Биологическая роль макро и микроэлементов у человека. Роль макро и микроэлементов в организме человека

Биологическая роль макро и микроэлементов у человека. Роль макро и микроэлементов в организме человека

Макро и микроэлементы очень важны для жизнедеятельности любого организма. Они представляют собой мельчайшие частицы, входящие в состав клеточного синтеза и процесса продукции энергии. Роль макро и микроэлементов важна, но в настоящее время не до конца изучена учеными. Ежегодно появляются все новые доклады на тему того, как влияет тот или иной минерал на функционирование систем человеческого организма. Все макро и микроэлементы в организме человека взаимосвязаны между собой тесным образом. Так, без недостатка одного из них невозможен синтез или усвоение целого ряда других. Поэтому биологическая роль макро и микроэлементов постоянно изучается, появляются новые сведения, и медики понимают – каким образом можно с помощью специального питания улучшать состояние здоровья человека.

Функции основных макро и микроэлементов

Функциональная роль макро и микроэлементов в организме человека заключается в регуляции внутренних биохимических процессов.

Неорганические вещества выполняют различные функции макро и микроэлементов: как структурные компоненты костей и зубов, как электролиты при поддержании водно-солевого баланса крови и тканей, как компоненты ферментов и др.

Необходимые для нормального питания основные макро и микроэлементы делятся на две группы: макроэлементы (кальций, магний, калий, фосфор, сера, хлор, натрий), содержащиеся в пище в относительно больших количествах, и микроэлементы (железо, йод, цинк, медь, марганец, кобальт, хром, молибден, никель, ванадий, селен, фтор, кремний, германий, бор), концентрации которых невелики.

Характер питания в определенной степени влияет на сдвиги кислотно-щелочного равновесия. Высокое содержание в продуктах кальция, натрия, калия определяет их щелочную ориентацию (бобовые, овощи, фрукты, ягоды, молоко, молочные продукты). Источником кислых компонентов являются мясные и рыбные продукты, яйца, хлеб, крупы, мука, содержащие в значительных количествах серу, фосфор, хлор.

Общее содержание минеральных веществ составляет 3-5% массы тела. Содержание их в продуктах питания невелико — 0,03-1,9%.

Дефицит макро и микроэлементов

Среди причин, приводящих к дефициту макро и микроэлементов, прежде всего, стоит выделить неадекватное питание. Так, при дефиците магния в пищевых продуктах, что отмечается при недостаточном употреблении в пищу орехов, семян, зерновых или, напротив, при длительном употреблении колбасных изделий, консервированных мясных продуктов, у человека могут возникать симптомы, свидетельствующие о недостатке в организме этого химического элемента.

Аналогичные проявления могут быть обнаружены у лиц с нарушенными функциями кишечного всасывания магния (например, при дисбактериозах) или при повышенной потребности в магнии тех или иных тканей человека (например, при хронических стрессах, повышенной продукции гормона альдостерона, диабете). Длительное применение ряда фармакологических препаратов, таких как мочегонные средства, антибиотики (гентамицин), сердечные средства (дигиталис), способствует выведению магния. Интоксикации, обусловленные повышенным поступлением в организм ионов алюминия, бериллия, фосфатов, также могут стимулировать картину недостаточности магния в пищевых продуктах.

Значение микроэлементов в питании человека. Микроэлементы – жизненно необходимые вещества

Микроэлементы – жизненно необходимые вещества. Все они поступают извне, так как организму несвойственно самостоятельно синтезировать их. Человек способен всего лишь накапливать и распределять микрочастички. Именно поэтому избыток или недостаток микронутриентов оказывает негативное влияние на живые существа, нарушает полноценное функционирование организмов и может стать причиной необратимых процессов, приводящих к смерти.

Микроэлементы в международной классификации обозначаются английскими буквами (латиницей). Их названия полностью идентичны названиям веществ в таблице Менделеева.

В различных источниках можно встретить разное число «главных» микронутриентов, но чаще всего говорят о 23, 33 и 40 различных минералах и сложных соединениях. Согласно исследованиям Всемирной организации здравоохранения всего существует около семидесяти микроэлементов, которые для удобства разделены на группы. Многие из веществ еще не полностью изучены, поэтому сведений о них мало.

К микроэлементам относят не все элементы, а лишь те частички, которые обнаруживаются в организме в минимальных количествах. Если некоторые макроэлементы содержатся в теле в граммах, то микронутриенты выявляются в тканях и жидкостях в микрограммах (мкг) и миллиграммах (мг).

О микронутриентах до недавнего времени знали совсем немного, но наука не стоит на месте. Научно-исследовательские институты проводят опыты, которые тесно взаимосвязаны с биологическими разработками в отношении изучения работы человеческого и любого другого живого организма.

Макроэлементы. Что такое макро- и микроэлементы и какова их роль в нашей жизнедеятельности?

Одними из основных факторов питания, влияющих на состояние здоровья, работоспособность и активное долголетие, являются микронутриенты – витамины и витаминоподобные вещества, микро- и макроэлементы. Организм не производит все необходимые микронутриенты и должен получать их в готовом виде, например, с пищей. Способностью запасать эти вещества мы, к сожалению, не обладаем.

• Макронутриенты – пищевые вещества (белки, жиры и углеводы), необходимые человеку в количествах, измеряемых граммами, и обеспечивающие энергетические, пластические и прочие потребности организма.
• Микронутриенты – полезные вещества (витамины, минералы, микроэлементы), содержащиеся в пище в минимальных количествах – миллиграммах или микрограммах. Они не дают энергию, но играют важную роль в процессах усвоения пищи, осуществлении процессов роста, адаптации и развития организма.

Минеральные вещества относятся к жизненно необходимым компонентам питания с весьма разнообразными физиологическими функциями. Они играют важную роль в пластических процессах, формировании и построении тканей организма, в частности костей скелета. Минеральные вещества нужны для поддержания кислотно-щелочного равновесия в организме, создания определенной концентрации ионов водорода в тканях и клетках, межтканевых и межклеточных жидкостях, а также для придания им осмотических свойств, обеспечивающих нормальное протекание обмена веществ.

Большое значение имеют минеральные вещества в образовании белка. Доказаны их роль в деятельности эндокринных желез (например, йода в щитовидной железе), а также участие в ферментативных процессах.

Минеральные вещества участвуют в нейтрализации кислот и предотвращают развитие ацидоза. Важное значение имеют они в нормализации водного обмена в организме. Выявлены высокоактивные в биологическом отношении связи этой группы веществ с другими нутриентами, например, кальция с белком (казеином), кобальта с витамином В12 и др. Доказана роль минеральных веществ в кроветворении, процессах тканевого дыхания и метаболизме. Изучение минеральных веществ как незаменимой части питания и определение их роли в организме тесно связаны с предупреждением железодефицитной анемии, эндемического зоба, остеопороза, рахита, флюороза, ряда других заболеваний.

Основываясь на преимущественном значении отдельных минеральных веществ в различных аспектах жизнедеятельности организма, можно выделить несколько главных направлений их участия в биохимических процессах обмена:
- построение структур скелета (кальций, фосфор и др.);
- поддержание осмотических свойств клеток и плазмы (натрий, калий);
- кроветворение (железо, медь);
- являются активаторами и кофакторами ферментов (магний, цинк, медь, железо, селен, марганец, молибден, кобальт, ванадий и др.).

Группа минеральных веществ включает макроэлементы (кальций, фосфор, калий, магний, натрий, сера, хлор) и микроэлементы (железо, цинк, бром, йод, кобальт. марганец, медь, молибден, селен, фтор, хром). В последние десятилетия все больше внимания исследователей привлекают микроэлементы в связи с чрезвычайно широким их спектром действия на организм – от жизненной необходимости для существования до токсического действия. Четко разделить микроэлементы на токсические и жизненно необходимые не удается, так как соответствующий эффект в значительной степени зависит от дозы. Рекомендуемые величины потребления ряда макро- и микроэлементов в нашей стране утверждены Государственным санитарно-эпидемиологическим нормированием Российской Федерации в следующих документах:

• Методические рекомендации 2.3.1. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации», МР 2.3.1.2432-08;
• Приложение № 2 к техническому регламенту Таможенного союза «Пищевая продукция в части ее маркировки» (ТР ТС 022/2011);
• Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) (с изменениями на 10 ноября 2015 года), Приложение 5, Величины суточного потребления пищевых и биологически активных веществ для взрослых в составе специализированных пищевых продуктов (СПП) и БАД к пище (энергетическая ценность 10000 кДж или 2300 ккал).

Биологическая роль ультрамикроэлементов. Микро- и ультрамикроэлементы

Железо (Fe) необходимо для биосинтеза соединений, обеспе­чивающих дыхание, кроветворение, участвует в иммунобиологи­ческих и окислительно-восстановительных реакциях, входит в состав цитоплазмы, клеточных ядер и ряда ферментов.

Ассимиляции железа препятствует щавелевая кислота и фитин. Для усвоения необходим В₁₂, аскорбиновая кислота.

Потребность: мужчины 10 — 20 мг в сутки, женщины 20 — 30 мг в сутки.

При дефиците железа развивается малокровие, нарушается га­зообмен, клеточное дыхание. Избыток железа может оказывать токсическое влияние на печень, селезенку, головной мозг, уси­ливать воспалительные процессы в организме человека. При хро­нической алкогольной интоксикации железо может накапливать­ся в организме, приводя к дефициту меди и цинка.

Приведем данные о содержании железа в некоторых продуктах питания, мг%:

Хлеб пшеничный и ржаной 3 — 4

Бобы 10-20

Соя, чечевица 6—9

Мясо говядина 9—10

Мясо птицы 2—8

Печень свиная 15 — 20

Почки говяжьи и свиные 9—10

Легкие, сердце 4 — 5

Шпинат 3 — 4

Кукуруза, морковь 2 — 2,5

Яйца 2 — 2,5

Морская рыба 2 — 3

Однако в легкоусвояемой форме железо находится только в мясных продуктах, печени, яичном желтке.

Цинк (Zn). Недостаточное поступление этого микроэлемента в организм приводит к снижению аппетита, анемии, дефициту массы тела, снижению остроты зрения, выпадению волос, способствует возникновению аллергических заболеваний и дерматита. Специфически снижается Т-клеточный иммунитет, что приводит к частым и длительным простудным заболеваниям и инфекционным болезням. На фоне дефицита цинка у мальчиков происходит задержка полового развития.

Снижение содержания цинка в организме может быть следствием не только его недостаточного поступления, но и результа­том избыточного поступления меди, кадмия и свинца, являю­щихся функциональными антагонистами цинка, особенно на фоне неполноценного белкового питания и хронического злоупотреб­ления алкоголем.

Избыточное поступление цинка может понизить общее содер­жание в организме такого важного элемента, как медь.

Суточная потребность организма в цинке колеблется от 12 до 50 мг в зависимости от пола, возраста и других факторов. Приведем данные о содержании цинка в некоторых продуктах питания, мг %:

Хлеб пшеничный и ржаной 2 — 4,5

Мясо животных 2 — 5

Внутренние органы животных 15 — 23

Яйца 1,5-3

Рыба 0,7-1,2

Крабы 2 — 3

Устрицы 100-400

Сухие сливки, твердые сыры 3,5 — 4,5

Соя, чечевица, зеленый горошек 3 — 5

Овес и овсяные хлопья 4,5 — 7,6

Кукуруза 2 — 3

Рис 1-2

Лук 1,2-8,5

Грибы 4—10

Черника 10

Селен ( Se ). В последние годы этому ультрамикроэлементу уделяется в питании человека очень большое внимание. Это связано, прежде всего, с его влиянием на самые разнообразные процессы в организме. При дефиците селена в питании снижается иммуни­тет, функции печени, отмечается повышенная склонность к вос­палительным заболеваниям, кардиопатии, атеросклерозу, болез­ням кожи, волос и ногтей, развитию катаракты. Замедляется рост, нарушается репродуктивная функция. Выявлена зависимость меж­ду дефицитом селена в рационах питания и частотой возникнове­ния рака желудка, простаты, толстого кишечника и молочной железы.

Селен является антагонистом ртути и мышьяка, благодаря чему способен защищать организм от этих элементов и кадмия при их избыточном поступлении в организм.

Суточная потребность в селене составляет от 20 до 100 мкг, что, в обычных условиях, обеспечивается за счет разнообразия продук­тов питания. Вместе с тем, ограниченность набора продуктов, ха­рактерная для наших дней в силу экономических причин, может приводить к дефициту этого элемента в питании населения. При­ведем данные о содержании селена в некоторых продуктах питания, мг%:

Хлеб пшеничный 60

Рис 10-70

Мясо говядина 10 — 350

Мясо курицы 14 — 22

Говяжье сердце 45

Печень 40 — 60

Свиное сало 200 — 400

Морская рыба 20 — 200

Соя, чечевица, семена подсолнечника 60 — 70

Чеснок 200-400

Фисташки 450

Кокос 810

Яйца 70-100

Как видно из приведенного выше, содержание селена может колебаться в продуктах питания в достаточно широких пределах. Это чаще всего связано с естественными биогеохимическими осо­бенностями отдельных территорий. Так, в нашей стране к селендефицитным провинциям относятся Северо-Западный регион (Рес­публика Карелия, Ленинградская область), Верхнее Поволжье (Ярославская, Костромская и Ивановская области), Удмуртская Республика и Забайкалье. Кстати, именно с дефицитом селена в Северо-Западном регионе нашей страны, как и в других странах, прилегающих к нему (Финляндии, Швеции, Норвегии) пыта­лись в начале XX в. объяснить причину возникновения алиментарно-параксизмально-токсической миоглобинурии (Гаффской и Юксовской болезни) — пищевого отравления неясной этиологии, зафиксированной в этом регионе. Однако такая точка зрения не подтвердилась, тем более что в последующие годы данное заболевание было неоднократно описано и в Новосибирской области (Сартланская болезнь), где природного дефицита селена нет.