Химические элементы в организме человека их роль (Таблица)
В организме человека обнаружено 86 элементов периодической системы Менделеева, которые постоянно присутствуют, из них 25 необходимы для нормальной жизнедеятельности, 18 из которых абсолютно, а 7 полезны. Профессор В.Р. Вильямс назвал их элементами жизни.
В состав веществ, участвующих в реакциях, связанных с жизнью клетки, входят все известные химические элементы, большинство из них это кислород (65 — 75%), углерод (15 — 18%), водород (8 — 10%) и азот (1,5 — 3,0%). Остальные элементы делятся на 2 группы: макроэлементы (около 1,9%) и микроэлементы (около 0,1%). Макроэлементы — это сера, фосфор, хлор, калии, натрий, магний, кальций и железо, к микроэлементам — цинк, медь, иод, фтор, марганец, селен, кобальт, молибден, стронций, никель, хром, ванадий и др. Микроэлементы хоть и малочислены, но играют важную роль — влияют на обмен веществ. Без них невозможна нормальная жизнедеятельность каждой клетки в отдельности и организма как целого.
Таблица химические элементы в организме человека их роль
Доля в общей массе %
Роль или функция элементов в организме человека
Основные элементы организма человека
Требуется для реакций окисления, в первую очередь для процесса дыхания. Присутствует в большинстве органических веществ и в воде.
Формирует каркас молекул органических веществ.
Присутствует в большинстве органических соединений и в воде.
Компонент всех белков, нуклеиновых кислот и многих других органических веществ.
Структурный компонент костей и зубов. Важен для проведения нервных импульсов через синапсы, процессов свертывания крови, сокращения мышц, оплодотворения.
Компонент нуклеиновых кислот, фосфолипидов, нуклеотидов, участвующих в переносе энергии. Структурный компонент костей.
Важнейший внутриклеточный катион. Необходим для проведения нервных импульсов. Компонент большинства белков.
Является энергетическим транспортом клетки, так как может переносить электроны кислорода и метильные группы. Обеспечивает защиту тканей и клеток от окислительных процессов.
Важнейший внеклеточный катион. Участвует в регуляции движения жидкости между отделами тела, а также в проведении нервных импульсов.
Микроэлементы организма
Кофактор ферментов (киназ).
Важнейший анион интерстициальной жидкости. Также важен для поддержания осмотического баланса. Участвует в транспорте кислорода с кровью (хлоридное смещение).
Компонент гемоглобина и миоглобина. Переносчик электронов. Кофактор ферментов (каталаз).
Компонент тиреоидных гормонов.
Компонент витамина В12
Прочие элементы, присутствующие в следовых количествах, включают марганец (Мn), медь (Сu), цинк (Zn), фтор (F), молибден (Mo) и селен (Se).
_______________
Источник информации: Биология человека в диаграммах / В.Р. Пикеринг — 2003.
Источник
Роль химических элементов в жизни человека
Понедельник, 1 Апрель 2019
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.
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.
Так, макроэлементами принято считать соединения химических элементов или одиночные элементы, которые содержатся в организме в большом количестве, измеряемом граммами.
А значение микроэлементов отличается от макро количественными показателями. Ведь в данном случае химические элементы содержатся преимущественно в достаточно малом количестве.
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.
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.
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.
· 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.
· 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.
ОГБУЗ «Старооскольский кожвендиспансер»
Источник
Значение химических элементов для организма человека
Наш организм, как известно, состоит из клеток, которые в свою очередь включают в себя органические и неорганические соединения, выполняющие разные функции. Неорганические химические элементы важны для слаженной работы всего организма, поэтому дефицит или избыток каждого из них может привести к образованию болезней.
В человеческом теле насчитывается 81 неорганических элементов. Все они обеспечивают функции жизнедеятельности:
- Являются строительным материалом для органов тела.
- Образуют соединения с витаминами и гормонами.
- Участвуют в обмене веществ, а также в биохимических процессах.
- Принимают участие в синтезе ферментов и белков.
Избыток, дефицит или дисбаланс микро- и макроэлементов соответственно обуславливает различного рода болезни, депрессию, усталость. Причинами этого являются – экологические проблемы, негативное влияние окружающей среды, вредная работа, плохой образ жизни, неполноценное питание.
Это заболевание называется микроэлементоз, ему подвергаются, в первую очередь дети и подростки, люди с хроническими болезнями эндокринной системы и ЖКТ, кормящие грудным молоком женщины.
Все химические элементы поделены на две группы: микроэлементы и макроэлементы. Вторые называют еще основными, которых в организм взрослого человека с массой 55 – 65 кг должно поступать около 100 мг в сутки.
К данной группе причисляют: хлор, углерод, кислород, водород, фосфор, натрий, магний, калий, кальций, сера, азот. Дневная норма потребления всех микроэлементов составляет приблизительно 70 мг. Это – железо, марганец, йод, цинк, бром, селен, медь, фтор, хром, кобальт, молибден.
Нужные вещества человек получает из пищи. Но их содержание в воде и продуктах питания замкнуто в цикл: почва – растения – животные – человек. Если грунт беден на некоторые элементы, значит и поступать в организм человека будет меньше нормы (даже если продукты качественные и натуральные). В этом случае требуется дополнительное потребление пищевых добавок.
Различные лекарственные формы поливитаминных комплексов включают в себя все виды витаминов и химических элементов, но имеют свои недостатки. Встречаются они в виде таблеток или капсул, а также в форме порошка, сиропа или шипучек.
Первая группа зачастую имеет неприятный запах и может раздражать слизистую желудка. Вторая в таком виде не всегда нравится взрослым, но хорошо давать детям. Покупая поливитамины, следует обращать внимание на состояние упаковки, потому что добавки, созданные на основе сульфатов, селенитов, карбонатов имеют плохую растворимость и усвояемость.
Лучше выбирать, содержащие биоорганические соли, например лактат магния, ведь в таком виде минералы включаются в обмен веществ. Также стоит обратить внимание, что чем больше вмещает в себя пищевая добавка элементов, тем сильнее будут одни вещества вытеснять другие:
- Кальций (Са) вытесняет фосфор и цинк.
- Железо (Fe) препятствует усвоению меди и цинка.
- Марганец (Mn) притесняет магний и медь.
- Цинк (Zn) блокирует усвояемость железа и меди.
- Медь (Cu) вытесняет цинк и молибден.
Также, кроме необходимых элементов, в человеческий организм могут поступать и опасные для здоровья минералы.
Алюминий (Al). Он опасен тем, что его избыток поражает нервную систему, снижает память и способность к вниманию. Его дозы проникают через кожу с присыпками, тальком, кремами, дезодорантами, стойкой губной помадой. Значительно получаем Аl вместе с пищей, приготовленной в алюминиевой посуде.
Барий (Ba). Избыток этого элемента приводит к появлению слабости, одышки, выпадения волос, аритмии, гипертонии, рините, повреждению глазных век. Получают его люди, работающие в промышленности, а также те, кто часто проходил рентгеновское обследование с использованием барий сульфата.
Свинец (Pb). Это опасный тяжелый метал, который поражает кости, мышцы, мозг и почки. Из-за длительного воздействия страдает нервная система, у детей это проявляется гиперактивностью и потери ориентации в пространстве.
Источник
Химические элементы в организме человека
Введение
Многим химикам известны крылатые слова,сказанные в 40-х годах текущего столетия немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак, что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены далеко не с единодушным одобрением. Однако, по мере того как разрабатывались всё более точные методы аналитического определения химических элементов, учёные всё больше убеждались в справедливости этих слов.
| Химический элемент | Суточное поступление, мг | |
|---|---|---|
| взрослые | дети | |
| K Na Ca Mg Zn Fe Mn Cu Mo Cr Co Cl PO4 3– SO4 2– I Se F | 2000-5500 1100–3300 800–1200 300–400 15 10–15 2,0–5,0 1,5–3,0 0,075–0,250 0,05–0,2 Около 0,2 (витамин В12 ) 3200 800-1200 10 0,15 0,05–0,07 1,5–4,0 | 530 260 420 60 5 7,0 1,3 1,0 0,06 0,04 0,001 470 210 – 0,07 – 0,6 |
Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для живого организма. Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствуют питание и потребляемая вода. В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определённом уровне (табл. 1). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержания находятся в относительном постоянстве.
Предположения некоторых учёных идут дальше.Они считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определённую биологическую функцию. Вполне возможно, что эта гипотеза не подтвердится. Однако, по мере того как развиваются исследования в данном направлении, выявляется биологическая роль всё большего числа химических элементов.
Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% — на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород, кислород, в их состав входят также азот, фосфор и сера. В неорганических веществах организма человека обязательно присутствуют 22 химических элемента: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, I, F, Se. Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нём содержится (в граммах): кальция — 1700, калия — 250, натрия — 70, магния — 42, железа — 5, цинка — 3. Учёные договорились, что если массовая доля элемента в организме превышает 10 –2 %, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме составляет 10 –3 –10 –5 % Если содержание элемента ниже 10 –5 %,, его считают ультрамикроэлементом. Конечно, такая градация условна. По ней магний попадает в промежуточную область между макро- и микроэлементами.
Жизненно необходимые элементы
Несомненно, время внесёт коррективы в современные представления о числе и биологической роли определённых химических элементов в организме человека. В данной статье мы будем исходить изтого, что уже достоверно известно. Роль макроэлементов, входящих в состав неорганических веществ, очевидна. Например, основное количество кальция и фосфора входит в кости (гидроксофосфат кальция Ca10(PO4)6(OH)22), а хлор в виде соляной кислоты содержится в желудочном соке.
 Микроэлементы вошли в отмеченный выше ряд 22 элементов, обязательно присутствующих в организме человека. Заметим, что большинство из них — металлы, а из металлов больше половины являются d-элементами. Последние в организме образуют координационные соединения со сложными органическими молекулами. Так, установлено, что многие биологические катализаторы — ферменты содержат ионы переходных металлов (d-элементов). Например, известно, что марганец входит в состав 12 различных ферментов, железо — в 70, медь — в 30, а цинк — более чем в 100. Микроэлементы называют жизненно необходимыми, если при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма. Характерным признаком необходимого элемента является колоколообразный вид кривой доза (n) — ответная реакция (R, эффект) (рис. 1). При малом поступлении данного элемента организму наносится существенный ущерб. Он функционирует на грани выживания. В основном это объясняется снижением активности ферментов, в состав которых входит данный элемент. При повышении дозы элемента ответная реакция возрастаети достигает нормы (плато). При дальнейшем увеличении дозы проявляется токсическое действие избытка данного элемента, в результате чего не исключается и летальный исход. Кривую на рис. 1 можно трактовать так: всё должно быть в меру и очень мало и очень много вредно. Например, недостаток в организме железа приводит к анемии, так как оно входит в состав гемоглобина крови, а точнее, его составной части — гема. У взрослого человека в крови содержится около 2,6 г железа. В процессе жизнедеятельности в организме происходят постоянный распад и синтез гемоглобина. Для восполнения железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку необходимо суточное поступление в организм с пищей в среднем около 12 мг этого элемента. Связь анемии с недостатком железа была известна врачам давно, так как ещё в XVII веке в некоторых европейских странах при малокровии прописывали настой железных опилок в красном вине. Однако избыток железа в организме тоже вреден. С ним связан сидероз глаз и лёгких — заболевания, вызываемые отложением соединений железа в тканях этих органов. Главный регулятор содержания железа в крови — печень. Недостаток в организме меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительных тканях. Кроме того, считают, что дефицит меди служит одной из причин раковых заболеваний. В некоторых случаях поражение лёгких раком у людей пожилого возраста врачи связывают с возрастным снижением содержания меди в организме. Однако избыток меди в организме приводит к нарушению психики и параличу некоторых органов (болезнь Вильсона). Человеку причиняют вред лишь относительно большие количества соединений меди. В малых дозах их используют в медицине как вяжущее и бактериостазное (задерживающее рост и размножение бактерий) средство. Так, например, сульфат меди (II) применяют при лечении конъюктивитов в виде глазных капель (25%-ный раствор), а также для прижиганий при трахоме в виде глазных карандашей (сплав сульфата меди(II), нитрата калия, квасцов и камфоры). При ожогах кожи фосфором проводят её обильное смачивание 5%-ным раствором сульфата меди (II).
Жизненно необходимые элементы натрий и калий функционируют в паре. Надёжно установлено, что всем живым организмам присуще явление ионной асимметрии — неравномерное распределение ионов внутри и вне клетки. Например, внутри клеток мышечных волокон, сердца, печени, почек имеется повышенное содержание ионов калия по сравнению с внеклеточным. Концентрация ионов натрия, наоборот, выше вне клетки, чем внутри её. Наличие градиента концентраций калия и натрия — экспериментально установленный факт. Теперь исследователей волнует вопрос о природе калий-натриевого насоса и его функционировании (см. статьи В.А. Опритова Электричество в жизни животных и растений: Соросовский Образовательный Журнал.1996. № 9. С. 40–46; В.Ф. Антонова Биофизикамембран: Там же. 1997. № 6. С. 14–20). Интересно, что по мере старения организма градиент концентраций ионов калия и натрия на границе клеток падает. При наступлении смерти концентрации калия и натрия внутри и вне клетки сразу же выравниваются. Биологическая функция других щелочных металлов в здоровом организме пока неясна. Однако имеются указания, что введением в организм ионов лития удаётся лечить одну из форм маниакально-депрессивного психоза. Приведём табл. 2, из которой видна важная роль других жизненно необходимых элементов. Примесные элементыИмеется большое число химических элементов, особенно среди тяжёлых, являющихся ядами для живых организмов, — они оказывают неблагоприятное биологическое воздействие. В табл. 3 приведены эти элементы в соответствии с Периодической системой Д.И. Менделеева.
За исключением бериллия и бария, эти элементы образуют прочные сульфидные соединения. Существует мнение, что причина действия ядов связана с блокированием определённых функциональныхгрупп (в частности, сульфгидрильных) протеина или же с вытеснением из некоторых ферментов ионов металлов, например меди и цинка. Элементы, представленные в табл. 3, называют примесными. Их диаграмма доза — эффект имеет другую форму по сравнению с жизненно необходимыми (рис. 2). До определённого содержания этих элементов организм не испытывает вредного воздействия, но при значительном увеличении концентрации они становятся ядовитыми. Встречаются элементы, которые в относительно больших количествах являются ядами, а в низких концентрациях оказывают полезное влияние. Например, мышьяк — сильный яд, нарушающий сердечно-сосудистую систему и поражающий почки и печень, в небольших дозах полезен, и врачи прописывают его для улучшения аппетита. Кислород, необходимый человеку для дыхания, в высокой концентрации (особенно под давлением) оказывает ядовитое действие.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
