Микроэлементы. Биологическая роль микроэлементов в организме человека, их основная характеристика Микроэлементы в живых организмах

Микроэлементы - это вид микронутриентов наряду с витаминами и макроэлементами. Микроэлементы участвуют практически во всех обменных процессах, входят в состав тканей организма, ферментов и т.д. Особую роль микроэлементы играют в питании беременных, развитии детей и поддержании здоровья пожилых людей, хотя недостаток этих нутриентов в пище негативно сказывается на самочувствии любого человека.

Что такое микроэлементы?

Понятие «микроэлементы» является частью термина «минеральные вещества». Это химические вещества, входящие в таблицу Менделеева, они не имеют энергетической ценности, однако играют важную роль в обеспечении жизнедеятельности организма, в особенности кровеносной, нервной и гормональной систем. Суточная потребность в микроэлементах составляет не более 200 мг (2 г).

Виды микроэлементов

Железо
Входит в состав белков, в том числе ферментов, участвует в переносе кислорода кровью. Недостаток железа снижает тонус мышц, приводит к анемии, сердечно-сосудистым заболеваниям и гастриту. Железо конкурирует с кальцием и цинком, поэтому его лучше употреблять отдельно. Усвоение железа улучшают витамины А и С. Суточная потребность в железе - 4-18 мг для детей, 18 мг для женщин, 10 мг для мужчин. Основные источники железа - печень, мясо, бобовые.

Цинк
Входит в состав гормона инсулина и большинства ферментов, участвует в обмене веществ. Недостаток цинка влечет задержки развития у детей, анемию, цирроз печени, половые расстройства. Особую опасность недостаток цинка имеет для беременных - это может вызвать пороки развития плода. Железо, кальций и фолиевая кислота (В9) препятствуют усвоению цинка, а витамин В2 - способствует. Потребность в цинке составляет 3-12 мг у детей, 12 мг у взрослых. Цинк содержится в печени, мясе, орехах и бобовых.

Йод
Необходим для деятельности щитовидной железы, участвует в образовании ряда гормонов. Недостаток йода может вызвать расстройства гормональной системы, задержку в развитии у детей. Суточная потребность в йоде - 60-150 мкг у детей, 150 мкг у взрослых. Источники йода - морская соль, морская капуста, морепродукты, рыба.

Медь
Входит в состав ряда ферментов, участвует в обмене веществ, помогает обеспечивать ткани кислородом. Недостаток меди вызывает нарушения формирования скелета и сердечно-сосудистой системы у детей. Усвоение меди ухудшают цинк и молибден. Суточная потребность в меди - 0,5-1 мг. Источники меди - печень, орехи, бобовые.

Марганец
Входит в состав костной ткани и многих ферментов, участвует в обмене веществ. Недостаток марганца ухудшает липидный обмен, влечет нарушения репродуктивной функции. Железо и кальций ухудшают усвоение марганца. Суточная потребность в марганце составляет 2 мг. Марганцем богаты орехи, шпинат, чеснок, грибы.

Селен
Обладает антиоксидантным эффектом, имеет иммуномодулирующее действие. Недостаток селена влечет риск деформации суставов. Физиологическая потребность составляет 10-50 мкг для детей, 55 мкг для женщин, 70 мкг для мужчин. Селен содержится в печени, морепродуктах, бобовых.

Хром
Участвует в обменных процессах, усиливает действие гормона инсулина. Недостаток хрома негативно влияет на уровень холестерина в крови. Усвоению хрома мешает железо. Физиологическая потребность в хроме составляет 10-35 мкг в сутки для детей, 50 мкг для взрослых. Источники хрома - рыба, свекла.

Молибден
Играет роль кофермента во многих процессах. Недостаток молибдена снижает иммунитет. Молибден и медь негативно влияют на усвоение друг друга. Потребность в молибдене составляет 70 мкг в сутки. Молибден содержится в печени, бобовых, крупах, моркови.

Фтор
Отвечает за минерализацию костной ткани. Его недостаток приводит к кариесу, а избыток влечет возникновение пятен на зубной эмали (как правило, это связано с избытком фтора в водопроводной воде). Физиологическая потребность во фторе составляет 1-4 мг в сутки. Фтор содержится в рыбе и чае.

Избыток меди, бора, никеля, алюминия, олова и других минеральных веществ может иметь токсическое действие, поэтому содержание этих элементов в продуктах питания в большинстве стран законодательно ограничено.

К вопросу о нормах

Избыток и недостаток многих микроэлементов в продуктах питания во многом зависит от природно-климатических особенностей региона, состава воды и почв, преобладания в традиционном рационе растительной или животной пищи, дефицита рыбы и морепродуктов и иных факторов, поэтому для разных стран и регионов вводятся свои нормы потребления тех или иных микроэлементов.

Влияние отдельных микроэлементов на организм человека изучено недостаточно, поэтому рекомендаций о необходимости употребления, например, ванадия, никеля, бора и т.д. пока нет.

Эксперт: Галина Филиппова, врач-терапевт, кандидат медицинских наук

Микроэлементами принято называть химические элементы, которые находятся во всех живых организмах, включая человека, в минимальных (следовых) количествах, то есть в тысячных и менее долях процентов. Иногда можно услышать название следовые элементы, но чаще встречается микроэлементы . Несмотря на незначительное количество содержания в организме человека, микроэлементы - жизненно важные составные части нашего здоровья.

Список всех микроэлементов (можно перейти на любой микроэлемент, кликнув по нему мышью):

Организм человека содержит более 70 минеральных веществ, микроэлементы участвуют во всех процессах жизнеобеспечения. Чтобы понять, насколько важны и эффективны микроэлементы, посмотрим на список основных функций следовых элементов:

• Обеспечение нормального кислотно-щелочного баланса,
• Участие в процессах кроветворения, секреции и костеобразования,
• Поддержание осмотического давления на постоянном уровне,
• Управление нервной проводимостью,
• Налаживание внутриклеточного дыхания,
• Влияние на иммунную систему,
• Обеспечение полноценного сокращения мышц.

Становится понятно, что микроэлементы необходимы человеку, чтобы поддерживать физическое и умственное здоровье на должном уровне, поэтому, живя в постоянном стрессе и в условиях всё ухудшающейся экологии, необходимо уделять повышенное внимание поступлению в организм не только , но и минеральных веществ.

Интересный факт - волосы реагируют на нехватку микроэлементов быстрее всего, именно анализ состояния волос покажет самое точное количество и качество имеющихся в организме человека микроэлементов.

Основные минеральные вещества по количеству содержания делятся на макроэлементы (содержатся в организме в количестве 0,1% и выше), микроэлементы (содержание 0,001% и ниже) и ультрамикроэлементы (содержание менее 0,00001%). Это является традиционным способом классификации, но он не даёт полной картины биологической ценности или заменимости, поэтому часто микроэлементы классифицируют по другим признакам.

Например, существует разделение по заменимости микроэлементов:

• Незаменимые (железо, кобальт, марганец и цинк),
• Жизненно необходимые (алюминий, бор, бериллий, йод, молибден и никель),
• Токсиканты (кадмий, рубидий, свинец),
• Недостаточно изученные (висмут, золото, мышьяк, титан, хром).

Для определения ценности различных микроэлементов, имеется данная классификация, согласно которой микроэлементы делятся на следующие группы:

• Незаменимые (железо, йод, кобальт, марганец и цинк),
• Вероятно незаменимые (бром, молибден, селен, фтор),
• Физиологически неактивные (бериллий, кадмий).

Все имеющиеся классификации не идеальны, потому что многие микроэлементы недостаточно изучены и в различных тканях организма ведут себя по-разному, иногда из незаменимых превращаясь в токсичные. Поэтому учёные-химики и медики постоянно находятся в писке новых критериев для классификации (роль в питании и метаболизме, например), чтобы получить наиболее подробную и понятную систему.

В организме человека прослеживается чёткая взаимосвязь и совместимость микроэлементов и витаминов, более того, процесс совместимости может играть как положительную роль, помогая усвоению витаминов или микроэлементов, так и отрицательную - разрушительно действуя на ту или иную сторону взаимосвязи. Многие витамины и микроэлементы не вступают в реакции, то есть воздействие их друг на друга нейтральное.

Положительная совместимость:

• улучшает усвояемость железа,
• увеличивает биодоступность магния,
• Цинк заметно улучшает усвояемость ,
• усиленно действует при наличии селена.

Несовместимость микроэлементов и витаминов:

• препятствует всасыванию цинка,
• Кальций, магний и цинк препятствуют усвоению железа,
• Медь и железо обесценивают действие ,
• Кальций теряет биодоступность в присутствии фосфора.

Зная эти особенности, можно скорректировать режим питания и быть внимательным, принимая лекарственные препараты. Как правило, в инструкциях к лекарствам указано, как они влияют на содержания минеральных веществ (например, цинк из организма вымывается при приёме аспирина).

Всасывание и выделение микроэлементов

Большинство микроэлементов хорошо растворяются в воде, поэтому проблем с их всасыванием, как правило, не замечено. Процесс всасывания происходит в зоне тонкого кишечника, особенно в двенадцатиперстной кишке. Выделение микроэлементов происходит традиционными путями - через выдыхаемый воздух, кал (железо, медь, ртуть, цинк и фосфор) и мочу (бром, калий, литий, марганец, натрий).

Дефицит микроэлементов

Дефицит микроэлементов может иметь пагубное влияние на организм человека, основные признаки нехватки микроэлементов:

• Дисбактериоз,
• Анемия,
• Снижение иммунитета,
• Задержка в развитии,
• Тусклость и выпадение волос,
• Плохое пищеварение,
• Лишний вес вплоть до ожирения,
• Развитие диабета,
• Заболевания кожных покровов и костей,
• Сердечно-сосудистые недуги,
• Проблемы в половой сфере.

Дефицит микроэлементов возникает при скудном или несбалансированном питании, если человек проживает в экологически неблагоприятном регионе, где имеется питьевая вода ненадлежащего качества, при неконтролируемом приёме препаратов, влияющих на содержание микроэлементов.

Необходимость микроэлементов подтверждают исследования учёных, подтверждающие, что микроэлементы способны усиливать защитные механизмы иммунной системы, оказывая стимулирующее действие на основные функции организма. Некоторые из минералов (железо, йод, кобальт, медь и марганец) участвуют в образовании антител, разрушают бактериальные токсины.

Многообразие воздействия микроэлементов на организм человека доказывает необходимость данных минеральных веществ для полноценного функционирования и поддержания организма в здоровом состоянии в течении всей жизни.

Больше и микро- и макроэлементах смотрите в видеоролике «Роль химических элементов в организме человека»

Биологически значимые элементы (в противоположность биологически инертным элементам ) - химические элементы , необходимые живым организмам для обеспечения нормальной жизнедеятельности .

Элементы, обеспечивающие жизнедеятельность организма, классифицируют по разным признакам - содержанию в организме, степени необходимости, биологической роли, тканевой специфичности и др. По содержанию в теле человека и других млекопитающих элементы делят на

Макроэлементы [ | ]

Эти элементы слагают основу плоти живых организмов .

Органогенные элементы [ | ]

Бо́льшую долю массы клетки составляют 4 элемента (указано их содержание в теле человека) :

Эти макроэлементы называют органогенными элементами или макронутриентами (англ. macronutrient ) . Преимущественно из них построены белки , жиры , углеводы , нуклеиновые кислоты и многие другие органические вещества . Иногда эти четыре элемента обозначают акронимом CHNO , состоящим из их обозначений в таблице Менделеева .

Другие макроэлементы [ | ]

Ниже перечислены другие макроэлементы и их содержание в теле человека.

Микроэлементы [ | ]

Термин «микроэлементы » получил особое распространение в медицинской, биологической и сельскохозяйственной научной литературе в середине XX века. В частности, для агрономов стало очевидным, что даже достаточное количество «макроэлементов» в удобрениях (троица NPK - азот , фосфор , калий) не обеспечивает нормального развития растений.

Содержание микроэлементов в организме мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Поддержание их содержания в тканях на физиологическом уровне необходимо для поддержания постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма.

Основные микроэлементы [ | ]

Необходимыми для жизнедеятельности растений , животных и человека считаются более 30 микроэлементов. Среди них (в алфавитном порядке):

Чем меньше концентрация элемента в организме, тем труднее установить его биологическую роль, идентифицировать соединения, в образовании которых он принимает участие. К числу несомненно важных относят бор , ванадий , кремний и др.

Биогенные элементы [ | ]

Биогенными называют все элементы, постоянно присутствующие в живых организмах и играющие какую-либо биологическую роль, в первую очередь O, C, H, Ca, N, K, P, Mg, S, Cl, Na, Fe .

Совместимость [ | ]

В конце XX века российские производители некоторых лекарственных препаратов и биологически активных добавок стали использовать для обозначения макро- и микроэлементов термин «минерал ». С научной точки зрения такое употребление этого термина является неправильным, так как он означает только геологическое природное тело с кристаллической структурой. Тем не менее производители т. н. «биологических добавок» стали называть свою продукцию витаминно-минеральными комплексами, имея в виду минеральные добавки к витаминам .

См. также [ | ]

Примечания [ | ]

Источники

1. Скальный А. В., Рудаков И. А. Биоэлементы в медицине. - Оникс 21 век, Мир, 2004. - С. 18-23. - 272 с. - ISBN 5-329-00930-8 .
2. Ультрамикроэлементы // Словарь ботанических терминов / И.А. Дудка. - Киев: Наукова Думка, 1984.
3. Авцын А. П., Жаворонков А. А., Риш М. А., Строчкова Л. С. Микроэлементозы человека. - М. : Медицина, 1991. - С. 16-17. - 496 с. - ISBN 5-225-02128-X .
4. Кидин В.В., Торшин С.П. Агрохимия. Учебник . - Проспект, 2015. - 619 с. - ISBN 9785392187676 .

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

Макроэлементы — это какие вещества?

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

Биогенные

К макроэлементам относятся:

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

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

Другие макроэлементы

К макроэлементам относятся:

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

Их количество в организме меньше, чем биогенных макроэлементов.

Что такое микроэлементы?

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

Вот список микроэлементов:

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

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

Какую роль эти вещества выполняют в организме?

Рассмотрим функции, которые выполняют микроэлементы и макроэлементы.

Роль макроэлементов:

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

Роль микроэлементов в организме:

Макроэлементы клетки и ее микроэлементы

Рассмотрим ее химический состав в таблице.

В какой еде есть нужные организму элементы?

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

Теперь вы знаете практически все о макро- и микроэлементах.

Самое ценное в жизни – это здоровье. Чтобы сохранить и укрепить его, важно обеспечить свой организм всеми необходимыми, биологически значимыми веществами, в том числе макро- и микроэлементами. А для этого надо тщательно следить за своим питанием. Ведь именно из продуктов мы получаем почти все элементы, требующиеся для нормального функционирования организма.

Что такое макро- и микроэлементы

Макроэлементы содержатся в нашем организме в значительном количестве (больше 0,01% массы тела, иначе говоря, их содержание в теле взрослого человека измеряется граммами и даже килограммами). Макроэлементы подразделяют на:

• биогенные элементы, или макронутриенты, составляющие структуру живого организма. Из них формируются белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты. Это кислород, азот, водород, углерод;
• остальные макроэлементы, которые имеются в организме в больших количествах: кальций, калий, магний, натрий, сера, фосфор.

К микроэлементам относятся: железо, цинк, йод, селен, медь, молибден, хром, марганец, кремний, кобальт, фтор, ванадий, серебро, бор. Они участвуют во всех процессах жизнедеятельности и являются катализаторами биохимических реакций. Их суточное потребление менее 200 мг, и содержатся они в организме в маленьких дозах (менее 0,001% массы тела).

Причины и последствия дефицита макро- и микроэлементов

Причинами недостатка биологических элементов чаще всего бывают:

• неправильное, несбалансированное или нерегулярные питание;
• плохое качество питьевой воды;
• неблагоприятные условия среды, связанные с климатическими и экологическими условиями;
• большая потеря крови при чрезвычайной ситуации;
• применение лекарственных средств, способствующих выведению элементов из организма.

Недостаток микро- и макроэлементов ведет к патологическим изменениям в организме, нарушению водного баланса, обмена веществ, повышению или понижению давления, замедлению химических процессов. Все структурные изменения внутри клеток приводят к общему снижению иммунитета, а также появлению различных заболеваний: гипертонии, дисбактериоза, колитов, гастритов, болезней сердечно-сосудистой системы, аллергии, ожирения, сахарного диабета и многих других. Такие заболевания ведут к ухудшению функционирования организма, замедлению умственного и физического развития, что особенно страшно в детском возрасте.

Надо также помнить, что вреден бывает и избыток биологически значимых элементов. В слишком большом количестве многие из них оказывают токсическое действие на организм и даже порой оказываются смертельно опасны.

Поэтому чрезвычайно важно следить за рационом питания, образом жизни и, конечно, нужно знать, какие продукты богаты элементами, полезными для поддержания всех функционально значимых процессов организма.

Важнейшие макро- и микроэлементы

Кальций является основным элементом костной ткани, а также требуется для поддержания ионного баланса организма, отвечает за активацию некоторых ферментов. Большое количество кальция находится в молочных продуктах, поэтому ежедневно в меню необходимо включать молоко, сыр, кефир, ряженку, творог.

Фосфор участвует в энергетических реакциях, является структурным элементом косной ткани, нуклеиновых кислот. Рыба, мясо, фасоль горох, хлеб, овсяная, ячневая крупа богаты фосфором.

Магний отвечает за процессы обмена углеводов, энергии, поддерживает работу нервной системы. Находится в значительном количестве в таких продуктах, как творог, орехи, ячневая крупа, овощи, горох, фасоль.

Натрий играет большую роль в поддержании буферного баланса, кровяного давления, работы мышц и нервной системы и активации ферментов. Главными источниками натрия считают хлеб и поваренную соль.

Калий – внутриклеточный элемент, поддерживающий водно-солевой баланс организма, отвечает за сокращение сердечных мышц, способствует поддержанию нормального давления крови. Им богаты следующие продукты: чернослив, клубника, персики, морковь, картофель, яблоки, виноград.

Хлор важен для синтеза желудочного сока, плазмы крови, он активирует ряд ферментов. Поступает в человеческий организм главным образом из хлеба и соли.

Сера является структурным элементом многих белков, витаминов и гормонов. Продукты животного происхождения богаты этим элементом.

Железо играет важнейшую роль в нашем организме. Оно входит в состав большинства ферментов и гемоглобина, это белок, который обеспечивает перенос кислорода ко всем органам и тканям организма. Также железо необходимо для формирования эритроцитов и регулирует кровообращение. Данным элементом богаты говяжья и свиная печень, почки, сердце, зелень, орехи, гречневая, овсяная и перловая крупы.

Цинк стимулирует процессы сокращения мышц, кровообращение, отвечает за нормальное функционирование вилочковой железы. От цинка напрямую зависит красота и здоровье кожи, ногтей и волос. Морепродукты, грибы, смородина, малина, отруби содержат большие количества этого микроэлемента.

Йод является важнейшим элементом для щитовидной железы, которая обеспечивает нормальную работу мышечной, нервной, иммунной систем организма. Данным элементом насыщены морепродукты, черноплодная рябина, фейхоа, фасоль в стручках, помидоры, земляника.

Хром активирует процессы, связанные с передачей наследственной информации, участвует в обмене веществ, предотвращает развитие сахарного диабета. Входит в состав следующих продуктов: телячья печень, яйца, ростки пшеницы, кукурузное масло.

Кремний отвечает за работу лейкоцитов, эластичность тканей, способствует укреплению сосудов и кожных покровов, участвует в поддержании иммунитета и снижает возможность заражения различными инфекциями. Содержится в капусте, моркови, мясе, морских водорослях.

Медь участвует в процессах кровообращения и дыхания. При ее нехватке развивается атрофия сердечных мышц. Находится в таких продуктах, как грейпфрут, мясо, творог, крыжовник, пивные дрожжи.

Таким образом, для здоровья и нормального функционирования организма необходимо вводить в рацион полезные продукты. А в зимне-весенний период желательно применять комплексы поливитаминов. Это поможет укрепить иммунитет и исключить простудные и другие заболевания.