Первенствующими ресурсами, обеспечивающими организм человека энергией, являются пищевые продукты животного и растительного типа и питьевая вода. Все они содержат полезные вещества, которые приносят определённую биологическую пользу. Витамины и их комплексы требуются с целью формирования живых тканей и выполнения физиологических и биохимических функций, регулирования работы всех систем - гормональной, нервной, кровеносной и др.

Что относится к микро и макро элементам

Макроэлементы - это химические вещества или их комбинации, включённые в организм человека в достаточно больших дозах (от нескольких грамм до сотен грамм). Многие спрашивают, что относят к макроэлементам. Это К, Na, P, Ca, Mg, Fe, S, Cl. Но предлагаемый список макроэлементов не полный. Такие элементы имеются в структуре основных тканей - мышц, скелета, крови и др.

Микроэлементы - это химические вещества, включённые в человеческий организм в незначительном объёме (ниже 1000-ных долей процента). К ним принадлежат: I, Zn, F, Cr, Mn, Se, Ni, Br, B, Li, и др.

Микроэлементы в продуктах питания

Полноценное разнообразное питание обеспечивает проникновение в организм всех важных для него веществ в оптимальном количестве. Это считается главным критерием здоровья человека. По таблице видно содержание полезных веществ в продуктах.

При полноценном рационе на протяжении суток рекомендовано употреблять примерно 50 наименований продуктов питания (в том числе соль, вода, состав приправ и др.). Такой рацион даёт возможность получить требуемый набор элементов и, при этом сохранить здоровый желудочно-кишечный тракт и восстановить или сохранить здоровье на длительное время.
Стоит понять, что такие элементы не синтезируются в организме, поступают только с продуктами питания, воздухом, водой.

Микроэлементы в организме человека

Жизнь и развитие каждого живого существа характеризуется метаболизмом минеральных веществ. Химические вещества принимают самое прямое участие в водно-солевом и кислотно-щелочном балансе. Постоянство уровня солей и его контроль - чрезвычайно значимый процесс, поддерживающим равновесие состава внутренней среды организма.
Ежесекундно в теле человека осуществляются множество химических превращений - распадается колоссальное число молекул всевозможных веществ, из которых построено тело, и вместе с этим формируются из более элементарных веществ, новые молекулы.

Химические реакции, всё время происходящие в нашем организме, обеспечиваются различными ферментами. Большая часть таких элементов является действительно необходимой, поскольку при их отсутствии или дефиците уменьшается активность ферментов, в структуру которых включены эти элементы.

Хочется отметить, что в природе минералы имеются в почве, откуда проникают в корни растений, задерживаясь в овощах, фруктах, и проходят через пищевую цепочку в организме животных. Поскольку живое существо не имеет возможности выработки каких-либо минеральных веществ самостоятельно, он должен получать их с продуктами.

Однако из-за экологической ситуации, наша земля обеднела и уже не имеет того необходимого количества важных для растительности веществ, которое требуется. Следовательно, и наши продукты не настолько наделены полезными для нас полезными веществами, как бы нам это хотелось.

Поэтому, особенно важным ресурсом восполнения и равновесия таких элементов считается поступление их с БАДами, которые легко можно найти в любой аптеке.

Клетки живых организмов по своему химическому составу значительно отличаются от окружающей их неживой среды и по структуре химических соединений, и по набору и содержанию химических элементов. Всего в живых организмах присутствует (обнаружено на сегодняшний день) около 90 химических элементов, которые, в зависимости от их содержания, разделяют на 3 основных группы: макроэлементы , микроэлементы и ультрамикроэлементы .

Макроэлементы.

Макроэлементы в значительных количествах представлены в живых организмах, начиная от сотых долей процента до десятков процентов. Если содержание какого-либо химического вещества в организме превышает 0.005% от массы тела, такое вещество относят к макроэлементам. Они входят в состав основных тканей: крови, костей и мышц. К ним относятся, например, следующие химические элементы: водород, кислород, углерод, азот, фосфор, сера, натрий, кальций, калий, хлор. Макроэлементы в сумме составляют около 99% от массы живых клеток, причем большая часть (98%) приходится именно на водород, кислород, углерод и азот.

В таблице ниже представлены основные макроэлементы в организме:

Для всех четырех самых распространенных в живых организмах элементов (это водород, кислород, углерод, азот, как было сказано ранее) характерно одно общее свойство. Этим элементам не хватает одного или нескольких электронов на внешней орбите для образования стабильных электронных связей. Так, атому водорода для образования стабильной электронной связи не хватает одного электрона на внешней орбите, атомам кислорода, азота и углерода — двух, трех и четырех электронов соответственно. В связи с этим, эти химические элементы легко образуют ковалентные связи за счет спаривания электронов, и могут легко взаимодействовать друг с другом, заполняя свои внешние электронные оболочки. Кроме этого, кислород, углерод и азот могут образовывать не только одинарные, но и двойные связи. В результате чего существенно увеличивается количество химических соединений, которые могут образовываться из этих элементов.

Кроме того, углерод, водород и кислород — наиболее легкие среди элементов, способных образовывать ковалентные связи. Поэтому они оказались наиболее подходящими для образования соединений, входящих в состав живой материи. Необходимо отметить отдельно еще одно важное свойство атомов углерода — способность образовывать ковалентные связи сразу с четырьмя другими атомами углерода. Благодаря этой способности создаются каркасы из огромного количества разнообразных органических молекул.

Микроэлементы.

Хотя содержание микроэлементов не превышает 0,005% для каждого отдельного элемента, а в сумме они составляют всего лишь около 1% массы клеток, микроэлементы необходимы для жизнедеятельности организмов. При их отсутствии или недостаточном содержании могут возникать различные заболевания. Многие микроэлементы входят в состав небелковых групп ферментов и необходимы для осуществления их каталитической функции.
Например, железо является составной частью гема, который входит в состав цитохромов, являющихся компонентами цепи переноса электронов, и гемоглобина — белка, который обеспечивает транспорт кислорода от легких к тканям. Дефицит железа в организме человека вызывает развитие анемии. А недостаток йода, входящего в состав гормона щитовидной железы — тироксина, приводит к возникновению заболеваний, связанных с недостаточностью этого гормона, таких как эндемический зоб или кретинизм.

Примеры микроэлементов представлены в таблице ниже:

Ультрамикроэлементы.

В состав группы ультрамикроэлементов входят элементы, содержание которых в организме крайне мало (менее 10 -12 %). К ним относятся бром, золото, селен, серебро, ванадий и многие другие элементы. Большинство из них также необходимы для нормального функционирования живых организмов. Например, нехватка селена может привести к возникновению раковых заболеваний, а недостаток бора — причина некоторых заболеваний у растений. Многие элементы этой группы также, как и микроэлементы, входят в состав ферментов.

Какие химические элементы относят к микроэлементам и каковы их функции в организме человека?

Микроэлементы - содержатся в небольших количествах (в единицах мг и менее). К ним относятся:

Безусловно признанные микроэлементы - дефицит которых в питании вызывает конкретные проявления нарушения обмена веществ и клинические симптомы недостаточности у человека. Эти микроэлементы можно считать незаменимыми (эссенциальными) микронутриентами, потребность в которых в той или иной степени определена. Безусловно признаны железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден и селен.

Условно признанные микроэлементы - те, дефицит которых в питании вызывал определенные нарушения у экспериментальных животных. У человека проявлений недостаточности этих микроэлементов пока не установлено, хотя исключить их нельзя. В настоящее время потребность в условно признанных микроэлементах является предположительной. Условно признаны ванадий, никель, стронций, кремний, бор.

Значение минеральных веществ для организма: чрезвычайно многообразно. Основные функции минеральных веществ:

пластическая функция, особенно в построении костной ткани;

регуляция водно-солевого обмена;

поддержание осмотическго давления в клетках и межклеточных жидкостях, что необходимо для передвижения между ними питательных веществ и продуктов обмена;

защитные функции (участие в иммунитете);

входят в состав или активируют действие ферментов, гормонов, витаминов и таким образом участвуют во всех видах обмена веществ;

участие в процессах кроветворения и свертывания крови - они не могут происходить без железа, меди, марганца, кальция и других минеральных элементов.

Нормальная функция нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной и других систем невозможна без минеральных веществ.

Длительный дефицит или избыток минеральных веществ в организме ведет к различным нарушениям обмена веществ и заболеваниям.

Железо необходимо для нормального кроветворения и тканевого дыхания. Оно входит в состав гемоглобина эритроцитов, доставляющего кислород к органам и тканям, миоглобина мышц, ферментов, участвующих в переносе электронов по дыхательной цепи и окислительно-восстановительных процессах.

Йод. В организме здорового взрослого человека содержится около 15-20 мг йода, 80% из которых находится в щитовидной железе. Биологическое значение йода заключается в его участии в образовании гормонов щитовидной железы - тироксина (Т4) и трийодтиронина (ТЗ), которые соответственно на 65 и 59% состоят из йода.

Фтор вместе с кальцием и фосфором участвует в построении костей и зубов и обеспечивает их твердость и крепость. Недостаток фтора в воде и пищевых продуктах способствует развитию кариеса зубов и снижению прочности костей, избыток приводит к возникновению флюороза (поражение костей, крапчатости зубной эмали, хрупкости зубов). Особенностью фтора являются узкие верхние и нижние границы его положительного действия на организм. Если в питьевой воде содержится менее 0,5 мг фтора на 1 л (0,5 мг/л), может возникнуть кариес зубов, если более 1,5-2 мг/л (по некоторым данным, более 1,2 мг/л) - флюороз.

Цинк входит в состав более 200 ферментов, участвующих в самых различных реакциях обмена веществ. Он необходим для деятельности половых желез, гипофиза, надпочечников; является составной частью гормона поджелудочной железы - инсулина. Цинк обеспечивает нормальное кроветворение и костеобразование, поддержание иммунного статуса организма. Он способствует стабилизации клеточных мембран, является фактором антиоксидантной защиты.

Медь. В организме взрослого человека содержится около 150 мг меди, из которых 15-20 мг находятся в печени, а остальное - в других органах и тканях. Биологическая роль меди связана с ее участием в построении примерно 25 ферментов. Медь входит в состав цитохромоксидазы, моноаминоксидазы, тирозиназы, суперокси-дисмутазы и других жизненно важных ферментов. В составе белка церулоплазмина медь участвует в окислении катехоламинов, серотонина и других ароматических аминов, а также в окислении двухвалентного железа в трехвалентное, которое способно связываться с трансферрином и транспортироваться таким образом к органам и тканям. Медь считается кроветворным элементом, участвующим в образовании гемоглобина и эритроцитов.

Селен является одним из ключевых микронутриентов антиоксидантной системы организма. Он входит в состав глутатионпероксидаз и других ферментов. Селен и витамин Е считаются синергистами. Селен положительно влияет на иммунную систему, повышает устойчивость к радиоактивному облучению, участвует в поддержании функции щитовидной железы и репродуктивных органов. Для селена особенно характерна дозозависимость действия: с одной стороны, выявлены его токсичность и канцерогенность, с другой - терапевтическая активность и антиканцерогенность.

Хром. В организме человека присутствуют преимущественно соединения трехвалентного хрома. Соли шестивалентного хрома не имеют физиологического значения и, по некоторым данным, чрезвычайно токсичны для человека. В организме взрослого человека хрома содержится меньше, чем других микроэлементов (6-12 мг). Значительная часть хрома (до 2 мг) сконцентрирована в коже, а также в костях и мышцах. С возрастом содержание хрома в организме, в отличие от других микроэлементов, прогрессивно снижается.

Установлено значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности организма марганца, молибдена, кобальта и таких условно незаменимых микроэлементов, как кремний, ванадий, стронций, бор, никель. Содержание этих микроэлементов в пищевых продуктах, как правило, достаточное для обеспечения потребности организма. В связи с этим у человека (в отличие от некоторых животных, в том числе экспериментальных) практически не встречаются заболевания, обусловленные дефицитом этих микроэлементов.

В жизненных процессах нельзя переоценить. Эти химические элементы принимают участие в различных биохимических процессах, позволяющих живому организму расти, развиваться и воспроизводиться.

Микроэлементы и макроэлементы

Биологи делят все химические элементы, содержащиеся в нашем теле, на две большие группы: макро- и микроэлементы. Вещества, которые присутствуют в организме в сравнительно больших количествах, относятся к макроэлементам. В их числе - магний, кальций, натрий, фосфор и натрий. Они являются теми кирпичиками, из которых состоят наши внутренние органы и ткани.

Но гораздо интереснее роль других компонентов, которые присутствуют в нашем организме в ничтожных количествах. Какие элементы относятся к микроэлементам, и какова их роль в организме?

Микро-ускорители

Как известно, многие химические процессы проходят гораздо быстрее при наличии катализатора. А к микроэлементам относятся элементы, выполняющие аналогичную роль в биохимических процессах живых организмов. Эти компоненты, как мы уже говорили, содержатся в телах живых существ в мизерных количествах.

Большинство веществ, относящихся к группе микроэлементов, попадает в системы жизнеобеспечения из внешней среды, и лишь малое их количество может регенерироваться нашим организмом самостоятельно.

Какие бывают микроэлементы, и что происходит, если их не принимать?

Важнейшими микроэлементами, влияющими на процессы жизнедеятельности, являются эссенциальные нутриенты (незаменимые факторы питания). К микроэлементам относятся:

• железо;
• цинк;
• селен;
• хром;
• ванадий;
• молибден;
• марганец;
• кобальт;
• хром.

Содержание некоторых из них настолько мало, что может быть измерено лишь специальными средствами для анализа. Но при полном отсутствии или недостаточном поступлении микроэлементов в организм прекращается рост, начинаются процессы деградации: нарушаются процессы обмена веществ, алгоритмы деления клеток, передачи наследственной информации. Комплекс заболеваний, вызванных недостатком микроэлементов, называется микроэлементозами.

Причины микроэлементоза могут быть различны. Так, постоянный приток радиоактивных изотопов и фоновое излучение всегда закачиваются дисбалансом микроэлементов в теле человека. К числу вторичных факторов появления данного недуга следует отнести скудную пищу, отсутствие свежего воздуха, естественного освещения, некачественную питьевую воду, малоподвижный образ жизни.

Весомым фактором, приводящим к потере микроэлементов, считается регулярное употребление алкоголя, курение, употребление наркотических веществ. Чаще всего нездоровый образ жизни провоцирует дефицит кальция, цинка, селена, йода, магния. Чтобы восполнить нехватку этих веществ, организм действует по алгоритму, который биологи назвали механизмом замещения.

Микроэлементы и механизмы замещения

При нормальном функционировании всех органов, организм получает необходимые элементы из окружающей среды именно в том количестве, в котором это необходимо. Но что будет, если необходимый элемент не будет поступать в организм? Рассмотрим это на простом примере.

К микроэлементам относятся кальций и его соединения, которые необходимы для формирования костной ткани. Если это вещество организм не будет получать в достаточном количестве, он будет замещать его другим, структура которого максимально подобна химическому строению недостающего элемента. Так, распространенным микроэлементом из группы кальция является стронций-90. Его радиоактивный изотоп содержится в почве и атмосфере больших промышленных городов. И если в организме не будет хватать кальция, то именно стронций-90 - наиболее вероятный кандидат на замену. Чем чревато такое замещение?

Стронций будет накапливаться в организме по тому же механизму, что и кальций - в костях, зубах, волосах и кровеносных сосудах, вызывая различные болезни, и провоцируя образование злокачественных опухолей. Если же человек вовремя переключится на здоровое питание, то вредоносный стронций постепенно вымоется из организма, уступая свое место кальцию.

Зачем нужны БАДы

Поэтому каждому из нас необходимо принять верное решение, и обеспечить свой организм постоянным притоком нужных микроэлементов. Если нет возможности кардинально поменять свой образ жизни, можно приступить к изменению рациона питания, добавляя туда биологически активные добавки.

К микроэлементам относятся все вещества, которые можно синтезировать средствами современной фармакологии. Правильно подобранный комплекс БАД насытит организм спектром нужных микроэлементов и витаминов, повысит тонус, укрепит иммунитет.

А постоянный прием таких добавок способствует выведению из внутренних органов человека радиоактивных изотопов и замещению их стабильными элементами.

Это группа химических элементов, находящихся в органах человека или животного в незначительных количествах.

Суточная потребность в них выражается в миллиграммах или частицах миллиграмма. Они имеют высокую биологическую активность и необходимы для жизни организма. К таким элементам относятся, железо, медь, кобальт, никель, йод, марганец, фтор, цинк, хром.

Недостаток этих веществ в продуктах может привести к структурным и функциональным изменениям в организме, а их излишек носит токсическое действие.

Основные характеристики микроэлементов

Железо.

Находится в гемоглобине крови, берёт участие в окислительно – обновляющих процессах, входит в состав ферментов, стимулирует внутриклеточный обмен.

Железо находится в печени, почках, мясе кроликов, яйцах, гречневой, пшеничной крупе, бобовых, яблоках, персиках.

Медь.

Необходима для синтеза гемоглобина, ферментов, белков, способствует нормальному функционированию желёз внутренней секреции, выработке инсулина, адреналина.

Медь находится в печени, морских продуктах, гречневых и овсяных крупах, орехах.

Кобальт.

Активизирует процессы создания эритроцитов в гемоглобине, влияет на активность некоторых элементов, берёт участие в выработке инсулина, необходим для синтеза витамина В.

Кобальт находится в морских растениях, горохе, буряке, чёрной смородине, клубнике.

Берёт участие в создании гормонов щитовидной железы – тироксина, который контролирует состояние энергетического обмена, активно влияет на физическое и психологическое развитие, обмен белков, жиров, углеводов, водо – солевой обмен. Недостаток йода в организме человека ведёт за собой увеличение количества тиреоглобулина, а это резко снижает функцию половых желёз и вызывает умственную отсталость. Как следствие железа увеличивается, возникает болезнь, названная зобом.

На Украине, в западных областях, удалённых от моря, по данным Института эндокринологии, 30% детей болеют зобом; они отстают в умственном, физическом и половом развитии. Всего же в стране 1,5 млн. людей страдают зобом.

Находится в морской воде, продуктах моря – рыбы, морская капуста.

Марганец.

Берёт участие в создании клеток, в кровообращении, функциях эндокринной системы, обмене витаминов, в стимулировании процессов роста.

Марганец находится в злаковых и бобовых культурах, кофе, орехах.

Фтор.

Берёт участие в развитии зубов, создании клеток, нормализует фосфоро – кальцевый обмен.

Находится в рыбе, баранине, телятине, овсяной крупе, орехах.

Цинк.

Входит в состав многих ферментов, инсулина, берёт участие в кровообращении, синтезе аминокислот, необходим для нормальной деятельности эндокринных желёз, нормализует жировой обмен.

Находится в печёнке, мясе, желтке яиц, грибах, злаковых, бобовых, чесноке, картофеле, буряке, орехах.

Хром.

Берёт участие в регуляции углеводов и минеральном обмене, метаболизме холестерина, активизирует часть ферментов.

Хром находится в говядине, печёнке, мясе птицы, зерновых, бобовых, в перловой крупе, ячменной муке.

17. Обмен веществ и энергии в процессе питания

Жизненные процессы организма связаны с постоянным поглощением веществ в окружающей среде и выделением конечных продуктов распада в эту же среду.

Совокупность химических превращений в организмах, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность и воспроизведение – называется обменом веществ (метаболизмом).

Он осуществляется между живыми организмами и окружающей средой. Обмен веществ присущ как для живой, так и неживой природы. Однако между ними существует принципиальное различие в процессе обмена неживых тел, последние непременно разрушаются, тогда как обмен веществ живых организмов и окружающей среды создают основу их существования.

Основу обмена веществ составляют 2 (два) взаимосвязанных процесса синтеза (анаболизма) и распада (катаболизма).

Первый – ассимиляция (анаболизм); пластический обмен (усвоения веществ и синтеза специфических для каждой ткани соединений).

Второй – диссимиляции (катаболизма); энергетического обмена (ферментативного расщепления органических веществ и выделения из организма продуктов распада).

Обмен веществ и энергии в клетке осуществляются в виде:

Пластического обмена (ассимиляции, анаболизма) т. е. совокупности реакций биосинтеза (создание веществ совершается с поглощением энергии);

Энергетического обмена (диссимиляции, катаболизма) т. е. совокупности реакций расщепления веществ и выделения энергии.

Вследствие процессов диссимиляции пищевых продуктов создаются продукты рассада и энергия, которая обеспечивает ход процессов ассимиляции. Взаимодействие этих процессов обеспечивают существование организма.

В основе обмена веществ лежит большое количество химических реакций, которые совершаются в определённой последовательности и тесно связаны одна с дугой. Эти реакции катализируются ферментами и находятся под контролем нервной системы. Обмен веществ можно условно разделить на внешний обмен, который включает нахождение питательных веществ в организме и удаления конечных продуктов распада, и внутренний обмен, который превращает все изменения питательных веществ в клетках организма.