Биологическая роль микроэлементов определяется их участием практически во всех видах обмена веществ организма; они являются кофакторами многих ферментов, витаминов, гормонов, участвуют в процессах кроветворения, роста, размножения, дифференцировки и стабилизации клеточных мембран, тканевом дыхании, иммунных реакциях и многих других процессах, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность организма.
В организме человека обнаружено около 70 химических элементов (в т.ч. микроэлементов), из которых 43 считаются эссенциальными (незаменимыми). Кроме эссенциальных микроэлементов, являющихся незаменимыми факторами питания, дефицит которых приводит к различным патологическим состояниям, существуют токсичные микроэлементы, представляющие собой основные загрязнители окружающей среды и вызывающие у человека заболевания и интоксикации. При определенных условиях эссенциальные микроэлементы. могут проявлять токсическое действие, а некоторые токсические микроэлементы в определенной дозе обладают свойствами эссенциальных.
Потребность человека в микроэлементах колеблется в широких пределах и для большинства микроэлементов точно не установлена. Всасывание микроэлементов происходит главным образом в тонкой кишке, особенно активно - в двенадцатиперстной кишке.
Из организма микроэлементы выводятся с калом и мочой. Некоторая часть микроэлементов выделяется в составе секретов экзокринных желез, со слущенными клетками эпителия кожи и слизистых оболочек, с волосами и ногтями. Каждый микроэлемент характеризуется специфическими особенностями всасывания, транспорта, депонирования в органах и тканях и выделения из организма.
Описание некоторых микроэлементов
Бром
Наибольшее содержание отмечают в мозговом веществе почек, щитовидной железе, ткани головного мозга, гипофизе. Бром при чрезмерном накоплении угнетает функцию щитовидной железы, препятствуя поступлению в нее Йода. Соли брома оказывают тормозящее действие на ц.н.с., активируют половую функцию, увеличивая объем эякулята и количество сперматозоидов в нем. Бром входит в состав желудочного сока, влияя (наряду с хлором) на его кислотность. Суточная потребность в броме составляет 0,5-2 мг. Основными источниками брома в питании человека являются хлеб и хлебопродукты, молоко и молочные продукты, бобовые. В норме в плазме крови содержится около 17 ммоль/л брома (около 150 мг / 100 мл плазмы крови).
Ванадий
Наибольшее содержание обнаруживают в костях, зубах, жировой ткани. Ванадий оказывает гемостимулирующее действие, активирует окисление фосфолипидов, влияет на проницаемость митохондриальных мембран, угнетает синтез холестерина. Он способствует накоплению солей кальция в костях, повышает устойчивость зубов к кариесу. При избыточном поступлении в организм ванадий и его соединения проявляют себя как яды, поражающие систему кровообращения, органы дыхания, нервную систему и вызывающие аллергические и воспалительные заболевания кожи.
Железо
Наибольшее содержание отмечают в эритроцитах, селезенке, печени, плазме крови. Входит в состав гемоглобина, ферментов, катализирующих процессы последовательного переноса атомов водорода или электронов от исходного донора к конечному акцептору, т.е. в дыхательной цепи (каталазы, пероксидазы, цитохромов). Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, иммунобиологических взаимодействиях. При дефиците железа развивается анемия, происходит задержка роста, полового созревания, отмечаются дистрофические процессы в органах. Избыточное поступление железа с пищевыми продуктами может вызывать гастроэнтерит, а нарушение его обмена, сопровождающееся избыточным содержанием в крови свободного железа, - появление в паренхиматозных органах отложений железа, развитие гемосидероза, гемохроматоза. Суточная потребность человека в железе составляет 10-30 мг, его основными источниками в питании являются фасоль, гречневая крупа, печень, мясо, овощи, фрукты, хлеб и хлебопродукты. В норме негеминовое железо содержится в плазме крови в концентрации 12- 32 мкмоль/л (65-175 мкг/100 мл); у женщин содержание негеминового железа в плазме крови на 10-15% ниже, чем у мужчин.
Наиболее высокое содержание обнаруживается в щитовидной железе, для функционирования которой йод абсолютно необходим. Недостаточное поступление йода в организм ведет к появлению зоба эндемического, избыточное поступление - к развитию Гипотиреоза. Суточная потребность в йоде составляет 50-200 мкг. Основным источником в питании являются молоко, овощи, мясо, яйца, морская рыба, продукты моря. В норме в плазме крови содержится 275-630 нмоль/л (3,5-8 мкг/100 мл) белково-связанного йода.
Кобальт
Наибольшее содержание отмечают в крови, селезенке, костях, яичниках, гипофизе, печени. Стимулирует процессы кроветворения, участвует в синтезе витамина В12, улучшает всасывание железа в кишечнике и катализирует переход так называемого депонированного железа в гемоглобин эритроцитов. Способствует лучшей ассимиляции азота, стимулирует синтез мышечных белков. Кобальт влияет на Углеводный обмен, активизирует костную и кишечную фосфатазы, каталазу, карбоксилазу, пептидазы, угнетает цитохромоксидазу и синтез тироксина. Избыток кобальта может вызвать кардиомиопатию, оказывает эмбриотоксическое действие (вплоть до внутриутробной гибели плода). Суточная потребность составляет 40-70 мкг. Основные источники в питании - молоко, хлеб и хлебопродукты, овощи, печень, бобовые. В норме в плазме крови содержится примерно 20-600 нмоль/л (0,1-4 мкг/100 мл) кобальта.
Кремний
Наибольшее содержание определяют в бронхолегочных лимфатических узлах, хрусталике глаза, мышечной оболочке кишечника и желудка, поджелудочной железе. Содержание кремния в коже максимально у новорожденных, с возрастом оно уменьшается, а в легких, наоборот, возрастает в десятки раз. Соединения кремния необходимы для нормального развития и функционирования соединительной и эпителиальной тканей. Полагают, что присутствие кремния в стенках сосудов препятствует проникновению в плазму крови липидов и их отложению в сосудистой стенке. Кремний способствует биосинтезу коллагенов и образованию костной ткани (после перелома количество кремния в костной мозоли увеличивается почти в 50 раз). Считают, что соединения кремния необходимы для нормального протекания процессов липидного обмена.
Пыль кремнийсодержащих неорганических соединений может вызвать развитие силикоза, силикатоза, диффузного межуточного пневмокониоза. Еще более ядовиты кремнийорганические соединения.
Суточная потребность в диоксиде кремния SiO2 составляет 20-30 мг. Источниками его являются вода и растительные пищевые продукты. Дефицит кремния приводит к так называемой силикозной анемии. Повышенное поступление в организм кремния может вызвать нарушения фосфорно-кальциевого обмена, образование мочевых камней.
Марганец
Наибольшее содержание отмечают в костях, печени, гипофизе. Входит в состав рибофлавина, пируваткарбоксилазы, аргиназы, лейцинаминопептидазы, активирует фосфатазы, декарбоксилазу α-кетокислот, фосфоглюкомутазу. Влияет на развитие скелета, рост, размножение, кроветворение, участвует в синтезе иммуноглобулинов, тканевом дыхании, синтезе холестерина, гликозаминогликанов хрящевой ткани, аэробном гликолизе, спиртовом брожении. Избыточное поступление марганца в организм ведет к накоплению его в костях и появлению в них изменений, напоминающих таковые при рахите (марганцевый рахит). При хронической интоксикации марганцем он накапливается в паренхиматозных органах, проникает через гематоэнцефалический барьер и проявляет четко выраженную тропность к подкорковым структурам головного мозга, поэтому его относят к агрессивным нейротропным ядам хронического действия. Выраженная интоксикация марганцем, если его концентрация в крови значительно превышает 18,2 мкмоль/л (100 мкг/100 мл), ведет к развитию так называемого марганцевого паркинсонизма. Избыток марганца в местностях, эндемичных по зобу, способствует развитию этой патологии. Дефицит марганца в организме отмечают очень редко. Марганец является синергистом меди и улучшает ее усвоение.
Суточная потребность в марганце составляет 2-10 мг, основными источниками являются хлеб и хлебопродукты, овощи, печень, почки. В норме в плазме крови содержится примерно 0,7-4 мкмоль/л (4-20 мкг/100 мл) марганца.
Медь
Наибольшее содержание обнаруживают в печени и костях. Входит в состав ферментов цитохромоксидазы, тировиназы, супероксиддисмутазы и др. Способствует анаболическим процессам в организме, участвует в тканевом дыхании, инактивации инсулиназы. Медь оказывает выраженное гемопоэтическое действие: усиливает мобилизацию депонированного железа, стимулирует его перенос в костный мозг, активирует созревание эритроцитов. При дефиците меди развивается анемия, нарушаются костеобразование (отмечается остеомаляция) и синтез соединительной ткани. У детей недостаточность меди проявляется задержкой психомоторного развития, гипотонией, гипопигментацией, гепатоспленомегалией, анемией, поражением костей. Дефицит меди лежит в основе болезни Менкеса - врожденной патологии, проявляющейся у детей до 2 лет и связанной, по-видимому, с генетически обусловленным нарушением всасывания меди в кишечнике. При этом заболевании кроме перечисленных выше симптомов отмечают изменения интимы сосудов и роста волос. Классическим примером нарушения метаболизма меди является болезнь Вильсона - Коновалова. Это заболевание связано с недостатком церулоплазмина и патологическим перераспределением свободной меди в организме: снижением ее концентрации в крови и накоплением в органах. Избыточное поступление меди в организм оказывает токсическое действие, проявляющееся острым массивным гемолизом, почечной недостаточностью, гастроэнтеритом, лихорадкой, судорогами, проливным потом, острым бронхитом со специфической зеленой мокротой.
Суточная потребность в меди составляет 2-5 мг, или около 0,05 мг на 1 мг массы тела. Основными источниками в питании являются хлеб и хлебопродукты, листья чая, картофель, фрукты, печень, орехи, грибы, бобы сои, кофе. В норме в плазме крови содержится 11-24 мкмоль/л (70-150 мкг/100 мл) меди.
Молибден
Наибольшее содержание отмечают в печени, почках, пигментном эпителии сетчатки глаза. Является частичным антагонистом меди в биологических системах. Активирует ряд ферментов, в частности флавопротеины, влияет на пуриновый обмен. При дефиците молибдена усиливается образование ксантиновых камней в почках, а его избыток приводит к повышению в крови концентрации мочевой кислоты в 3-4 раза по сравнению с нормой и развитию так называемой молибденовой подагры. Избыток молибдена способствует также нарушению синтеза витамина В12 и повышению активности щелочной фосфатазы.
Суточная потребность в молибдене составляет 0,1-0,5 мг (около 4 мкг на 1 кг массы тела). Основными источниками являются хлеб и хлебопродукты, бобовые, печень, почки. В плазме крови в норме содержится в среднем от 30 до 700 нмоль/л (около 0,3-7 мкг/100 мл) молибдена.
Никель
Наибольшее содержание обнаруживают в волосах, коже и органах эктодермального происхождения. Подобно кобальту никель благотворно влияет на процессы кроветворения, активирует ряд ферментов, избирательно ингибирует многие РНК.
При избыточном поступлении никеля в организм в течение длительного времени отмечаются дистрофические изменения в паренхиматозных органах, нарушения со стороны сердечно-сосудистой, нервной и пищеварительной систем, изменения в кроветворении, углеводном и азотистом обменах, нарушения функции щитовидной железы и репродуктивной функции. У лиц, проживающих в районах с высоким содержанием никеля в окружающей среде, наблюдаются кератиты, конъюнктивиты, осложняемые изъязвлением роговицы, Потребность в никеле не установлена. Много никеля в растительных продуктах, морской рыбе и продуктах моря, печени, поджелудочной железе, гипофизе.
Селен
Распределение в тканях и органах человека не изучено. Биологическая роль селена предположительно заключается в его участии в качестве антиоксиданта в регуляции свободнорадикальных процессов в организме, в частности перекисного окисления липидов.
Низкое содержание селена обнаружено у новорожденных с врожденными пороками развития, бронхолегочной дисплазией и синдромом дыхательных расстройств, а также у детей с опухолевыми процессами. Недостаток селена и витамина Е считают одной из основных причин развития анемий у недоношенных детей. Низкое содержание селена в крови и тканях выявляется при иммунопатологических процессах. У лиц, проживающих в районах с низким содержанием селена в окружающей среде, чаще развиваются заболевания печени, органов желудочно-кишечного тракта, отмечаются нарушения нормальной структуры ногтей и зубов, кожная сыпь, хронические артриты. Описана эндемическая селенодефицитная кардиомиопатия (болезнь Кешан).
При хроническом избыточном поступлении селена в организм возможны воспалительные заболевания верхних дыхательных путей и бронхов, органов желудочно-кишечного тракта, астенический синдром. Данные о содержании селена в пищевых продуктах и потребности и нем человека не опубликованы.
Фтор
Наибольшее содержание отмечено в зубах и костях. Фтор в низких концентрациях повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение, репаративные процессы при переломах костей и реакции иммунитета, участвует в росте скелета, предупреждает развитие старческого остеопороза. Избыточное поступление фтора в организм вызывает Флюороз и подавление защитных сил организма. Фтор, являясь антагонистом стронция, снижает накопление радионуклида стронция в костях и уменьшает тяжесть лучевого поражения от этого радионуклида. Недостаточное поступление фтора в организм является одним из экзогенных этиологических факторов, вызывающих развитие кариеса зубов, особенно в период их прорезывания и минерализации. Антикариозный эффект обеспечивает фторирование питьевой воды до концентрации в ней фтора около 1 мг/л. Фтор вводят также в организм в виде добавки в поваренную соль, молоко или в виде таблеток. Суточная потребность во фторе составляет 2-3 мг. С пищевыми продуктами, из которых фтором наиболее богаты овощи и молоко, человек получает около 0,8 мг фтора, остальное его количество должно поступать с питьевой водой. В плазме крови в норме содержится около 370 мкмоль/л (700 мкг/100 мл) фтора.
Цинк
Наибольшее содержание обнаруживают в печени, предстательной железе, сетчатке глаза. Входит в состав фермента карбоангидразы и других металлопротеинов. Влияет на активность тройных гормонов гипофиза, участвует в реализации биологического действия инсулина, обладает липотропными свойствами, нормализует жировой обмен, повышает интенсивность распада жиров в организме и предотвращает жировую дистрофию печени. Участвует в кроветворении. Необходим для нормального функционирования гипофиза, поджелудочной железы, семенных пузырьков, предстательной железы. При обычном питании гипоцинкоз у человека развивается редко. Причиной недостаточности цинка может стать избыточное содержание в рационе продуктов из зерновых, которые богаты фитиновой кислотой, препятствующей всасыванию солей цинка в кишечнике. Недостаточность цинка проявляется замедлением роста и недоразвитием половых органов в юношеском возрасте, анемией, гепатоспленомегалией, нарушением оссификации, алопецией. Дефицит цинка во время беременности приводит к преждевременным родам, внутриутробной гибели плода или рождению нежизнеспособного ребенка с различными аномалиями развития. У новорожденных дефицит цинка может быть генетически обусловлен нарушением всасывания цинка в кишечнике. Оно проявляется рецидивирующей диареей, пузырьковыми и гнойничковыми заболеваниями кожи, блефаритом, конъюнктивитом, иногда - помутнением роговицы, алопецией. Суточная потребность в цинке составляет (в мг): у взрослых - 10-15; у беременных женщин - 20, кормящих матерей - 25; детей - 4-5; детей грудного возраста - 0,3 мг на 1 кг массы тела. Наиболее богаты цинком говяжья и свиная печень, говядина, желток куриного яйца, сыр, горох, хлеб и хлебопродукты, куриное мясо.
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.
| Элемент | Продукты |
| Марганец | Черника, орехи, смородина, бобы, овсянка, гречка, черный чай, отруби, морковь |
| Молибден | Бобы, злаки, курятина, почки, печень |
| Медь | Арахис, авокадо, соя, чечевица, моллюски, лосось, раки |
| Селен | Орехи, бобы, морепродукты, брокколи, лук, капуста |
| Никель | Орехи, злаки, брокколи, капуста |
| Фосфор | Молоко, рыба, желток |
| Сера | Яйца, молоко, рыба, чеснок, бобы |
| Цинк | Семечки подсолнечника и кунжута, ягнятина, сельдь, бобы, яйца |
| Хром | Дрожжи, говядина, помидоры, сыр, кукуруза, яйца, яблоки, телячья печень |
| Железо | Абрикосы, персики, черника, яблоки, бобы, шпинат, кукуруза, гречка, овсянка, печень, пшеница, орехи |
| Фтор | Растительные продукты |
| Йод | Морская капуста, рыба |
| Калий | Курага, миндаль, фундук, изюм, фасоль, арахис, чернослив, горох, морская капуста, картошка, горчица, кедровые орешки, грецкие орехи |
| Хлор | Рыба (камбала, тунец, карась, мойва, скумбрия, хек и др.), яйца, рис, горох, гречка, соль |
| Кальций | Молокопродукты, горчица, орехи, овсянка, горох |
| Натрий | Рыба, морская капуста, яйца |
| Алюминий | Почти во всех продуктах |
Теперь вы знаете практически все о макро- и микроэлементах.
Роль макро, микроэлементов для человеческого организма велика. Ведь они принимают активное участие во многих жизненно важных процессах. На фоне дефицита того или иного элемента человек может столкнуться с появлением определенных заболеваний. Дабы избежать этого, необходимо понимать, для чего нужны макро и микроэлементы в человеческом организме, и какое их количество должно содержаться.
Значение микроэлементов в организме человека
Что такое макро и микроэлементы
Все полезные и необходимые для организма вещества попадают в него благодаря продуктам питания, биологическим добавкам, призванным устранить дефицит определенных веществ. Поэтому к своему рациону необходимо отнестись предельно внимательно.
Перед тем как приступить к изучению функций микро и макроэлементов необходимо понимать их определение.
А значение микроэлементов отличается от макро количественными показателями. Ведь в данном случае химические элементы содержатся преимущественно в достаточно малом количестве.
Жизненно важные макроэлементы
Для того чтобы организм функционировал и в его работе не происходили сбои необходимо позаботиться о регулярном достаточном поступлении в него необходимых макро и микроэлементов. Информацию относительного этого можно рассмотреть на примере таблиц. Первая таблица наглядно продемонстрирует, какая суточная норма употребления тех или иных элементов является оптимальной для человека, а также поможет определиться с выбором всевозможных источников.
| Наименование макроэлемента | Суточная норма | Источники |
|---|---|---|
| Железо | 10 – 15 мг | Изделия, для приготовления которых была использована мука грубого помола, бобы, мясо, некоторые виды грибов. |
| Фтор | 700 – 750 мг | Молочные и мясные продукты, рыба. |
| Магний | 300 – 350 мг | Мучные изделия, бобы, овощи, имеющие зеленую кожуру. |
| Натрий | 550 – 600 мг | Соль |
| Калий | 2000 мг | Картофель, бобы, сушеные фрукты. |
| Кальций | 1000 мг | Молочная продукция. |
Рекомендуемые нормы употребления макроэлементов, которые продемонстрировала первая таблица, необходимо соблюдать, ведь дисбаланс в их употреблении может привести к неожиданным последствиям. Вторая таблица поможет разобраться с необходимой нормой поступления в человеческий организм микроэлементов.
| Наименование микроэлемента | Суточная норма | Источники |
|---|---|---|
| Марганец | 2,5 – 5 мг | Салат, бобы. |
| Молибден | Не менее 50 мкг | Бобы, злаки. |
| Хром | Не менее 30 мкг | Грибы, помидоры, молочные продукты. |
| Медь | 1 – 2 мг | Морская рыба, печень. |
| Селен | 35 – 70 мг | Мясная и рыбная продукция. |
| Фтор | 3 – 3,8 мг | Орехи, рыба. |
| Цинк | 7 – 10 мг | Злаковые, мясная и молочная продукция. |
| Кремний | 5 – 15 мг | Зелень, ягоды, зерновые. |
| Йод | 150 – 200 мкг | Яйца, рыба. |
Данная таблица может быть использована в качестве наглядного примера и поможет сориентироваться при составлении меню. Таблица очень полезна и незаменима в случаях корректировки питания, вызванной возникновением заболеваний.
Роль химических элементов
Роль микроэлементов в организме человека, как и макроэлементов очень велика.
Многие люди даже не задумываются о том, что они принимают участие во многих обменных процессах, способствуют формированию и регулируют работу таких систем, как кровеносной, нервной.
Именно от химических элементов, которые содержит первая и вторая таблица, происходят значимые для жизни человека обменные процессы, к их числу можно отнести водно-солевой и кислотно-щелочной обмен. Это лишь небольшой перечень того, что получает человек.
Биологическая роль макроэлементов заключается в следующем:
- Функции кальция заключаются в формировании костной ткани. Он принимает участие в формировании и росте зубов, отвечает за свертываемость крови. Если этот элемент не будет поступать в необходимом количестве, то привести такое изменение может к развитию рахита у детей, а также остеопороза, судорог.
- Функции калия заключаются в том, что он обеспечивает водой клетки организма, а также принимает участие в кислотно-щелочном равновесии. Благодаря калию происходит синтез белка. Дефицит калия приводит к развитию многих заболеваний. К их числу можно отнести проблемы с желудком, в частности, гастрит, язва, сбой сердечного ритма, болезни почек, паралич.
- Благодаря натрию удается держать на уровне осмотическое давление, кислотно-щелочной баланс. Ответственный натрий и за поставку нервного импульса. Недостаточное содержание натрия чревато развитием заболеваний. К их числу можно отнести судороги мышц, болезни, связанные с давлением.
- Функции магния среди всех макроэлементов наиболее обширные. Он принимает участие в процессе формирования костей, зубов, отделении желчи, работе кишечника, стабилизации нервной системы, от него зависит слаженная работа сердца. Этот элемент входит в состав жидкости, содержащейся в клетках тела. Учитывая важность этого элемента, его дефицит не останется незамеченным, ведь осложнения, вызванные этим фактом, могут сказаться на желудочно-кишечном тракте, процессах отделения желчи, появлении аритмии. Человек ощущает хроническую усталость и нередко впадает в состояние депрессии, что может сказаться на нарушении сна.
- Основной задачей фосфора является преобразование энергии, а также активное участие в формировании костной ткани. Лишив организм этого элемента можно столкнуться с некоторыми проблемами, например, нарушениями в формировании и росте кости, развитием остеопороза, депрессивного состояния. Дабы избежать всего этого, необходимо регулярно пополнять запасы фосфора.
- Благодаря железу происходят окислительные процессы, ведь он входит в цитохромы. Нехватка железа может сказаться на замедлении роста, истощении организма, а также спровоцировать развитие анемии.
Благодаря железу происходят окислительные процессы
Биологическая роль химических элементов заключается в участии каждого из них в естественных процессах организма. Недостаточное их поступление может привести к сбою в работе всего организма. Роль микроэлементов для каждого человека неоценима, поэтому необходимо придерживаться суточной нормы их потребления, которую содержит приведенная выше таблица.
Так, микроэлементы в организме человека отвечают за следующее:
- Йод необходим для щитовидки. Недостаточное его поступление приведет к проблемам с развитием нервной системы, гипотиреоза.
- Такой элемент, как кремний, обеспечивает формирование костной ткани и мышц, а также входит в состав крови. Нехватка кремния может привести к чрезмерной слабости кости, в результате чего увеличивается вероятность получения травм. От дефицита страдает кишечник, желудок.
- Цинк приводит к скорейшему заживлению ран, восстановлению травмированных участков кожи, входит в состав большинства ферментов. О его нехватке свидетельствует изменения вкуса, восстановления поврежденного участка кожи на протяжении длительного времени.
Цинк приводит к скорейшему заживлению ран
- Роль фтора заключается в принятии участия в процессах формирования зубной эмали, костной ткани. Его нехватка приводит к поражению зубной эмали кариесом, затруднениям, возникшим в процессе минерализации.
- Селен обеспечивает стойкую иммунную систему, принимает участие в функционировании щитовидки. Говорить о том, что в организме селен присутствует в недостающем количестве можно в случае, когда прослеживаются проблемы с ростом, формированием костной ткани, развивается анемия.
- С помощью меди становится возможным перемещение электронов, ферментный катализ. Если содержание меди недостаточное, то может развиться анемия.
- Хром принимает активное участие в обмене углеводов в организме. Его нехватка сказывается на изменении уровня сахара в крови, что нередко становится причиной развития диабета.
Хром принимает активное участие в обмене углеводов в организме
- Молибден способствует переносу электронов. Без него возрастает вероятность поражения зубной эмали кариесом, появления нарушений со стороны нервной системы.
- Роль магния заключается в принятии активного участия в механизме ферментного катализа.
Микро, макроэлементы, поступающие в организм вместе с продуктами, биологически активными добавками жизненно необходимы для человека, и свидетельствуют об их важности проблемы, заболевания, возникающие в результате их дефицита. Для того чтобы восстановить их баланс необходимо правильно подбирать питание, отдав предпочтение тем продуктам, которые содержат необходимый элемент.
Макроэлементами являются натрий, калий, магний, фосфор. Калий и натрий играют огромную роль в поддержании электролитного обмена. Они абсолютно необходимы для нормальной работы мышцы сердца, но при одном условии: соотношение этих макроэлементов должно быть на строго определенном уровне. Калий и натрий как бы дополняют друг друга: первый является внутриклеточным ионом, второй - внеклеточным. К сожалению, в организм современного человека нередко больше поступает солей натрия. Здесь речь прежде всего идет о любителях соленых блюд. В этом случае может возникнуть как абсолютная, так и относительная недостаточность солей калия. При хроническом дефиците калия могут возникнуть различного рода сердечные аритмии. Избыток солей натрия часто приводит к задержке в организме жидкости, возникновению отеков, что еще больше усугубляет сердечную недостаточность. Вот почему больным сердечной недостаточностью рекомендуют ограничить прием соленого.
Кстати, растительная и животная пища, которую мы употребляем, как правило, содержит достаточное для удовлетворения суточной потребности человека количество солей натрия и в принципе нет необходимости досаливать натуральную пищу. А вот продукты, богатые калием (сухие фрукты, капуста, особенно морская, мука грубого помола, картофель), следует регулярно употреблять.
Кальций и фосфор являются составными частями костного скелета, в построении которого они играют главную роль. Соли кальция необходимы для нормальной функции сердца и мышц. Фосфор же в биологическом аспекте по праву можно назвать наиболее жизненно важным элементом. Он входит в состав важнейших аминокислот, участвующих в синтезе генетических структур. Этот элемент является необходимым для нормальной работы нервных клеток. Активность кальция и фосфора зависит от строго определенного их соотношения в тканях организма, которое, кстати, осуществляется при наличии витамина Д. Весьма богаты кальцием молочные продукты, а фосфором - рыба, печень, яйца, сыр, молоко.
Магний - элемент, благодаря которому осуществляется проводимость по волокнам нервной системы. Он необходим и для нормальной работы сердца и костного скелета. Этот элемент регулирует просвет кровеносных сосудов, а также работу кишечника. Дефицит магния в организме нарушает функцию сердечно-сосудистой и мочевыделительной систем. Значительное количество его имеется в таких продуктах, как горох, фасоль, крупы гречневая и овсяная. При сердечно-сосудистых заболеваниях, особенно протекающих на фоне атеросклероза, хороший эффект дают так называемые магниевые диеты.
Kaзьмин B.Д.
Показать все
Макроэлементы принимают непосредственное участие в построении органических и неорганических соединений растения, составляя основную массу его сухого вещества. Большей частью они представлены в клетках ионами.
В теле взрослого человека содержится порядка 4 граммов , 100 г натрия , 140 г , 700 г и 1 кг . 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 , и других важных элементов, образующих физическую структуру биологических объектов.
Физические и химические свойства
Макроэлементы различны как по химическим, так и по физическим свойствам. Среди них выделяются металлы ( , и прочие) и неметаллы ( , и прочие).
Некоторые физические и химические свойства макроэлементов, согласно данным: |
|||||||
Макроэлемент |
Атомный номер |
Атомная масса |
Группа |
Cвойства |
Т. кип, °C |
Т. плавл, °C |
Физическое состояние при нормальны условиях |
14,0 |
неметалл |
195,8 |
210,00 |
бесцветный газ |
|||
30,97 |
неметалл |
44,1 |
твердое вещество |
||||
39,1 |
металл |
63,5 |
|||||
40,8 |
металл |
1495 |
твердый белый металл |
||||
24,31 |
металл |
1095 |
металл серебристо-белого цвета |
||||
3,07 |
неметалл |
444, 6 |
112,8 |
хрупкие кристаллы желтого цвета |
|||
55,85 |
VIII |
металл |
1539 |
2870 |
металл серебристого цвета |
||
Макроэлементы содержатся в природе повсеместно: в почве, горных породах, растениях, живых организмах. Некоторые из них, такие, как азот, кислород и углерод, являются составными элементами земной атмосферы.
Симптомы недостатка некоторых элементов питания у сельскохозяйственных культур, согласно данным: |
||
Элемент |
Общие симптомы |
Чувствительные культуры |
Изменение зеленой окраски листьев на бледно-зеленую, желтоватую и бурую, Уменьшается размер листьев, Листья узкие и расположены под острым углом к стеблю, Число плодов (семян, зерен) резко уменьшается |
Картофель, Репчатый лук, Земляника, Черная смородина, |
|
Скручивание краев листовой пластинки, Образование фиолетовой окраски |
Картофель, Земляника, Красная смородина, |
|
Краевой ожог листьев, Вялость листьев, Свисание листьев, Полегание растений, Нарушение цветения, Нарушение плодоношения |
Картофель, Земляника, Черная смородина, |
|
Побеление верхушечной почки, Побеление молодых листьев, Кончики листьев загнуты вниз, Края листьев закручиваются вверх |
Картофель, Капуста белокочанная и цветная, |
|
Хлороз листьев |
Картофель, Капуста белокочанная и цветная, Черная смородина, |
|
Изменение интенсивности зеленой окраски листьев, Стебли - деревянистые, Замедление роста, |
Подсолнечник, |
|
Окраска листьев меняется до белой, Хлороз листьев |
Плодовые, Картофель, Кукуруза, |
|
Роль в растении
Биохимические функции
Высокий урожай любой сельскохозяйственной культуры возможен только при условии полноценного и достаточного питания. Кроме света, тепла и воды, растениям необходимы питательные вещества. В состав растительных организмов входит более 70 химических элементов, из них 16 абсолютно необходимых - это органогены (углерод, водород, азот, кислород), зольные микроэлементы (фосфор, калий, кальций, магний, сера), а также железо и марганец.
Каждый элемент выполняет в растениях свои функции, и заменить один элемент другим совершенно невозможно.
Из атмосферы
в растения в основном поступают кислород, углерод и водород. На их долю приходится 93,5 % сухой массы, в том числе, на углерод - 45 %, на кислород - 42 %, на водород - 6,5 %.Следующими по значимости
для растений элементами являются азот, фосфор и калий:Следующие макроэлементы
не менее важны для успешной жизнедеятельности растений. Их баланс влияет на множество важнейших процессов растения:Недостаток (дефицит) макроэлементов в растениях
О дефиците того или иного макроэлемента в почве, а следовательно, и в растении отчетливо свидетельствуют внешние признаки. Чувствительность каждого вида растений к недостатку макроэлементов строго индивидуальна, однако имеются и некоторые схожие признаки. Например, при недостатке азота, фосфора, калия и магния страдают старые листья нижних ярусов, при нехватке кальция, серы и железа - молодые органы, свежие листья и точка роста.
Особенно отчетливо недостаток питания проявляется у высокоурожайных культур.
Избыток макроэлементов в растениях
На состояние растений влияет не только недостаток, но и избыток макроэлементов. Он проявляется, прежде всего, в старых органах, и задерживает рост растений. Часто признаки недостатка и избытка одних и тех же элементов бывают несколько схожи.
Симптомы избытка макроэлементов в растениях, согласно данным: |
|
Элемент |
Симптомы |
Подавляется рост растений в молодом возрасте Во взрослом - бурное развитие вегетативной массы Снижается урожайность, вкусовые качества и лежкость плодов и овощей Затягивается рост и созревание Снижается устойчивость к грибным заболеваниям Повышается концентрация нитратов Хлороз развивается на краях листьев и распространяется между жилками Коричневый некроз Концы листьев свертываются Листья опадают |
|
Листья желтеют На концах и краях более старые листья становятся желтоватыми или коричневыми Появляются яркие некротические пятна Раннее опадение листьев |
|
Неравномерность созревания Полегание Снижение сопротивляемости грибковым заболеваниям Снижение устойчивости к неблагоприятным климатическим условиям Ткань не некротическая Слабый рост Удлинение междоузлий На листьях пятна Листья вянут и опадают |
|
Межжилковый хлороз с беловатыми некротическими пятнами Пятна окрашены либо имеют наполненные водой концентрические кольца Рост листовых розеток Отмирание побегов Опадание листьев |
|
Листья темнеют Листья немного уменьшаются Сморщивание молодых листьев Концы листьев втянуты и отмирают |
|
Снижается урожай Общее огрубение растений |
|
Ткань не некротическая Хлороз развивается между жилками молодых листьев Жилки зеленые, позднее весь лист - желтый и беловатый |
|
Содержание макроэлементов в различных соединениях
Рекомендуются к применению на достаточно увлажненных дерново-подзолистых, серых лесных почвах, а также на выщелоченных черноземах. Они способны обеспечить до половины от общей прибавки урожая, получаемой от полной минеральной подкормки (NPK).
Однокомпонентные азотные удобрения делят на несколько групп:
- . Это соли азотной кислоты и селитры. Азот содержится в них в нитратной форме.
- и аммиачные удобрения : выпускают твердые и жидкие. Содержат азот в аммонийной и, соответственно, аммиачной форме.
- . Это азот в аммонийной и нитратной форме. Пример - аммиачная селитра.
- Амидные удобрения . Азот в амидной форме. К ним относятся мочевина и карбамид.
- . Это карбамид-амиачная селитра, водный раствор мочевины и аммиачной селитры.
Источник получения промышленных азотных удобрений - синтетический аммиак, образованный из молекулярного азота и воздуха.
Фосфорные удобрения делят на несколько групп:
- Содержащие в водорастворимой форме - суперфосфаты простой и двойной. Фосфор удобрений данной группы легко доступен растениям.
- Содержащие , не растворимый в воде, но растворимый в слабых кислотах (в 2%-ной лимонной) и щелочном растворе цитрата аммония. К ним относятся томасшлак, преципитат, термофосфаты и другие. Фосфор доступен растениям.
- Содержащие , не растворимый в воде и плохо растворимый в слабых кислотах . Полностью фосфор данных соединений может растворяться только в сильных кислотах. Это костяная и фосфоритная мука. Считаются наиболее труднодоступными источниками фосфора для растений.
Основные источники получения фосфорных удобрений - природные фосфорсодержащие руды (апатиты и фосфориты). Кроме того, для получения этого вида удобрений используют богатые фосфором отходы металлургической промышленности (мартеновские шлаки, томасшлак).
Применение этого вида удобрений рекомендовано на почвах с легким гранулометрическим составом, а также на торфянистых почвах с низким содержанием калия. На прочих почвах с высоким валовым запасом калия потребность в данных удобрениях возникает только при возделывании калиелюбивых культур. К ним относятся корнеплоды, клубнеплоды, силосные, овощные культуры, подсолнечник и прочие. Характерно, что эффективность калийных удобрений тем сильнее, чем выше обеспеченность растений прочими основными элементами питания.
Калийные удобрения подразделяют на:
- Местные калийсодержащие материалы . Это непромышленные калийсодержащие материалы: сырые калийные соли, кварц-глауконитовые пески, отходы алюминиевой и цементной продукции, растительная зола Однако использование этих источников неудобно. В районах с залежами калийсодержащих материалов их действие ослаблено, а дальняя транспортировка нерентабельна.
- Промышленные калийные удобрения . Получают в результате обработки калийных солей промышленными способами. К ним относятся хлористый калий, хлоркалий-электролит, калимагнезия, калимаг и другие.
Источник производства калийных удобрений - природные месторождения калийных солей.
Магниевые удобрения
По составу подразделяют на:
- Простые - содержат только один питательный элемент. Это магнезит и дунит.
- Сложные - содержат два и более питательных элемента. К ним относятся азотно-магниевые (аммошенит или доломит-аммиачная селитра), фосфорно-магниевые (фосфат магниевый плавленый), калийно-магниевые (калимагнезия, полигалит карналлит), бормагниевые (борат магния), известково-магниевые (доломит), содержащие азот, фосфор и магний (магний-аммонийфосфат).
Источники производства магнийсодержащих удобрений - природные соединения. Некоторые используются непосредственно как источники магния, другие перерабатываются.
Соединения железа в почву не вносят, поскольку железо способно очень быстро переходить в неусвояемые растениями формы. Исключение составляют хелаты - органические соединения железа. Для обогащения железом растения опрыскивают железным купоросом, слабыми растворами хлорного и лимоннокислого железа.
Известковые удобрения
Известкование почв - это один из методов химической мелиорации. Считается самым выгодным способом повышения урожайности на кислых почвах. Действующее вещество известковых удобрений - это кальций (Ca) в форме карбоната кальция (CaCO 3) или оксида кальция СаО.
Известковые удобрения делятся на:
Содержание макроэлементов в органических удобрениях
Органические удобрения содержат значительное количество макроэлементов и являются важным средством для воспроизводства плодородия почв и роста продуктивности земледелия. Содержание макроэлементов в органических удобрениях колеблется от долей процента до нескольких процентов и зависит от многих природных факторов.
Свежий на соломенной подстилке
включает в состав весь спектр необходимых для жизни растения микроэлементов: азота - 0,45 - 0, 83 %, фосфора - 0,19 - 0,28 %, калия 0,50 - 0,67%, кальция 0,18 - 0,40 %, магния 0,09 - 0,18 %, серы 0,06 - 0,15% от всего объема вещества, включая воду и органику.Полупревший подстилочный
содержит несколько больше макроэлементов: азота - 0,5 - 0,86%, фосфора - 0,26 - 0,47 %, калия - 0,59 - 0,60%.Верховой
Переходный
Низинный
Навозная жижа
При молочно-товарных фермах