Микроэлементы. Поступление и усвоение металлов в организме

Хорошо известно, что организм человека нуждается в сбалансированной по химическим элементам пище. Вредно сказывается как недостаток, так и избыток почти каждого из них. Около 99% массы тела приходится на пять химических элементов – водород, кислород, углерод, азот и кальций. Они поступают в организм преимущественно в связанном виде с пищей, питьевой водой, вдыхаемым воздухом; участвуют в большинстве химических реакций, протекающих в организме; входят в состав белков, жиров и углеводов. Проблема сбалансированного поступления этих элементов в организм решается сравнительно просто. Еще шесть элементов – фосфор, хлор, калий, натрий, сера и магний – вместе "весят" примерно 1%. Роль этих элементов в поддержании здоровья также в главных чертах выяснена. Известно, как в случае необходимости подпитывать ими организм.

Гораздо сложнее ситуация со «следовыми» химическими элементами. Во-первых, концентрации их таковы, что не поддаются аналитическому определению простыми методами. Во-вторых, даже если их содержание удается определить в пище или пищевых добавках, то выяснить участие и роль в жизненных процессах - гораздо более сложная задача. В-третьих, эти элементы из-за их ничтожных концентраций легко передозировать, что ведет к обратному эффекту: больше – не значит лучше, их избыток отравляет организм.

Микроэлементы – вещества, необходимые организму в ничтожных количествах (обычно микрограммы), являются жизненно важными для биохимии организма. Если в организме не хватает всего лишь одного элемента, то может нарушиться вся цепь химических реакций, что в дальнейшем может послужить причиной нарушений работы некоторых органов и систем; в худшем случае со смертельным исходом (дефицит селена, меди и др.).

Микроэлементы неравномерно распределены между тканями и часто обладают сродством к определенному типу тканей и органов. Так, цинк аккумулируется в поджелудочной железе; молибден – в почках; барий – в сетчатке глаза; стронций – в костях; иод – в щитовидной железе. Незначительные отклонения содержания микроэлементов от нормы вызывают тяжелые заболевания.

Анализ на содержание отдельных микроэлементов в органах и тканях – чувствительный диагностический тест, позволяющий обнаруживать и лечить различные заболевания. Так, снижение содержания цинка в плазме крови – обязательное следствие инфаркта миокарда. Уменьшение содержания лития в крови – показатель гипертонического заболевания.

Минеральное удобрение или химический мелиорант, в котором наряду с основными питательными веществами присутствуют микроэлементы – бор, цинк, медь, кобальт, марганец, молибден в очень малых концентрациях (0,0005%-1%). Микроэлементы оказывают заметное влияние на фитосинтетическую активность растений, катализируют ряд биохимических процессов и тем самым влияют на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции.

Традиционные органические удобрения, такие как торф, навоз, сапропель также содержат микроэлементы, но их содержание не нормируется, так как нет технологии регулирования их содержания в готовых удобрениях

В таблице 2.6.1 представлены наиболее важные микроэлементы с характером их воздействия на организм в случае дефицита или избытка.

Таблица 2.6.1

Микроэлементы и их воздействие на организм

Химический элемент

Дефицит металла

Избыток металла

1

2

3

Литий

Дефицит приводит к психическому расстройству.

Избыток вызывает общую затормо-женность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонли-вость, потерю аппетита, жажду, а также дерматит лица и рук.

Натрий

Поддерживает у человека нормаль-ную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности (успокаи-вает), удерживает воду в организме.

Избыток приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ.

Калий

Регулирует белковый и углеводный обмен, влияет на процессы фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального фун-кциионирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки.

При избытке происходит усиление двигательной активности, нарушение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена.

Магний

Проявляет антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, играет большую роль в профилактике рака. Благотворно влияет на органы пищеварения.

Повышенное содержание приводит к нарушению минерального обмена. Нарушение баланса обмена магния вызывает повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта.

Кальций

Необходим для процессов кровет-ворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосу-дов, нормального роста скелета, благотворно влияет на состояние нервной системы, оказывает протиивовоспалительное действие.

При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость нервной системы и обонятельного анализатора.

Стронций

Влияет на процесс образования костей.

При избытке стронция поражаются костная ткань, печень, кровь; наблюдается повышенная ломкость костей, выпадение волос.

Алюминий

Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему.

Избыток приводит к нарушению минерального обмена.

Цинк

Входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих реакций; входит в состав инсулина, участвует в белковом обмене.

При высоких концентрациях является мутагеном и онкогеном.

Кадмий*

Является биологическим конкурентом цинка, при избытке снижает активность пищеварительных фермен-тов, нарушает функцию подже-лудочной железы, углеводный обмен, поражает почки и тормозит рост костей, увеличивает опасность переломов костей.

Ртуть*

При избытке поражает центральную нервную систему, сосредоточивается в почках, нарушает их деятельность; накапливается в клетках мозга и оболочке рта.

Барий*

 

При избытке поражает костную ткань, костный мозг и печень, нервную систему, приводит к хрупкости костей за счет вытеснения кальция.

Таллий*

При избытке поражает перифери-ческую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки. Таллий биологический конкурент калия из-за сходства между ионами, накапли-вается в волосах, костях, почках, мышцах. Характерный признак отрав-ления таллием – выпадение волос.

Свинец*

Избыток вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Способен заменять кальций в костях.

Медь*

Избыток приводит к развитию болезни Вильсона, нарушению деятельности печени.

* Дефицит данных элементов не оказывает существенного влияния на организм человека, поскольку данные элементы являются токсичными и при биоаккумуляции их в организме наносят существенный вред нормальной жизнедеятельности человека