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

Значение термина

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

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

Список макроэлементов

К списку макроэлементов относятся:

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

Роль и значение в организме

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

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

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

В день человек должен получить 1-1,2 г кальция. Однако этот показатель зависит от возраста и других индивидуальных факторов и выглядит следующим образом:

• возраст до трех лет - 0,6 г;
• возраст от 4 до 10 лет - 0,8 г;
• возраст от 10 до 13 лет - 1 г;
• возраст от 13 до 16 лет - 1,2 г;
• возраст от 16 до 25 лет - 1 г;
• взрослые от 25 до 50 лет - 0,8-1,2 г;
• женщины в период беременности и кормления грудью - 1500-2000 мг.

Для нормального показателя содержания кальция необходимо включать в свой рацион:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Обнаружить магний можно в:

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

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

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

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

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

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

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

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

Фосфор незаменим в таких процессах:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Органогенные элементы и их польза

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

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

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

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

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

Углерод присутствует во всей пище в форме органических соединений, его суточная потребность для человека не определена.

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

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

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

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

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

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

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

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

Что происходит в организме при нехватке или избытке

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

Симптомы нехватки

К основным симптомам недостаточного количества макроэлементов относятся:

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

Избыток макроэлементов

Во время избытка макроэлементов могут возникнуть такие симптомы:

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

Микроэлементы и макро: в чем разница?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

5.3. Топография важнейших биогенных элементов в организме человека.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое макроэлементы, наверняка каждый приблизительно себе представляет. Это - биологически значимые вещества, необходимые живому организму. Они полезны и важны. Да, в человеческом организме их не очень много (более 0,01 %), но их значимость даже в таком количестве неоценима. Итак, что же это за вещества, откуда они берутся в организме и какую роль играют?

Происхождение и перечень

Итак, что такое макроэлементы? Это - вещества, слагающие основу плоти живых организмов. Человеческий организм не способен самостоятельно их синтезировать, поэтому они обязательно должны поступить из чистой воды и продуктов питания. Недостача хотя бы одного элемента чревата физиологическими нарушениями и болезнями.

Макроэлементы делятся на:

• Биогенные. Их еще называют органогенными элементами, или макронутриентами. Именно они участвуют в построении углеводов, жиров, белков, гормонов, витаминов и ферментов. К ним относится сера, фосфор, кислород, азот, водород и углерод.
• Другие. К ним относится калий, кальций, магний, натрий и хлор.

Рекомендуемая суточная доза потребления составляет более 200 мг. Чтобы поддерживать баланс макроэлементов, необходимо тщательно следить за своим питанием и планировать рацион. Очень важно, чтобы организм получал все, что ему необходимо.

Кислород

Итак, что такое макроэлемент, ясно. Теперь стоит вкратце рассказать о каждом из них в отдельности. Кислород в особом представлении не нуждается, ведь из него состоит 65 % клеточной массы.

Этот макроэлемент в составе любого организма играет важнейшую роль. Ведь кислород является универсальным химическим окислителем. Без него невозможен синтез аденозинтрифосфата, являющегося основным источником энергии для всех биологических процессов.

Именно благодаря кислороду организм извлекает энергию из жиров, белков, углеводов и прочих органических веществ. Интересно, что в спокойном состоянии потребляется порядка 2 грамм данного макроэлемента в минуту. То есть порядка тонны в год.

Углерод

Рассказывая о том, что такое макроэлементы, нельзя не уделить особое внимание этому веществу. Он в объеме 18 % входит в состав клеточной массы.

В организм человека попадает с пищей, в сутки примерно 300 г, а также с углекислым газом, который содержится в воздухе (около 3,7 г).

Интересно, что это вещество даже в чистом виде безопасно для человека. Активированный уголь, например, является почти 100-процентным углеродом. И мощным абсорбирующим средством, к слову.

Но не нужно стремиться пополнить свой углеродный баланс, каждый день выпивая по несколько таблеток угля. Дефицита данного вещества ни у кого вообще не наблюдается, так как оно входит в состав всех пищевых продуктов и воздуха.

Водород

Он на 10 % составляет клеточную массу организма. Это также очень важный элемент. Макроэлемент водород структурирует биологическое пространство и органические молекулы.

Он взаимодействует со многими элементами, и проявляет как восстановительные, так и окислительные свойства. В организме человека с другими веществами образует сульфгидрильные и аминокислотные группы, задействованные в функционировании биологических молекул. Именно за счет водородных связей происходит копирование молекулы ДНК.

И конечно же, нельзя не упомянуть, что входящий в список макроэлементов водород образует воду. Это происходит вследствие его реакции с кислородом. А именно из воды на 60-70 % состоит человек.

Многие забывают поддерживать жидкостный баланс в своем организме. А ведь это очень просто - достаточно выпивать 1,5-2,5 литра воды в день.

Азот

Данное вещество также относится к макроэлементам. Оно составляет 3 % от клеточной массы. Это органоген, который входит в состав аминокислот, образующих белки. Также он присутствует в нуклеотидах - строительном материале гемоглобина, гормонов, ДНК, нейромедиаторов, витаминов и прочих веществ.

Из-за нехватки азота может возникнуть мышечная дистрофия, иммунодефицит, нарушение обмена веществ, задержка физического и умственного развития, депрессия и гиподинамия.

Основной источник этого макроэлемента, роль которого действительно важна - белковая пища. Яйца, рыба, мясо, кисломолочные продукты, бобовые культуры, орехи, цельнозерновой хлеб и растительное масло.

Кальций

К макроэлементам относится и это вещество, входящее в организм в количестве 2 %. Вот какую роль он играет:

• Участвует в процессе сокращений мышечных тканей, действует на сердце, координирует сердцебиение.
• Выполняет функции строительного материала при создании костей и зубов.
• Участвует в передаче нервных импульсов в ЦНС, активизирует действие ферментов, которые задействованы в синтезе нейромедиаторов.
• Регулирует кровяное давление вместе с натрием и магнием.
• Усиливает действие витамина К, который влияет на свертываемость крови.
• Воздействует на проницаемость клеточных мембран, участвует в транспортировке питательных веществ.
• Укрепляет иммунную систему.

Недостаток вещества приводит к идиопатической гиперкальциурии, нефролитиазу, нарушению кишечной абсорбции, гипертензии и т. д. Пополнить баланс можно, пропив курс кальция. Или просто добавить в свой рацион сливки, молоко, творог, сыр, шпинат, петрушку, фасоль, брокколи, соевый творог, яблоки, урюк, курагу, рыбу, сладкий миндаль.

Фосфор

У этого макроэлемента значение свое. Его роль следующая:

• Он входит в состав фосфорпротеинов и фосфорлипидов, которые находятся в структуре мембран. Также он есть в нуклеиновых кислотах, участвующих в процессе деления клеток, а еще в хранении и применении генетической информации.
• Преобразовывает белки, углеводы и жиры в энергию. Фосфор есть в молекулах аденозинтрифосфата - ее аккумулятора.
• Участвует в метаболизме и в передаче нервных импульсов.
• Активирует витамины групп D и В.

Из-за недостатка фосфора наблюдаются боли в костях и мышцах, истощение, слабость иммунитета, изменения миокарда, геморрагические высыпания, пародонтоз, рахит. Источникам этого вещества являются сыры, молоко, говяжья печень, икра осетровых, овсяная крупа, семечки, грецкие орехи, тыква, морковь, чеснок, шпинат и капуста.

Калий

Этот элемент к макроэлементам относится тоже. Его в организме всего 0,35 %, но он выполняет следующие важные функции:

• Поддерживает оптимальное внутриклеточное давление, участвуя в натриево-калиевом балансе.
• Обеспечивает правильное сокращение мышечных волокон.
• Поддерживает внутри клеток жидкостный состав.
• Катализирует органические реакции.
• Позитивно влияет на функциональность почек, избавляет от зашлакованности и отечности.

Из-за нехватки калия наблюдаются нарушения в сердечном ритме, тремор, раздражительность, координационные нарушения, мышечная слабость, сонливость и утомляемость.

Содержится в следующих продуктах: курага, фасоль, морская капуста, горох, чернослив, миндаль, изюм, грецкие и кедровые орехи, кешью, картофель, горчица, чечевица.

Сера

Вот в чем заключается польза данного макроэлемента, входящего в организм в количестве 0,25 %:

• Это вещество, играющее важную роль в строении нервной, костной и хрящевой ткани, клеток, ногтей, кожи и волос.
• Она принимает участие в обмене веществ.
• Является составляющей ряда витаминов, аминокислот, гормонов и ферментов.
• Стабилизирует работу нервной системы.
• Нормализует сахарный баланс.
• Имеет противоаллергическое свойство.
• Повышает иммунитет.

И это лишь малый перечень. О недостатке серы в организме свидетельствует ломкость ногтей, тусклость волос, аллергии, частые запоры, боли в суставах и мышцах, тахикардия, шелушение кожи.

Сера входит в состав нежирной говядины и свинины, рыбы, птицы, яиц, твердых сыров, морепродуктов, моллюсков, бобовых и злаковых, круп, хрена, горчицы, а также фруктов и ягод зеленых сортов.

Натрий

Этот макроэлемент содержится в количестве 0,15 %. Выполняет следующие функции:

• Регуляция водного баланса.
• Нормализация осмотического давления.
• Поддержание кислотно-щелочного баланса.
• Транспортировка веществ через клеточную мембрану.
• Нормализация обмена веществ.
• Переваривание пищи (входит в состав желудочного сока).

Дефицит натрия является редкостью, так как он поступает в наш организм вместе с солью - как поваренной, так и той, которая есть в обычных продуктах. Его источники - копченые и вареные колбасы, твердые сыры, овощные супы, квашеная капуста, шпроты, консервы из тунца, мидии, раки, крабы.

Хлор

Содержится в таком же количестве, что и натрий - 0,15 %. Он незаменим в водно-солевом обмене и кислотно-щелочном балансе. К тому же хлор участвует в осморегуляции - процессах, позволяющих выводить из организма ненужную жидкость и соли. А еще он стимулирует возникновение желудочного сока, предохраняет от обезвоживания и нормализует состояние эритроцитов.

Основные источники хлора - пищевая соль, ржаной и белый хлеб, твердый сыр, сливочное масло, говяжий язык, свиные почки, сельдь, минтай, хек, сайра, мойва, устрицы, 9-процентный творог, оливки, рис, кефир.

Магний

Данного макроэлемента в организме меньше всего - 0,05 %. Но он участвует более чем в 300 различных ферментативных реакциях. Также без него не обходится выработка белка. А еще магний делает более устойчивой структуру клетки в процессе роста. Помимо этого, он позитивно влияет на рост костей, сердечный ритм, АД, уровень сахара в крови, и служит эффективным средством против суставных и мышечных болей.

Источник магния - крупы, злаковые, белокочанная капуста, горох, соевая мука, лимоны, грейпфруты, абрикосы, бананы, фиги, яблоки, креветки, треска, скумбрия.

Как можно видеть, все перечисленные макроэлементы играют важнейшую роль в человеческом организме. Поэтому имеет смысл сбалансировать свой рацион так, чтобы все они поступали в полном объеме.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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