Химические элементы в организме человека

Сниженный уровень магния в крови (выявлен для детей с лишним весом) ассоциируется с развитием  инсулинорезистентности, т.е., является первым шагом к развитию сахарного  диабета. Магний играет важную роль в метаболизме углеводов, его дефицит является уже доказанным фактором риска диабета у взрослых, а теперь - исходя из данных этого исследования - и у детей.

Избыток магния оказывает в основном слабительных эффект (особенно сульфат  магния внутрь). При парентеральном введении сульфата магния наблюдаются симптомы: общее угнетение, вялость, сонливость.

Уменьшение магния в организме  приводит к увеличению содержания кальция. Недостаточное содержание магния в  организме проявляется множеством симптомов. Из них наиболее характерны следующие: синдром "хронической усталости", проявляющийся слабостью, недомоганием, снижением физической активности и т.п.; снижение умственной работоспособности, ослабление концентрации внимания и памяти, головокружение, давящая головная боль, снижение слуха, иногда даже появление галлюцинаций; повышение АД; склонность к образованию тромбов; склонность к нарушениям сердечного ритма. Дефицит магния, возникающий во время беременности, способствует более частому развитию токсикозов (как в первой, так и во второй половине беременности). При этом повышается угроза выкидышей и преждевременных родов.

Избыток магния может приводить  к дефициту кальция и фосфора. Существенно увеличивается потребность  организма в магнии при физических нагрузках, у спортсменов в процессе длительных и интенсивных тренировок, во время ответственных соревнований, а также при стрессовых ситуациях. Потеря организмом магния в подобных ситуациях адекватна степени физической или эмоциональной нагрузки.

Калий является основным клеточным катионом, он участвует в обмене углеродов и белков, продукции и накоплении энергии, участвует в поддержании осмотического давления, активирует ферменты внутриклеточного метаболизма.

Суточная потребность составляет 0,25% от массы тела. Общее содержание калия в организме человека составляет примерно 250г. Суточная потребность в калии составляет 1,5-2 г. Лучшими натуральными источниками калия являются цитрусовые, томаты, все зеленые овощи с листьями, листья мяты, семечки подсолнуха, бананы, картофель.

Функции калия: играет ведущую  роль в возникновении и проведении нервного импульса - при клеточном  покое калий находится в клетке, при возбуждении выходит из нее; необходим для синтеза белков (на 1г белка - 20 мг ионов калия), АТФ, гликогена.

Недостаток калия вызывает мышечные судороги, перебои в работе сердца. Парентеральное введение хлористого калия вызывает следующие симптомы: цианоз, рвоту, слабость пульса. Калий  является сильнейшим мышечным ядом, поражающим сердце. Токсический эффект внеклеточного калия проявляется на ЦНС, мышцах и сердце. Большие дозы почти мгновенно вызывают паралич сердца. Избыток калия может привести к дефициту кальция.

                              

Глава II. Микроэлементы

   

Микроэлементы - элементы, содержащиеся в организме, в низких концентрациях (обычно 0,001% по массе и менее). Биологическая роль микроэлементов определяется участием практически во всех видах обмена веществ: они являются кофакторами - непременными компонентами многих ферментов, витаминов, гормонов участвуют в процессах кроветворения, роста, размножения и дифференцировки, стабилизации клеточных мембран, тканевом дыхании, иммунных реакциях и многих других процессах, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность.

В живых организмах отдельные Микроэлементы были обнаружены ещё в начале 19 в., но их физиологическое значение оставалось неизвестным. В. И. Вернадский установил, что Микроэлементы не случайные компоненты живых организмов и что их распределение в биосфере определяется рядом закономерностей. По современным данным, более 30 Микроэлементы считаются необходимыми для жизнедеятельности растений и животных. Большинство Микроэлементы - металлы (Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Со и др.), некоторые - неметаллы (I, Se, Br, F, As). Они необходимы организму в миллиграммах или даже в тысячных долях миллиграмма (микрограммах), но эта потребность абсолютна. Недостаток или избыток микроорганизмов приводит к нарушению обмена веществ.

2.1. Микроэлементы металлы

Кобальт стимулирует процесс кроветворения, участвует в синтезе белков, в том числе ферментных, регулирует углеводный обмен, влияя на обмен веществ. Но важнейшая роль кобальта состоит в эндогенном синтезе витамина В12 (цианокобаламина).

Суточная потребность  человеческого организма в кобаламине составляет 40-70 мкг, которая увеличивается у беременных женщин и в период лактации.

Потребность в кобальте обеспечивается при сбалансированном пищевом рационе (10-100 мкг). Кобальт  содержится в микродозах в речной, озерной и морской воде, в морских  растениях, в рыбе и морепродуктах. Также содержится кобальт в молоке, хлебопродуктах, овощах.

Лекарственные препараты, содержащие кобальт, стимулируют усвоение железа и используются для лечения  анемии. Кобальт входит в состав комбинированных препаратов поливитаминов с микроэлементами.

Марганца для детского организма необходим в сутки 0,2-0,3 мг на 1 кг веса тела, для взрослого 0,1 мг. Особенно богаты марганцем чай, растительные соки, кофе, цельные злаковые, орехи, зеленые овощи с листьями, горох, свекла.

Функции: важен для репродуктивных функций и нормальной работы центральной нервной системы. Марганец помогает устранить половое бессилие, улучшить мышечные рефлексы, предотвратить остеопороз, улучшить память и уменьшить нервную раздражительность. Усиливает рост. Находится во всех органах и тканях. Наиболее богаты марганцем трубчатые кости и печень.

Избыток марганца и его  проявления: Соединения марганца являются сильными ядами, поражающими центральную  нервную систему, сердечно-сосудистую систему и паренхиматозные органы. Отравление марганцем происходит при вдыхании больших количеств пыли, образующейся при размоле и просеве марганцевой руды, а также при вдыхании аэрозолей при плавке стали и электросварке. В начальной стадии наблюдаются: сильная утомляемость, слабость, сонливость, тупые головные боли в лобно-височных областях, тянущие боли в пояснице, конечностях, боли в правом подреберье, в подложечной области, понижение аппетита. Рано появляется небольшое увеличение печени. В нервной системе превалируют процессы торможения. При недостатке марганца нарушаются процессы окостенения во всем скелете, трубчатые кости утолщаются и укорачиваются, суставы деформируются. Нарушается репродуктивная функция яичников и яичек.

 

Олово - серебристо-белый, блестящий металл, мягкий и ковкий. При обыкновенной температуре олово весьма устойчиво к химическим воздействиям.

Суточный пищевой рацион человека включает около 17 мг олова. Его  содержание в растениях колеблется в широких пределах, наибольшее количество олова содержится в семенах подсолнечника и гороха

Олово находится в  одной группе со свинцом. Близость в  периодическом ряду обусловливает  и сходство токсического воздействия. Олово является ядом, действующим  в начале возбуждающе, а затем  парализующе на центральную нервную  систему. При отравлении оловом могут наблюдаться диарея, рвота, общая слабость, а также паралич одних отделов ЦНС и возбуждение других, в результате чего развивается атаксия, скованность движений, иногда судороги. Органические соединения олова являются ядами для нервной системы, они вызывают параличи. О недостаточности олова в организме судить достаточно сложно, так как эта область практически не изучена. В настоящее время олово в медицине не используется.

Никель - металл желтовато-белого цвета, очень твердый, но ковкий, хорошо притягивается магнитом, на воздухе не окисляется.

Из органов человека наиболее богаты никелем печень, поджелудочная  железа и гипофиз. Никель избирательно концентрируется в головном мозге.

Токсическое действие никеля проявляется при вдыхание никелевой пыли. Отмечаются носовые кровотечения, полнокровие зева и бронхов. При невысоких его концентрациях наблюдаются головные боли, при высоких - тошнота, рвота, одышка, повышение температуры. Смерть наступает на 10-14 день при явлениях, вызываемых удушающими газами.

Совершенно чистая медь - металл бледно-розового цвета; покрываясь слоями окислов становится красной.

Потребность в меди у взрослого человека составляет 2-6 мг в день.  Продукты, содержащие медь: печень, почки, сердце, головной мозг животных. Потребность грудного младенца достигает 0,1 мг/ 1 кг массы тела.

Медь также участвует  в процессах роста и размножения. Участвует в процессах пигментации, так как входит в состав меланина. Медь необходима для процессов гемоглобинообразвания  и не может быть заменена никаким другим элементом. Способствует переносу железа в костный мозг и превращению его в органически связанную форму. Общее содержание меди в организме человека составляет примерно 100-150 мг.

При недостатке меди в  организме наблюдаются: задержка роста, анемия, дерматозы, депигментация волос, частичное облысение, потеря аппетита, сильное исхудание, понижение уровня гемоглобина, атрофия сердечной мышцы.

С глубокой древности  известно, что медь является сильным  ядом. Токсическим действием обладают любые растворимые соединения меди.

Цинк - синевато-белый металл. На воздухе покрывается тонкой оксидной пленкой

Суточная потребность  человека в цинке составляет 15-20мг для взрослых и 4-6мг для детей. Наиболее богаты цинком дрожжи, пшеничные, рисовые и ржаные отруби, зерна злаков и бобовых, какао, морепродукты, яйцах, горчице, в мясных продуктах.

Цинк служит составной  частью более 80 ферментов в организме  человека, он необходим для образования  эритроцитов и других форменных  элементов крови.

           Согласно Зубкову А.А[3] дефицит цинка может приводить к усиленному накоплению железа, меди, кадмия, свинца. Избыток приводит к дефициту железа, меди, кадмия. Дефицит цинка сказывается на половой функции, а также на функции многих других органов и систем. При цинковом отравлении наступает фиброзное перерождение поджелудочной железы. При вдыхании паров цинка (сварщиками) ведет к развитию литейной лихорадки или латунной простуды, проявляющейся ознобом, обильным слюноотделением, головной болью, кашлем, лейкоцитозом.

Чистое железо - серебристо-белый блестящий металл, не изменяющийся на сухом воздухе и быстро ржавеющий, покрывающийся бурым налетом гидрата окиси железа - на влажном. В свободном состоянии железо на земной поверхности не встречается. В самородном состоянии его находят в метеоритах или аэролитах, падающих на землю.

В больших количествах  содержится: в свиной печени, говяжьих почках, сердце и печени, орехах. В состав гемоглобина входит атом двухвалентного железа, который, присоединяя кислород, превращает гемоглобин в оксигемоглобин. Это очень непрочное соединение, легко диссоцииорующее на гемоглобин и кислород. Общее содержание железа в организме человека составляет около 4,25 г.

Явления отравления железом  выражаются рвотой, диареей (иногда с  кровью), падением АД, параличом ЦНС и воспалением почек. При недостатке железа в организме развивается железодефицитная анемия (малокровие). Избыток железа в организме может привести к дефициту меди, цинка, хрома и кальция, а также к избытку кобальта.

Хром - твердый, белый, блестящий металл, не окисляющийся даже на влажном воздухе. В природе встречается главным образом в виде хромистого железняка. Суточная норма потребления не установлена, но предполагается, что она колеблется в пределах 50-200 мкг. В относительно больших количествах содержится в яйцах, телячьей печени, пшеничных зародышах, пивных дрожжах, кукурузном масле, моллюсках.

Функции: Хром оказывает  действие на процессы кроветворения. Соли хрома обладают способностью подавлять  спиртовое брожение. Оказывает действие на работу инсулина - ускорение; на углеводный обмен и энергетические процессы. 

Хром является постоянной составной частью всех органов и  тканей человека. Наибольшее количество обнаружено в костях, волосах и  ногтях. В крови, в эритроцитах  хром содержится в 0,020 мг%, в плазме - 0,014 мг%. Из внутрисекреторных органов наиболее богат хромом гипофиз.

Согласно Ершову Ю.А[ 2] все соединения хрома ядовиты. Токсические явления наступают после приема 0,05-0,08 г двухромокислого калия. Минимальная смертельная доза бихромата 0,25 г. При хроническом отравлении хромом наблюдаются головные боли, исхудание, воспалительные изменения слизистой желудка и кишечника. За последнее время установлено, что хром обладает канцерогенным действием. Раковая опухоль чаще локализуется в правом легком. Хромовые соединения вызывают различные кожные заболевания, дерматиты и экземы, протекающие остро и хронически и носят пузырьковый, папулезный, гнойничковый или узелковый характер.

Случаи хромовой недостаточности  практически не встречаются.

          2.2. Микроэлементы неметаллы

Мышьяк одновременно является и токсичным элементом и условно необходимым для организма (в малых количествах стимулирует иммунитет и кроветворение).

Поступая в организм человека, в повышенных количествах мышьяк в первую очередь может вызвать нарушение функций печени, аллергические реакции, изменения состояния кожи (гиперкератоз, дерматит), поражение сосудов (в первую очередь - нижних конечностей), снижение слуха, повышенную возбудимость ЦНС, раздражительность, головные боли, угнетение иммунитета, кроветворения.

Фтор в небольших количествах находится во всех тканях, но главным образом в костях. Основная роль в организме - участие в костеобразовании и процессах формирования дентина и зубной эмали. Также фтор стимулирует кроветворную систему и иммунитет, участвует в развитии скелета.