. Другие симптомы избытка хлора: боли в голове и груди, диспепсические расстройства, сухой кашель, слезотечение, резь в глазах. В более тяжелых случаях возможно возникновение токсического отека легких и бронхопневмонии с повышением температуры.

Причины возникновения избытка хлора

вдыхание концентрированных паров с содержанием хлора на вредных производствах (текстильное, фармацевтическое, химическое);

прием некоторых лечебных препаратов, а также ряд заболеваний: гиперфункция коры надпочечников, повреждение гипоталамуса и другие;

дезинфекция питьевой воды с помощью хлора, в результате чего образуются соединения, приводящие к респираторно-вирусным заболеваниям, гастритам, пневмонии, и по некоторым данным, даже к онкозаболеваниям предполагают также, что есть большая опасность отравления хлором при вдыхании концентрированных токсичных веществ во время длительного приема горячего душа.

Кальций (Са)

Если натрий и хлор - сама жизнь, то кальций - это красота жизни. Как и всякая красота, он весьма капризен. Кальций не усваивается без витаминов группы D, поэтому следует выбирать препараты кальция с витамином D или же дополнительно принимать жирорастворимый витамин D в осенне-зимний период.

Значение кальция в обмене веществ организма человека трудно переоценить. Он участвует в функционировании сердечнососудистой и нервной систем, в процессе свёртываемости крови, в выработке гормонов, ферментов и белков, в сокращении и расслаблении мышц и особенно - в обеспечении прочности костей скелета.

Учёные утверждают, что 99% кальция содержится в костях, поэтому они служат основным резервуаром кальция в нашем организме.

В среднем человек нуждается в потреблении 0,6 -1,1 г кальция в сутки. Он крайне важен для развития детского организма. При беременности и кормлении грудью суточная потребность увеличивается до 1,5-2 г. Основные источники кальция: кожица всех фруктов и овощей; отруби, бобовые - горох, зеленый горошек, чечевица, соя, бобы, фасоль, шпинат, морковь, репа, листья молодых одуванчиков, сельдерей, яблоки, вишня, крыжовник, земляника, спаржа, капуста, картофель, смородина, яйца, огурцы, апельсины, ананасы, персики, редис, виноград, овощи зеленые - салат, лук, ботва моркови, репы, редиски, зеленые зерна пшеницы, хлеб ржаной, крупа овсяная, миндаль, лук; кисломолочные продукты - творог, сметана, кефир, простокваша, ацидофилин и т. д.; абрикосы, свекла, ежевика

Действие и свойства кальция

Помимо построения костей и зубов кальций выполняет и другие функции: активно участвует в процессах свертывания крови, играет важную роль в работе ферментных систем, влияет на деятельность сердечнососудистой и нервно-мышечной систем. Кальций снижает проницаемость сосудов, усиливает сопротивляемость организма к токсинам и инфекциям, обладает противовоспалительным действием.

Нельзя переоценить значение этого элемента для полноценного внутриутробного развития плода: соли кальция закладывают основу жизненно-важных систем и процессов организма ребенка.

Избыток кальция

Избыток элемента может спровоцировать повышение кровяного давления и привести к отложению солей кальция в тканях, в которых изначально они присутствовать не должны (кальциноз).

У кальция есть свои «враги», которые мешают его усвоению или же «изгоняют» его из организма. К ним относятся:

Стрессы,

Злоупотребление кофе,

Злоупотребление алкоголем,

Приём противосудорожных лекарственных препаратов,

Курение,

Малоподвижный образ жизни,

Беременность, роды и кормление грудью.

Фосфор

Фосфор - элемент энергетики и ума. Входит в состав высокоэнергетических соединений, выполняет функцию топлива, универсального носителя энергии.

Ни один процесс в организме не происходит без энергетических затрат, в том числе и умственная деятельность.

Функции фосфора в организме человека

Вместе с кальцием отвечает за прочность и устойчивость костной ткани соединения фосфора являются аккумуляторами энергии, участвуют в процессах обмена жиров, белков и углеводов влияет на деятельность почек и работу сердечной мускулатуры участвует в процессах умственной и мышечной активности влияет на образование некоторых ферментов и гормонов.

В организме содержится во всех средах и тканях, депонируется в костной и мышечной тканях. Наша суточная потребность в фосфоре - от 1 до 4,6 г. Максимальное количество фосфора содержится в горохе, фасоли, орехах, чесноке, петрушке, шпинате, моркови, капусте, некоторых ягодах, а также в ячневой, перловой, овсяной крупах. Много фосфора в рыбе, сыре, молоке, мясе, хлебе, грибах, яйцах.

Если же у вас нет такой возможности, следует употреблять препараты фосфора. При этом необходимо знать, что фосфор всегда идёт в паре с кальцием, это - неразлучная парочка (соотношение фосфора и кальция примерно 2 к 3), поскольку эти два элемента находятся в неразрывной связи друг с другом. Вследствие нарушения этого баланса могут возникать различные патологии: излишек кальция приводит к возникновению мочекаменной болезни, избыточное количество фосфора провоцирует выведение кальция из костей. Впрочем, в организме присутствует весьма полезный элемент, контролирующий фосфорно-кальциевый обмен – это витамин D.

Избыток Фосфора

Если концентрация Фосфора в крови человека более 1,8ммол/л, то это свидетельствует об избытке (гиперфосфатемии) минерала в организме. Излишнее поступление Фосфора в организм вероятно при длительном преобладании в питании мясных, рыбных и зерновых продуктов. Избыточное количество вещества негативно отражается на нервной системе. Вначале наблюдается возбужденное состояние, а когда произойдут органические изменения, возможны параличи. Симптомы избытка: - прогрессирующее уменьшение плотности костной ткани (остеопороз), что приводит к болям и переломам даже при незначительных травмах; - тяжелый атеросклероз (уплотнение артерий), который способствует развитию инсультов, инфарктов и нарушениям кровообращения; - омертвение тканей; - сильное жжение в ладонях. Избыток Фосфора нарушает всасывание кальция из кишечника, тормозит образование активной формы витамина D, связывает часть кальция в крови, что ведет к его выведению из костей и отложению солей кальция в почках и кровеносных сосудах

Калий (К)

Калий - элемент мышечной силы. Наряду с натрием обеспечивает работу так называемого калий-натриевого насоса, за счёт которого сокращаются и расслабляются наши мышцы.

При малейшем нарушении обмена калия страдает сердечная мышца, что проявляется в слабости, головокружении, сердцебиении, отёках.

Суточная потребность в калии составляет 2 г.Основные источники калия: шпинат, огурец, картофель, морковь, лук-латук, петрушка, спаржа, хрен, одуванчик, чеснок, черная смородина, чечевица, горох, спаржа, капуста, грейпфруты, редис, помидоры, курага, изюм, чернослив, бобовые культуры, хлеб ржаной, крупа овсяная.

Избыток калия в организме

Увеличение уровня калия в организме может быть следствием случайных отравлений соединениями калия. Токсичность солей калия определяется, как правило, токсичностью их анионов, таких как арсенит, хромат, фторид.

Точные данные о токсичности KCl для человека отсутствуют. Механизм токсического действия КCl в местах введения обусловлен в первую очередь высоким осмотическим давлением. В результате имеет место интенсивное поступление воды из окружающих тканей, приводящее к их обезвоживанию и нарушению физиологических функций клеток.

Избыточное поступление ионов К+ вызывает перегрузку соответствующих систем гомеостаза и нарушение метаболических процессов. В эпителии желудочно-кишечного тракта и почечных канальцев развивается воспаление, нередко приводящее к некрозу ткани.

Постоянный избыток калия и натрия вызывает некоторое повышение уровня инсулина в крови. Отмечаются и другие гормональные сдвиги.

Люди с избытком калия обычно легко возбудимы, впечатлительны, гиперактивны, страдают от повышенной потливости, учащенных мочеиспусканий.

Накопление калия в крови, гиперкалиемия (при концентрации свыше 0,06%) приводит к тяжелым отравлениям, сопровождающимся параличом скелетных мышц; при концентрации калия в крови, превышающей 0,1%, наступает смерть. Длительное постоянное употребление калийных лечебных препаратов может вызывать ослабление сократительной деятельности сердечной мышцы, поэтому в таких случаях в место калийных назначают натриевые препараты. Развитию гиперкалиемии способствует ацидоз.

Основные причины избытка калия:

· Избыточное поступление (в т.ч., длительный и избыточный прием препаратов калия, потребление "горьких" минеральных вод, постоянная картофельная диета и пр.).

· Нарушение регуляции обмена калия.

· Перераспределение калия между тканями организма.

· Массированный выход калия из клеток (цитолиз, гемолиз, синдром раздавливания тканей).

· Дисфункция симпатоадреналовой системы.

· Инсулин-дефицитные состояния.

· Нарушение функции почек, почечная недостаточность.

Основные проявления избытка калия:

· Повышенная возбудимость, раздражительность, беспокойство, потливость.

· Слабость и парезы мышц, дегенеративные нервно-мышечные расстройства.

· Нейроциркуляторная дистония.

· Аритмии, ослабление сократительной способности мышцы сердца.

· Параличи скелетных мышц.

· Кишечные колики.

· Учащенное мочеиспускание.

· Склонность к развитию сахарного диабета.

Магний (Mg)

Магний - элемент противоспазматический, элемент спокойствия. Очень важен для организма, так как в его присутствии работают почти все ферменты - вещества, с помощью которых проходят процессы обмена веществ. Человек не может быть полностью здоровым без магния. Любой процесс, происходящий в организме, не обходится без солей и ионов магния. Этот элемент контролирует процессы деления и очищения клеток, формирование белка и обмен веществ.

Функции магния:

Способствует усвоению кальция из кишечника, а также всасыванию калия, фосфора, витаминов группы B, C, и E

Является неотъемлемым участником многих биохимических процессов организма и регуляции жизненно-важных функций

Поддерживает в норме активность клеточных мембран

Регулирует нервные импульсы в центральной и периферической нервных системах

Предотвращает образование холестериновых отложений и регулирует уровень холестерина в крови

Предупреждает развитие сердечных заболеваний различной степени тяжести

Участвует в образовании костной ткани, а также в энергетическом и углеводном обмене

Магний принимает активное участие в иммунных процессах, обладает противоаллергическим, противовоспалительным, противострессовым, противотоксичным действием.

Применение магния очень эффективно при лечении многих заболеваний: нервных расстройств, инфаркта миокарда, лейкемии, мышечной слабости, склерозе. Магний незаменим при борьбе с раком.

Суточная потребность

Взрослые: 280-400 мг (примерно 4,5 мг на килограмм массы тела).

Детям требуется больше, чем взрослым (так как идет постоянный рост) - около 6 мг на килограмм массы тела: детям до 3 лет - 50-150 мг, 4-6 лет - 200 мг, 7-10 лет - 250 мг, 11-17 лет - 300 мг.

Беременным - плюс еще 20 мг в сутки дополнительно для плода (около 450 мг).

Кормящие женщины должны дополнительно получать 60 мг магния, чтобы восполнить его потерю с грудным молоком.

При заболеваниях почек более 3000 мг магния в сутки не рекомендуется.

Основными источниками магния являются крупы и злаковые. Большое количество элемента содержится в орехах и семечках, бобовых, листовых овощах, клубнике, малине, ежевике.

Избыток магния в организме.

Увеличение концентрации магния в волосах отмечается при гиперфункции околощитовидных желез, щитовидной железы, нефрокальцинозе, артрите, псориазе, дислексии (расстройство с нарушением понимания читаемого текста у детей).

Магнезиальная соль при введении внутрь, даже в больших дозах, не вызывает отравления, а действует лишь как слабительное. В то же время, при парентеральном введении сульфата магния могут наблюдаться симптомы интоксикации в виде общего угнетения, вялости и сонливости. При значительной передозировке соединений магния возможен риск отравления (напр., антацидами). Наркоз наступает при концентрациях магния в крови равных 15-18 мг%.

Основные причины избытка магния:

избыточное поступление;

нарушение регуляции обмена магния.

Основные проявления избытка магния:

вялость, сонливость, снижение работоспособности;

Сера (S)

Сера - это макроэлемент, постоянная составная часть организма человека. Сера – неметаллическое вещество, которое часто встречается в природе и находится в каждой растительной или животной клетке.Она составляет 0.25% веса человеческого тела. Это вещество носит название "минерал красоты" из-за того, что оно поддерживает блеск и гладкость волос, придает коже лица ясность и молодость.

Сера имеет важные взаимоотношения с белком. Она входит в состав метиониновой, цистиновой и цистеиновой аминокислот и необходима для синтеза белка соединительной ткани. Сера преобладает в кератине, сложном белковом соединении, из которого в основном состоят кожа и ее производные – ногти и волосы. Она также обнаружена в составе инсулина – гормона, регулирующего обмен углеводов. Сера также встречается в углеводах, таких, как гепарин (вещество, препятствующее свертыванию крови, находящееся в печени и других тканях).

Сера взаимодействует с тиамином, пантотеновой, липоевой кислотами и биотином, необходимыми для обмена веществ и здоровья нервной системы. Она играет важную роль в дыхании клеток – процессе, в котором кислород и другие вещества используются для построения клеток и получения энергии. Сера также помогает печени вырабатывать желчь, поддерживает организм в сбалансированном состоянии.

Действие:

· формирование хрящевой ткани - метилсульфонилметан входит в состав гликозоаминогликанов - структурных ключевых компонентов хрящевой ткани, играющих важнейшую роль в обеспечении здоровья суставов. Сера, влияя на рост не только хрящевой, но и костной ткани, участвует в формировании структуры и обеспечении гибкости и эластичности костей; также сера необходима для биосинтеза коллагена, способствующего эластичности кожи.

· укрепление мышечной системы - метилсульфонилметан способствует укреплению мышечного аппарата, что особенно необходимо детям для усиления мышечного каркаса в период активного роста (подростковый период), при прогрессирующем сколиозе сера помогает остановить патологический процесс. Метилсульфонилметан помогает уменьшить мышечные воспаления и боли, устраняет мышечные судороги.

· противовоспалительное - метилсульфонилметан предотвращает и облегчает воспалительный синдром при артрите, миозите, растяжении связок, тендовагините, бурсите. Он содействует заживлению ран и уменьшает суставные, мышечные боли и судороги.

· детоксикационное - метилсульфонилметан способствует вымыванию шлаков и токсинов из тканей суставов, а также помогает в качестве вспомогательного средства при лечении синдрома хронической усталости. Сера, повышая проницаемость клеточных мембран, связывается с токсичными веществами, нейтрализует их. В результате питательные вещества могут поступать в клетки, а токсичные вещества - выводиться из них.

· противоаллергическое - метилсульфонилметан снижает порог чувствительности организма к аллергенам, поэтому используется при аллергических заболеваниях. Это связано с повышением проницаемости клеточных мембран под действием метилсульфонилметана, что способствует выведению из клеток чужеродного вещества до того, как оно успеет вызвать аллергическую реакцию.

· антиоксидантное - метилсульфонилметан обеспечивает молекулярную структуру белка и входит в состав многих аминокислот, которые участвуют в синтезе антиоксиданта - глютатиона, способствующего более эффективному функционированию иммунной системы и повышающего возможность организма справляться с различными недугами.

· нормализация обмена веществ - сера обеспечивает стабильность структуры белков, входит в состав незаменимых аминокислот - метионина, цистеина, цистина и таурина, которые участвуют в синтезе белков и ферментов. Сера входит также в состав тканей и многочисленных регулирующих веществ (гормонов, витаминов).

· стабилизация уровня сахара в крови - сера играет важную роль в метаболизме углеводов, участвует в синтезе инсулина, что оказывает влияние на содержание сахара в крови больных диабетом. Введение метилсульфонилметана способствует снижению потребности в инсулине и стабилизации уровня сахара в крови.

Сера способствует вымыванию шлаков и токсинов из тканей суставов, участвует практически в каждом метаболическом процессе организма, улучшает работу нервной системы, отвечает за хорошее состояние кожи, волос и ногтей, укрепляет кости, стимулирует выработку суставной жидкости, повышает подвижность суставов, эластичность и прочность связок, снижает риск судорог и воспаления суставов, уменьшает травматическую боль, нормализует обмен веществ, стабилизирует уровень сахара в крови, имеет противоаллергическое и антиоксидантное действие.

Взрослый человек нуждается примерно в 1 г серы ежедневно. Обычный рацион питания вполне покрывает эту потребность. Основные источники серы: различные виды капусты, лук репчатый, горчица, хрен, крыжовник, виноград, яблоки, рожь, горох, ячмень, гречневая крупа, пшеница, соя, чеснок, спаржа, постное мясо, рыба, крапива, перец чили.

Повышенное содержание серы в организме.

Данные о токсичности серы, содержащейся в пищевых продуктах, в литературе отсутствуют. Однако существуют описания клиники острых и хронических отравлений соединениями серы, такими как сероводород, сероуглерод, сернистый газ.

Так, при высоких концентрациях сероводорода во вдыхаемом воздухе, клиническая картина интоксикации развивается очень быстро, в течение нескольких минут возникают судороги, потеря сознания, остановка дыхания. В дальнейшем последствия перенесенного отравления могут проявляться стойкими головными болями, нарушениями психики, параличами, расстройствами функций системы дыхания и желудочно-кишечного тракта.

Установлено, что парентеральное введение мелко измельченной серы в масляном растворе в количестве 1-2 мл сопровождается гипертермией с гиперлейкоцитозом и гипогликемией. Полагают, что при парентеральном введении токсичность ионов серы в 200 раз выше, чем ионов хлора.

Токсичность соединений серы, попавших в желудочно-кишечный тракт, связана с их превращением кишечной микрофлорой в сульфид водорода, весьма токсичным соединением.

В случаях смертельных исходов после отравления серой при вскрытии, отмечают признаки эмфиземы легких, воспаления мозга, острого катарального энтерита, некроза печени, кровоизлияния (петехии) в миокард.

При хронических интоксикациях (сероуглерод, сернистый газ), наблюдаются нарушения психики, органические и функциональные изменения нервной системы, слабость мышц, ухудшение зрения и разнообразные расстройства деятельности других систем организма.

В последние десятилетия одним из источников избыточного поступления серы в организм человека стали серосодержащие соединения (сульфиты), которые добавляются во многие пищевые продукты, алкогольные и безалкогольные напитки в качестве консервантов. Особенно много сульфитов в копченостях, картофеле, свежих овощах, пиве, сидре, готовых салатах, уксусе, красителях вина. Возможно, увеличивающееся потребление сульфитов отчасти повинно в росте заболеваемости бронхиальной астмой. Известно, напр., что 10% больных бронхиальной астмой проявляют повышенную чувствительность к сульфитам (т.е., являются сенсибилизированными к сульфиту). Для снижения отрицательного действия сульфитов на организм рекомендуется увеличивать содержание в рационе сыров, яиц, жирного мяса, птицы.

Основные причины избытка серы:

· избыточное поступление;

· нарушение регуляции обмена серы.

Основные проявления избытка серы:

· кожный зуд, сыпи, фурункулез;

· покраснение и опухание конъюнктивы;

· появление мелких точечных дефектов на роговице;

· ломота в бровях и глазных яблоках, ощущением песка в глазах;

· светобоязнь, слезотечение;

· общая слабость, головные боли, головокружение, тошнота;

· катар верхних дыхательных путей, бронхит;

· ослабление слуха;

· расстройства пищеварения, поносы, снижение массы тела;

· малокровие;

· судороги и потеря сознания (при острой интоксикации);

· психические нарушения, понижение интеллекта.

Синергисты и антагонисты серы.

К элементам, способствующим усвоению S, относятся F и Fe, а к антагонистам - As, Ba, Fe, Pb, Mo и Se

Железо(Fe)

Железо необходимо для полноценного функционирования организма. Оно принимает участие в создании гемоглобина (красного пигмента крови) и в процессах кроветворения, а также обеспечивает кислородом ткани всего тела. При отсутствии железа не образуются красные кровяные тельца (эритроциты), которые участвуют во всех процессах, происходящих в организме. Они регулируют кислотно-щелочной баланс, помогают выводить из организма углекислоту, обеспечивают клеткам питание в виде фрагментов органических молекул и ионов некоторых солей.

В живых организмах обнаружено более 70 химических элементов. Они являются составной частью определенных веществ, образующих структуры организма и участвующих в химических реакциях. Одних химических элементов в организмах содержится больше, других меньше, третьи присутствуют в ничтожных количествах.

Макроэлементы. Химические элементы, содержание которых в живых организмах составляет от десятков до сотых долей процента, называются макроэлементами. Живые организмы более чем на 98 % состоят из четырех химических элементов: кислорода (О), углерода (С), водорода (Н) и азота (N). Водород и кислород — составные элементы воды. Наряду с углеродом и азотом эти элементы являются основными составляющими органических соединений живых организмов.

В состав молекул многих органических веществ также входят сера (S) и фосфор (Р). Кроме того, к макроэлементам относятся натрий (Na), калий (К), магний (Mg), кальций (Са), хлор (С1) и др.

Важнейшим макроэлементом для организма человека является кальций. Его соединения, в частности ортофосфат, составляют минеральную основу костей и зубов. Другие соединения кальция участвуют в нервной и мышечной деятельности, входят в состав клеток и тканевой жидкости организма. Суточная потребность взрослого человека в кальции составляет от 0,8 до 2 г. Основные источники этого элемента — молоко, кефир, творог, сыр, рыба, фасоль, петрушка, зеленый лук, а также яйца, гречка, овсянка, морковь и горох.

Однако в пище могут также содержаться вещества, препятствующие усвоению кальция, например щавелевая кислота и фитин. Со щавелевой кислотой кальций образует малорастворимую соль, фитин тоже довольно прочно удерживает кальций. Поэтому важно не злоупотреблять блюдами из щавеля и шпината, в листьях которых содержится 0,1 —0,5 % щавелевой кислоты. Фитин, присутствующий в овощах и злаках, разрушается при нагревании, поэтому менее вреден. Ржаной хлеб полезнее пшеничного — в нем меньше фитина.

Микроэлементы. Жизненно важные элементы, которые содержатся в живых организмах в исключительно малых количествах (менее 0,01 %) составляют группу микроэлементов. К этой группе относятся некоторые металлы, например железо (Fe), цинк (Zn), медь (Си), марганец (Мп), кобальт (Со), молибден (Мо), а также неметаллы фтор (F), йод (I) и др.

Процентное содержание того или иного элемента не характеризует степень его важности в организме. Например, йод, содержание которого в норме в организме человека не превышает 0,0001 %, входит в состав гормонов щитовидной железы тироксина и т р и й о д т и р о н и н а. Эти гормоны регулируют обмен веществ, влияют на рост, развитие и дифференцировку тканей, на деятельность нервной системы.

Железо и медь входят в состав ферментов, участвующих в клеточном дыхании. Вместе с кобальтом они играют важную роль в процессах кроветворения. Цинк и марганец оказывают влияние на рост и развитие организмов. Фтор входит в состав костной ткани и эмали зубов. Более подробная информация о содержании и биологической роли химических элементов в живых организмах приведена в таблице 1.

Таблица 1. Биологически важные химические элементы

* Для растений — макроэлемент

Для человека источниками макро- и микроэлементов являются продукты питания и вода. Поэтому для полного удовлетворения потребностей в макро- и микроэлементах необходимо полноценное и разнообразное питание, включающее продукты животного и растительного происхождения. Для Беларуси и некоторых других регионов Земли характерен недостаток йода и фтора в природной воде. Поэтому очень важно чаще употреблять в пищу морепродукты, а также восполнять этот недостаток употреблением фторированной и йодированной поваренной соли, производство и продажа которой налажены в нашей стране.

1. В какой группе все элементы относятся к макроэлементам? К микроэлементам?

а) Железо, сера, кобальт; в) натрий, кислород, йод;

б) фосфор, магний, азот; г) фтор, медь, марганец.

2. Какие химические элементы называются макроэлементами? Перечислите их. Каково значение макроэлементов в живых организмах?

3. Какие элементы называются микроэлементами? Приведите примеры. В чем заключается роль микроэлементов для жизнедеятельности организмов?

4. Установите соответствие между химическим элементом и его биологической функцией:

1) кальций

3) кобальт

4) йод 5) цинк 6) медь

а) участвует в синтезе гормонов растений, входит в состав инсулина, б) входит в состав гормонов щитовидной железы.

в) является компонентом хлорофилла.

г) входит в состав гемоцианинов некоторых беспозвоночных животных.

д) необходим для мышечного сокращения и свертывания крови, е) входит в состав витамина В 12 .

5. На основании материала о биологической роли макро- и микроэлементов и знаний, полученных при изучении организма человека в 9-м классе, объясните, к каким последствиям может привести недостаток тех или иных химических элементов в организме человека.

6. В таблице указано содержание основных химических элементов в земной коре (по массе, в %). Сравните состав земной коры и живых организмов. В чем заключаются особенности элементарного состава живых организмов? Какие факты позволяют сделать вывод о единстве живой и неживой природы?

Глава 1. Химические компоненты живых организмов

• § 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы
• § 2. Химические соединения в живых организмах. Неорганические вещества

Глава 2. Клетка - структурная и функциональная единица живых организмов

• § 10. История открытия клетки. Создание клеточной теории
• § 15. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи. Лизосомы

Глава 3. Обмен веществ и преобразование энергии в организме

Макроэлементы - это элементы, которые содержатся в организме человека в относительно больших количествах. К ним относятся натрий, кальций, магний, калий, хлор, фосфор, сера, азот, углерод, кислород, водород.

В теле взрослого человека содержится порядка 4 граммов железа, 100 г натрия, 140 г калия, 700 г фосфора и 1 кг кальция. Несмотря на такие разные цифры, вывод очевиден: вещества, объединенные под названием «макроэлементы», жизненно необходимы нам для существования. Большую потребность в них испытывают и другие организмы: прокариоты, растения, животные.

Сторонники эволюционного учения утверждают, что необходимость в макроэлементах определяется условиями, в которых зародилась жизнь на Земле. Когда суша состояла из твердых пород, атмосфера была насыщенна углекислотой, азотом, метаном и водяными парами, а вместо дождя на землю выпадали растворы кислот, именно макроэлементы были единственной матрицей, на основе которых могли появиться первые органические вещества и примитивные формы жизни. Поэтому даже сейчас, миллиарды лет спустя, все живое на нашей планете продолжает испытывать необходимость в обновлении внутренних ресурсов магния, серы, азота и других важных элементов, образующих физическую структуру биологических объектов.

Можно с уверенностью утверждать, что макроэлементы - это основа жизни и здоровья человека. Содержание в организме макроэлементов достаточно постоянно, однако могут возникать довольно серьезные отклонении от нормы, что приводит к развитию патологий различного характера. Макроэлементы сконцентрированы преимущественно в мышечной, костной, соединительной тканях и в крови. Они являются строительным материалом несущих систем и обеспечивают свойства всего организма в целом. Макроэлементы отвечают за стабильность коллоидных систем организма, нормальное кислотно-щелочное равновесие, поддерживают осмотическое давление.

Калий (K)

Наряду с натрием обеспечивает работу так называемого калий-натриевого насоса, за счёт которого сокращаются и расслабляются наши мышцы.

При малейшем нарушении обмена калия страдает сердечная мышца, что проявляется в слабости, головокружении, сердцебиении, отёках.

И если вы не съедаете 3-4 мг калия в день в виде винограда, изюма, абрикосов, кураги, моркови, болгарского перца, печёного картофеля с кожурой, то необходимо пополнять его запасы за счёт приёма синтетических микроэлементов.

Кальций (Ca)

☀ Зубы и кости: главная функция макроэлемента - функция структурного материала, создание и поддержание полноценных зубов и костей. В составе костной ткани кальций содержится в двух формах: свободной и связанной. Если резервы минерального вещества в свободной форме истощены, извлекается кальций из костей для поддержания его уровня в крови. Каждый год на 20% происходит обновление костей в организме взрослого человека.

☀ Сокращение мышечной ткани: кальций оказывает влияние на сокращения мышц и, действуя на сердечную мышцу, координирует сердцебиение.

☀ ЦНС: требуется для передачи нервных импульсов, активизируя действие ферментов, принимающих участие в синтезе нейромедиаторов.

☀ Сердечно-сосудистая система: вместе с магнием, калием, натрием кальций регулирует давление крови.

☀ Система крови: усиливает действие витамина K (протромбин), являющегося основным фактором нормальной свертываемости крови.

☀ Клеточные мембраны: кальций воздействует на проницаемость мембран, требуется для транспортировки питательных веществ и иных соединений сквозь клеточные мембраны, а также с целью укрепления соединительных тканей клеток.

☀ Иные функции: способствует укреплению иммунной системы, синтезу и активации многих ферментов и гормонов (оказывает десенсибилизирующее и противовоспалительное действие на функцию эндокринных желез), которые принимают участие в переваривании пищи, синтезе слюны, жировом обмене и метаболизме энергии.

Итак, роль кальция в организме: координация проницаемости клеточных мембран, внутриклеточных процессов, нервной проводимости, сокращений мышц, поддержание работы сердечно-сосудистой системы, формирование костей и минерализация зубов, участие в важнейшем этапе работы системы гемостаза - свертывании крови.

Магний (Mg)

Magnifique - значит великолепный. От этого французского слова получил название элемент периодической таблицы - магний. На открытом воздухе горит это вещество очень эффектно, великолепным ярким пламенем. Отсюда и магний. Однако великолепен магний не только тем, что горит красиво.

Необычайно важна роль магния в организме человека для обеспечения протекания различных жизненных процессов. И, к счастью, с горением это не связано никак. А какие это процессы? Давайте рассмотрим.

Организма человека содержит, в среднем, 20-30 миллиграммов магния. 70% этого количества включают в себя кости скелета, остальной объём содержится в мышцах, железах внутренней секреции. Небольшое количество магния присутствует в крови. Магний успокаивает нервную систему, и центральную, и периферическую. Вообще, магний необходим для регулировки равновесия в мышечной и нервной тканях. Магний как бы обеспечивает «внутренний покой» организма.

Магний является кофактором и активатором некоторых ферментов - энолазы, щелочной фосфатазы, карбоксилазы, гексокиназы. Установлено участие магния в фосфорном и углеводном обмене. Элемент оказывает асептическое и сосудорасширяющее действие. Под воздействием соединений магния усиливается перистальтика кишечника, лучше отделяется желчь и выводится холестерин, снижается нервно-мышечная возбудимость. Магний участвует в синтезе белка. Наряду с вышеперечисленным роль магния в организме человека заключается в оказании щелочного действия на органы и ткани.

С участием магния протекает более трёх сотен ферментативных реакций. Особенно активно магний участвует в процессах, которые связаны с утилизацией энергии, в частности, с расщеплением глюкозы и удалением из организма отработанных шлаков и токсинов. В процессах синтеза белка роль магния - производство ДНК. Получено подтверждение, что тиамин (В1), пиридоксин (В6) и витамин С полноценно усваиваются именно в присутствии магния. Благодаря магнию более устойчивой становится структура клеток во время их роста, эффективнее проходит регенерация и обновление клеток тканей и органов. Магний, этот «великолепный» элемент, стабилизирует костную структуру и придаёт костям твёрдость.

Натрий (Na)

Натрий - это макроэлемент, который обеспечивает проводимость нервных импульсов, входит в состав крови и регулирует баланс воды в организме. Натрием заполнены все межклеточные пространства, то есть он является основой всех межклеточных жидкостей, а вместе с калием он образует нормальный баланс жидкости, предотвращая риск обезвоживания, в следствии чего, роль натрия трудно переоценить.

Усвоение натрия увеличивается при параллельном приеме витамина Д и К, а хлор и калий могут, наоборот, замедлить его усвоение.

Также натрий влияет на нервную систему: с помощью разности концентрации натрия генерируются электрические сигналы - основа нервной системы.

Натрий укрепляет сердечно-сосудистую системы, входя в состав крови, что позволяет регулировать объем крови. Также натрий является сосудорасширяющим макроэлементом, он нормализует артериальное давление, влияет на работу миокарда.

Натрий улучшает пищеварение, помогает образовывать желудочный сок, помогает при доставке глюкозы клетками, активирует многие пищеварительные ферменты.

Помимо этого натрий важен для регулировки выделительных систем, для кислотно-щелочного баланса в организме, а также помогает сохранить и накопить многие вещества в крови после их растворения.

Сера (S)

Сера - играет важную роль в организме человека. Она составляет 0.25% веса человеческого тела и является непременной составной частью клеток, тканей органов, нервной, костной и хрящевой ткани, а также волос, кожи и ногтей человека.

Сера участвует в обменных процессах в организме и способствует их нормализации; является составным элементом ряда аминокислот, витаминов, ферментов и гормонов (в том числе инсулина); играет важную роль поддержании кислородного баланса; улучшает работу нервной системы; стабилизирует уровень сахара в крови; повышает иммунитет; оказывает противоаллергическое воздействие.

Улучшают усвояемость серы такие элементы как фтор и железо, а такие как мышьяк, свинец, молибден, барий и селен наоборот ухудшают ее усвоение.

А еще сера...

• участвует в формировании хрящевой и костных тканей, улучшает работу суставов и связок
• влияет на состояние кожи, волос и ногтей (входит в состав коллагена, кератина и меланина)
• укрепляет мышечную ткань (особенно в период активного роста у детей и подростков)
• участвует в образовании некоторых витаминов и усиливает эффективность витамина В 1 , биотина, витамина В 5 и липоевой кислоты
• оказывает ранозаживляющий и противовоспалительный эффект
• уменьшает суставные, мышечные боли и судороги
• способствует нейтрализации и вымыванию шлаков и токсинов из организма
• стабилизирует уровень сахара в крови
• помогает печени выделять желчь

Фосфор (P)

Фосфор относится к структурным (тканеобразующим) макроэлементам, его содержание в организме взрослого человека составляет около 700 г.

Большая часть фосфора (85-90%) находится в костях и зубах, остальное - в мягких тканях и жидкостях. Около 70% общего фосфора в плазме крови входит в органические фосфолипиды, около 30% - представлено неорганическими соединениями (10% соединения с белком, 5% комплексы с кальцием или магнием, остальное - анионы ортофосфата).

• фосфор входит в состав многих веществ организма (фосфолипиды, фосфопротеиды, нуклеотиды, коферменты, ферменты и пр.)
• фосфолипиды являются основным компонентом мембран всех клеток в организме человека
• в костях фосфор находится в виде гидроксилапатита, в зубах в виде фторапатит, выполняя структурную функцию
• остатки фосфорной кислоты входят в состав нуклеиновых кислот и нуклеотидов, а также в состав аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и креатинфосфата - важнейшие аккумуляторы и переносчики энергии
• остатки фосфорной кислоты входят в состав буферной системы крови, регулируя ее значение рН

Хлор (Cl)

Равновесие, которое поддерживает хлор - это баланс между эритроцитами и плазмой, кровью и тканями организма, а также водный баланс. Если этот баланс нарушен, то появляются отёки.

Вместе с калием и натрием хлор обеспечивает нормальный водно-солевой обмен, и может снимать отёки различного происхождения, приводя в норму артериальное давление. Соотношение этих элементов всегда должно быть сбалансированным, так как они поддерживают нормальное осмотическое давление межклеточной жидкости. Кислотно-щелочной дисбаланс, который может появиться вследствие нарушения равновесия между этими элементами, вызывает различные заболевания.

Хлор важен для нормального пищеварения, так как он участвует в образовании соляной кислоты, являющейся основным компонентом желудочного сока, а также стимулирует активность амилазы - фермента, способствующего расщеплению и усвоению углеводов. При некоторых заболеваниях желудочно-кишечного тракта, сопровождающихся воспалительными процессами, количество хлора в организме уменьшается.

Улучшая работу печени, хлор помогает клеткам и тканям избавляться от шлаков, а также своевременно выводит из организма углекислый газ.

Для спортсменов важно, чтобы в их организме всегда соблюдался баланс хлора, так же, как натрия и калия: хлор необходим суставам - он позволяет им дольше сохранять гибкость, а мышцам помогает оставаться сильными.