Физико-химические свойства биометаллов Символ элемента Порядк овый номер Электронная формула Степень окисления в живых организмах Радиус атома, пм Радиус иона, пм Энергия ионизации, л. Дж/моль Стандартны й электродный потенциал, В ОЭО Na 11 [Ne]3 s 1 +1 189 97 0. 4958 -2. 714 0. 93 Mg 12 [Ne]3 s 2 +2 160 66 0. 7377 -2. 363 1. 31 K 19 [Ar]4 s 1 +1 236 133 0. 4189 -2. 925 0. 82 Ca 29 [Ar]4 s 2 +2 197 99 0. 5898 -2. 866 1. 00 Mn 25 [Ar]3 d 54 s 2 +2; +4 130 (Mn 2+) 80 (Mn+4) 60 0. 7174 -1. 180 1. 55 Fe 26 [Ar]3 d 64 s 2 +2; +3 126 (Fe 2+) 74 (Fe 3+) 64 0. 7594 -0. 4402 Fe(II)1. 83 Fe(III)1. 96 Co 27 [Ar]3 d 74 s 2 +2; +3 125 (Co 2+) 72 (Co 3+) 63 0. 7580 -. 0277 Co(II)1. 88 Cu 29 [Ar]3 d 104 s 1 +1; +2 128 (Cu+) 96 (Cu 2+) 72 0. 7455 +0. 377 Cu(I)1. 90 Cu(II)2. 00 Zn 30 [Ar]3 d 104 s 2 +2 139 83 0. 9064 -0. 7628 1. 65 Mo 42 [Kr]4 d 55 s 1 +3; +4; +5; +6 139 (Mo+6) 62 0. 6850 -0. 200 Mo(III)2. 19
Координационные возможности биометаллов Элемент Координационное число для степеней окисления +1 Координационное число для степеней окисления +2 Координационное число для степеней окисления +3 Донорные атомы, образующие координационную связь O Геометрическая структура комплексов Тетраэдр, октаэдр Na Mg K 4, 6 6, 8 6 - - O, F Октаэдр O Октаэдр, Куб Ca - 6, 8 - O Октаэдр, Куб Mn Fe - 6 6, 4 6 6 O, N, F Октаэдр Co Cu Zn Mo 2, 4 - 6, 4 4 4, 6 - 6 4, 6 N, O, S, F, CO, O 2, N 2 Тетраэдр, октаэдр N, O, S Тетраэдр, октаэдр N, S Линейная, тетраэдр O, N, S Тетраэдр, октаэдр N, O, S Тетраэдр, октаэдр
Биологическая роль натрия Натрий является основным внеклеточным ионом. Он содержится в плазме крови, лимфе, пищеварительных соках. Общее содержание натрия в организме человека составляет 0. 25 % (масс. ) ( 70 -110 г), из них 1/3 находится в костях, 2/3 - в жидкости, мышечной и нервной тканях. Суточная потребность организма человека в натрии 4 – 7 г. , но не менее 1 г (столько натрия содержится в 10 -15 г столовой соли). Натрий играет в организме человека большую биологическую роль. • Ион натрия в виде хлорида натрия с концентрацией 0. 9 % содержится в плазме крови и принимает участие в обеспечении осмотического давления в клетках. • Он поддерживает также кислотно-щелочное равновесие (р. Н) в организме. • Ионы натрия и калия участвуют в передаче нервных импульсов через мембраны нервных клеток и поддерживают нормальную возбудимость мышечных клеток (они подавляют активность ферментов мышц и поэтому необходимы для сокращения мышц). При изменении содержания ионов натрия в организме (а также ионов хлора), происходят нарушения функций нервной и сердечно-сосудистой систем, гладких и скелетных мышц.
• Натрий оказывает влияние на работу ферментов и участвует в регуляции водного обмена. Кроме того, натрий обладает резко выраженной способностью усиливать набухание белков (связывание воды белками). Избыточное употребление натрия с пищей приводит к накоплению лишнего количества жидкости в организме, что приводит к повышению кровяного давления и является причиной сердечных заболеваний и инсультов. Если при этом наблюдается еще и дефицит калия, то натрий беспрепятственно проникает внутрь клеток, привнося избыточное количество воды, в результате чего клетки раздуваются, лопаются, образуя рубцы. Жидкость накапливается в мышечной и соединительной тканях вызывая, образование водянки. При уменьшении содержания натрия во внеклеточной жидкости количество прочно связанной белками воды также снижается и увеличивается количество свободной воды, выводимой из организма. На способности ионов натрия усиливать набухание белков основан метод борьбы с отеками, который заключается в ограничении поступления солей натрия в организм. • Хлорид натрия служит источником соляной кислоты для желудочного сока, гидрокарбонат натрия – буферной солью, поддерживающей кислотно-основное равновесие в жидкостях человеческого тела и при переносе диоксида углерода. Натрий задерживается почками и выводится с мочой в виде солей фосфорной, серной и органических кислот, например мочевой и молочной. У здоровых людей натрий выводится с мочой почти в том же количестве, сколько потребляется.
Продукты, содержащие натрий Натрий содержится во всех органах плодовых деревьев в количестве 1 10 -4 – 1 %. Средний европеец потребляет приблизительно 15 г, японец – до 60 г хлорида натрия в виде поваренной соли и продуктов питания, особенно животного происхождения. Натрий содержат: поваренная соль, чеснок, свекла, сельдерей, мясо, молоко, яйца. Органические соли, находящиеся в избытке в корне и листе одуванчика, необходимы для сохранения баланса между ионами натрия и кальция. Продукты (Содержание соли, мг/100 г) Хлеб ржаной из муки грубого помола – 430 Хлеб пшеничный из муки грубого помола – 250 Хлопья овсяные - 60 Хлопья кукурузные – 660 Капуста квашеная – 800 Фасоль в стручках зеленая – 400 Свекла – 260 Цикорий -160 Корень сельдерея – 125 Листья сельдерея – 100 Изюм – 100 Яйцо – 100 Телятина – 100 Рыба - 50 -100 Тунец консервированный - 500
При нехватке натрия наблюдается потеря аппетита, снижение массы тела, желудочные спазмы с тошнотой и рвотой, повышенное газообразование, кожные высыпания, утомляемость, головокружения, перемены настроения, мышечная слабость, ухудшение памяти, судороги, частые инфекции. • Однако натриевая недостаточность у человека наблюдается редко, например, в условиях усиленного потоотделения (в жаркую погоду почти в 2 раза), при значительных физических нагрузках в жару, приеме мочегонных препаратов, применение бессолевых диет, рвота, понос, кровотечения, недостаточности коры надпочечников (болезнь Аддисона). Дефицит натрия усугубляется при курении. При избытке натрия наблюдаются отеки, длительное течение любых воспалительных процессов, повышение кровяного давления, плохое состояние кожи. (Симптомы избытка натрия: нарушение аппетита, затемнение сознания, возбуждение, частое мочеиспускание, сильная жажда, сухость слизистых, мышечная и нервная раздражительность, тремор. - В дальнейшем происходит задержка жидкости (отеки, водянка), повышается температура и артериальное давление. - В тяжелых случаях развивается застойная сердечная недостаточность, могут быть судороги, нарушения сознания. - У детей при хроническом избытке натрия может отмечаться отставание в умственном развитии. - Избыток натрия, также как большое количество сахара и крахмалов в рационе, увеличивает спазм бронхов при астматических состояниях).
Причины избытка натрия - прием с пищей больших количеств поваренной соли; - обезвоживание организма (неукротимая рвота и поносы); - гиперфункция коры надпочечников, Натриевая соль мочевой кислоты мало растворима; отлагаясь в хрящевых тканях, она часто вызывает подагру. Взаимодействие натрия с другими микроэлементами В большинстве физиологических процессов натрий выступает как антагонист калия, поэтому, для сохранения хорошего здоровья необходимо чтобы соотношение натрия к калию в рационе питания было 1: 2. Вредное для здоровья избыточное содержание натрия в организме можно нейтрализовать введением дополнительных количеств калия. • Избыточное потребление натрия приводит к повышенному выведению из организма калия, магния и кальция.
Биологическая роль калия Калий входит в состав органов и тканей организма. Его топография: печень, почки, сердце, мозг, мышцы, кровь и т. д. Общее содержание калия в организме составляет 220 -250 г (0. 22 % (масс. )). Суточная потребность организма в калии 3 – 5 г. 1. 2. 3. Калий является основным внутриклеточным ионом. Внутриклеточная концентрация ионов калия значительно выше, чем ионов натрия. Это связано с тем, что мембраны клеток проницаемы для ионов калия значительно выше, чем для ионов натрия. Наоборот, в плазме крови концентрация ионов натрия превышает содержание в ней ионов калия. Этим объясняется возникновение мембранного потенциала клеток. В организме постоянно существует определенное соотношение ионов калия и натрия. Благодаря этому соотношению поддерживается нормальный ритм мышечной работы (например, мышцы сердца). Ионы калия вместе с ионами натрия образуют систему, обеспечивающую изотоничность клеток и окружающей среды, а также нормальное течение биоэлектрических явлений, связанных с процессами нервной и мышечной возбудимости и проводимости (введение ионов калия способствует расслаблению сердечных мышц между биениями). Шок при тяжелых ожогах обусловлен потерей ионов калия из клеток. мозга кислородом, помогает избавиться от шлаков и даже предотвращает инсульт. 4. Ионы калия участвуют в синтезе белков, обмене углеводов, входят в состав некоторых ферментов и влияют на их активность.
Соли калия быстро всасываются при введении внутрь и быстро выводятся из организма с мочой почками в виде солей фосфорной, серной и органических кислот. Они не могут быть заменены в организме человека никакими другими солями. • Продукты, содержащие калий Хотя известно, что распространенность ионов натрия и калия в земной коре почти одинакова, и зола растений содержит значительные количества соединений натрия и калия, однако растения содержат калия примерно в 10 раз больше, чем натрия. Большое потребление растениями калия из почвы приводит к необходимости использования в земледелии калийных удобрений. Ионы калия поступают в организм человека с растительной пищей (в вегетативных органах его больше, в корнях и семенах – меньше). Особенно много калия в кураге, морской капусте, фасоли, орехах, картофеле.
• • • • • ПРОДУКТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ КАЛИЙ Продукт Калий, мг в 100 г Дрожжи – 2000 Курага - 1880 Отруби пшеничные - 1160 Кишмиш - 1060 Изюм - 1020 Кедровые орехи - 780 Миндаль - 780 Петрушка - 760 Арахис 760 Семена подсолнечника - 710 Картофель в мундире - 630 Чеснок - 620 Грецкие орехи - 450 Форель жареная - 410 Бананы - 400 Тунец консервированый в масле - 260 Йогурт - 250
Нехватка калия в организме возникает при чрезмерном употреблении поваренной соли и недостаточном употреблении фруктов и овощей, неправильном приготовлении пищи, длительном применении мочегонных препаратов и трав, а также гормонов коры надпочечников, при злоупотреблении алкоголем и кофе, а также стрессы. Наблюдения показали, что недостаточное количество калия в питании у мужчин увеличивает вероятность смертельного исхода при инсульте в 3 раза. (Симптомы нехватки калия: Начальные признаки: - Снижение умственной деятельности, сообразительности. Нерешительность, неуверенность. Ухудшение памяти, депрессия, психозы. Человеку трудно расслабиться. - Плохой сон. Возбудимость или сонливость. – Симптомы физического и умственного переутомления. Снижение физической выносливости. Характерен упадок сил, мышечная слабость, дискоординация движений, гипорефлексия. – Чувствительность к холоду. Предпочтение теплой пище перед холодной. Часто мерзнут руки и ноги. – Учащение простудных заболеваний. – Периодическое отсутствие аппетита, иногда тошнота и рвота. Запоры. Возможна сильная жажда. - Ссадины, порезы и ушибы заживают медленнее. – Гнилые зубы. – Иногда периодические высыпания на коже, угри, зуд кожи, мозоли на подошвах ног (натоптыши). – Слезотечение. Иногда заворачиваются веки или углы рта. – Ночные мышечные судороги, особенно ног. Периодические артралгии (боли в суставах). В дальнейшем развивается гипогликемия, водянка -Дефицит калия отмечается у всех беременных с отеками и гипертонией. ). При недостатке калия у животных замедляется рост, понижается возбудимость нервной системы, а в тяжелых случаях наступает истощение со смертельным исходом.
Повышение содержания калия в организме сопровождается понижением возбудимости и проводимости, большие дозы его угнетают автоматизм и сократительную функцию миокарда. • Избыток калия в организме возможен при нарушениях работы коры надпочечников, болезнях почек, приеме препаратов, содержащих калий. (Симптомы избытка калия: затемненное мышление и слабость, нарушения речи). Взаимодействие с другими микроэлементами • Увеличение концентрации калия в организме приводит к выведению натрия. • Усвоение калия нарушается при дефиците магния. • При недостатке калия поглощенный радиоактивный цезий-137 концентрируется в мышцах и органах. • При дефиците магния невозможно откоррегировать уровень калия: сначала необходимо увеличить количество магния, затем дополнительный прием калия даст необходимый результат.
Биологическая роль магния • Магний и его соединения находятся в органах и тканях человека главным образом во внутриклеточном веществе. Топография магния в организме человека такова: дентин и эмаль зубов, кости скелета, поджелудочная железа, скелетные мышцы, почки, мозг, печень и сердце. • 50 -70% магния содержится в костной ткани и зубах, 20% в мышцах, 19% в других тканях организма (печень, мозг) и 1% содержится во внеклеточной жидкости. Большая часть магния содержится внутри клетки преимущественно в связанном с белками состоянии. • Общее содержание магния в организме человека составляет 20 -30 г (0. 04 % (масс)). • Суточная потребность в магнии взрослого человека – около 10 мг на 1 кг массы тела ( 400 – 500 мг). • Магниевый баланс в организме регулируется почками. • В биологических жидкостях и тканях организма магний находится как в свободном виде, так и в связанном с белками состоянии. • Особенно много магния в растениях. Он входит в состав молекулы хлорофилла C 55 H 72 O 5 N 4 Mg (до 2 %), причем ионы Mg 2+ выступают в качестве комплексообразователя.
Магний выполняет важную биологическую роль в организме человека. • Ионы магния в зависимости от концентрации блокируют или обеспечивают нервно-мышечную передачу, они угнетают центр дыхания, а также сосудодвигательный центр, благодаря чему снижают артериальное давление. • Магний входит в состав многих ферментных систем и является их незаменимым компонентом и активатором, в том числе и специфических ферментов для магния (карбоксипептидаза, аденозинтрифосфатаза, холинэстераза и др. ) С белками некоторых ферментов (енолаза, фосфорилаза и т. д. ) магний образует комплексные соединения. • Ионы магния тормозят выделение ацетилхолина, способствуют выделению холестерина из организма, стимулируют перистальтику кишечника и желчеотделение, влияют на углеводно-фосфатный обмен и синтез белка. • Насыщение организма ионами магния уменьшает вероятность сердечных приступов. • Вместе с витамином В 6 предупреждает образование камней в почках. • Дополнительное введение магния повышает устойчивость к стрессу, переутомлениям и угнетают рост злокачественных новообразований. Там, где почва богата магнием (на берегах Нила), злокачественные опухоли встречаются очень редко. А в тех районах земного шара, где его недостаточно (некоторые районы Великобритании), злокачественные опухоли распространены более широко. • Магний вместе с натрием и фосфором участвует в мышечной и нервной деятельности организма.
• Продукты, содержащие магний • Ионы магния поступают в организм человека с растительной пищей. • Количество магния в продуктах зависит от содержания его в почве. С помолом зерна удаляется 80% магния. • Дополнительным источником магния может быть любая пища, не подвергшаяся обработке. • • • • Содержание магния в продуктах питания (мг на 100 г продукта) Продукт Крупа гречневая ядрица 200 Крупа геркулесовая 129 Крупа овсяная 119 Крупа пшеничная 88 Хлеб пшеничный зерновой 74 Хлеб ржаной 47 Молоко сухое цельное 119 Молоко сухое обезжиренное 160 Рыбные изделия 116 Арбуз 224 Горох 90 Фундук 191
При нехватке магния наблюдаются: болезни мозга, сердечно-сосудистой системы и белокровие, нарушение электролитного обмена миокарда, снижение скорости кровотока в органах и тканях, повышение сопротивления периферических сосудов со снижением микроциркуляции. (Симптомы нехватки магния: - cердцебиение, аритмия или тахикардия, изменения артериального давления в любую сторону; - атеросклероз, • - нарушения ритма сердца, ишемическая болезнь сердца. • - Бессонница, кошмарные сны, ночные поты, тяжелое пробуждение, плаксивость или даже приступы тоски. - Состояния беспокойства, тревожное возбуждение, нервозность, страх, нарушение кожной чувствительности (гиперестезия). - Быстрая утомляемость, частые головные боли, трудности с концентрацией внимании; внезапные головокружения, потеря равновесия; утренняя усталость, даже после долгого сна. Ощущение тяжести в теле. • - Выпадение волос, ломкость ногтей, кариес зубов. • - Чувствительность к изменениям погоды, к холоду и влажности, часто вызывающей различные боли зубов, десен, суставов. • - Сниженная температура тела, холодные руки и ноги, одеревенение конечностей, покалывание в ногах, спазмы. • - Подергивания век; туман, мерцающие точки перед глазами. • - Усиленный старт-рефлекс ( «прыгучесть» ), нетерпение, желание делать одновременно много дел, которые человек начинает и не заканчивает).
Избыток содержания магния вызывает сонливость, нарушение координации, речи, заторможенность, замедление пульса, тошнота, рвота, понос, сухость слизистых оболочек. • К избытку магния может привести избыточный прием препаратов магния без компенсации добавками кальция. • Взаимодействие с другими микроэлементами. • Ионы магния являются антагонистами ионов кальция. В организме человека кальций и магний должны находиться в соотношении 1: 0. 6. Так при дефиците магния, кальций будет теряться с мочой, а избыток кальция, вызывает дефицит магния. • Обмен магния регулируют витамины D, Е, В 6, К. • При нехватке магния, калий не удерживается внутри клеток. • Содержащие фосфор пищевые продукты (мясо), фосфаты и соли кальция могут подавлять всасывание магния в кишечнике. Магний называют природным транквилизатором и антистрессовым минералом.
Биологическая роль кальция Кальций находится в каждой клетке тела человека. Общее количество кальция в организме составляет около 2 % массы тела (1000 -1700 грамм), причем 99 % его содержится в костной ткани, дентине и эмали зубов, а остальное в мягких тканях и нервах. Суточная потребность организма в кальции 0. 8 – 0. 9 г. В организм кальций поступает в основном с пищевыми продуктами (молоко, овощи, злаки). Концентрация ионов кальция в организме регулируется гормонами паращитовидных желез. Всасывание кальция зависит от многих причин, в частности, основным регулятором усвоения кальция является витамин D. При недостатке этого витамина всасывание кальция уменьшается. • Кальций является главным компонентом костной ткани и зубов, куда он входит в виде солей Cа. CO 3 и Ca 3(PO 4)2. Содержание кальция в костях находится в тесной зависимости от наличия солей фосфорной кислоты. От количественного содержания кальция в скелете зависит его твердость, рост и минерализация кости. • Ионы кальция принимают участие в передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регулировании работы сердца, в свертывании крови.
• Кальций стимулирует функции некоторых ферментов и гормонов, выделения инсулина, оказывает противовоспалительное и антиаллергенное действие, увеличивает защитные силы организма, влияет на синтез нуклеиновых кислот и белка в мышцах, процессы восстановления водного баланса в организме. • Поскольку кальций снижает возбудимость клеток центральной нервной системы, его уменьшение в организме сопровождается возбуждением нервной системы (тетания). • Ионы кальция способствуют выделению ацетилхолина (антагонист магния). Кальций входит в состав некоторых ферментных систем (например, лецитиназа) и влияет на их активность. • • • Ионы кальция влияют на кислотно-щелочное равновесие, функцию эндокринных желез (особенно паращитовидных), оказывают противовоспалительное и десенсибилизирующее действие. Кальций относится к трудно усвояющимся элементам, и хотя он содержится во многих пищевых продуктах, обеспечить им организм не так-то просто. В злаках и продуктах их переработки, шпинате и щавеле содержатся вещества, образующие с кальцием нерастворимые и не усвояющиеся соединения.
Продукты, содержащие кальций Кальций содержится в зелёных листовых овощах – например, шпинате, других овощах и фруктах, но больше всего в кунжутном семени. Любые орехи и семечки содержат кальций; Из фруктов и ягод особенно богаты кальцием смородина, абрикосы, виноград, ежевика, земляника, крыжовник, вишня, клубника; • из овощей – морковь, свекла, огурцы, лук, петрушка, молодая репа с ботвой. • Много кальция в отрубях, мёде и кисломолочных продуктах. • Содержание кальция в продуктах питания Продукты Кальций, мг/100 г Мак 1460 Кунжут 783 Крапива 713 Подорожник большой 412 Сардины в масле 330 Шиповник 257 Миндаль 252 Лесной орех 226 Амарант семя 214 Кресс-салат 214 Кале 212 Соя бобы сухие 201 Молоко коровье 20
• Из гороха, фасоли, чечевицы кальций усваивается более чем на 50%. Животные жиры, сахар, конфеты, сладости и копчёности, зелёный чай, кофе и газированные напитки активно выводят кальций из организма. Мешают его усвоению также картофель, овсянка, какао и шоколад • Кальций хорошо всасывается из молочных продуктов, этому способствует молочный сахар - лактоза, содержащийся в молоке. • Дефицит кальция приводит к рахиту, задержке роста у детей и подростков, сколиозу, искривлению костей, аллергии, нарушению свёртываемости крови, хрупкости капилляров, образованию камней в почках. Люди, страдающие хронической нехваткой кальция, плохо переносят умственные и физические нагрузки, становятся восприимчивы к инфекциям; у них непроизвольно сокращаются мышцы, возникают судороги, кровоточат дёсны и разрушаются зубы. • Недостаток кальция в организме может возникнуть вследствии снижения его усваиваемости в кишечнике, например, при недостатке фермента лактазы в кишечнике, что приводит к непереносимости молока – основного источника кальция. • Наиболее тяжёлые заболевания, вызываемые дефицитом кальция в организме – это остеопороз и остеомаляция – размягчение костей, которое медики называют «взрослым рахитом» . Это заболевание может стать неизлечимым, если своевременно не восполнить нехватку кальция и витамина D.
• • Недостаток кальция также может привести к рассеянному склерозу – неизлечимому неврологическому заболеванию. Данное заболевание возникает обычно после 40 лет, но при острой нехватке кальция может развиться и до 30. Помочь больным рассеянным склерозом очень сложно, а часто вообще невозможно. При дефиците кальция поведение человека становится нервозным, появляется эмоциональное беспокойство, ухудшается настроение. (Симптомы дефицита кальция: замедление роста, повышенная нервная возбудимость, раздражительность, бессонница, повышенное артериальное давление, учащенное сердцебиение, онемение и чувство покалывания в руках и ногах, нервные тики, судороги, ухудшение переносимости боли, болезненность десен, боль в суставах, желание есть мел). • Избыток кальция возникает только в случае его приёма в форме препаратов – токсичной может быть доза более 2000 мг и при питании молоком в течение нескольких лет по 4 -6 л в день. • • Взаимодействие кальция с другими микроэлементами Иона кальция находятся в биологическом антагонизме с ионами натрия, калия и магния. Повышенное содержание магния и фосфора препятствуют переработке кальция. Если принимать добавки кальция (например, карбонат кальция) во время еды, то он препятствует всасыванию железа из его препаратов (сульфата железа), пищевого негемового и гемового железа. Но если карбонат кальция принимать без пищи, то даже в высоких дозах он не препятствовал всасыванию железа из сульфата железа. Витамин D улучшает всасывание кальция в кишечнике. • •
Биологическая роль марганца • Общее содержание марганца в организме человека составляет 1 10 -5 % (масс. ) 10 -30 г. Больше всего в легких, мышцах (0. 02 -0. 08 мг %), печени (0. 015 -0. 5 мг %), головном мозгу (гипофизе), почках, селезенке, костях и. т. д. Он поступает в организм главным образом с растительными пищевыми продуктами. Суточная потребность организма в марганце составляет для взрослых 5 -10 мг, для детей 0. 07 -0. 1 мг на кг веса. • Биологическая роль и значение марганца как биогенного элемента исключительно велики. • Марганец связан с ферментами, гормонами, витаминами (В, С, Е) и благодаря этому влияет на различные функции организма: жировой, белковый, углеводный обмены, участвует в синтезе аскорбиновой кислоты в организме животных. Марганец важен для образования тироксина - главного гормона щитовидной железы • Марганец оказывает специфическое влияние на процессы размножения и клеточное деление. Так, например, недостаток марганца в рационе экспериментальных животных приводит к нарушению течки и ее прекращению. • Положительное влияние оказывает марганец на рост и развитие. Он принимает участие в белковом обмене, повышает распад тканевых белков (при введении марганца в количестве 0. 5 -1 мг/кг повышается выделение из организма азота мочевины). • Марганец проявляет липотропный эффект, понижая отложение жира в организме, например, патологическое ожирение, вызванное дефицитом марганца в рационе, излечивается дополнительным введением этого микроэлемента.
• • Большое влияние оказывает марганец на минеральный обмен: соли марганца способствуют усвоению фосфора и кальция. Установлено, что с понижением содержания марганца в организме нарушается процесс окостенения. Это заболевание излечивается введением в пищу солей марганца. Марганец оказывает инсулиноподобный эффект, снижая уровень содержания глюкозы в крови и усиливая синтез гликогена. Известно, что в организме больных сахарным диабетом марганца всегда наполовину меньше, чем требуется для поддержания способности нормально перерабатывать сахар. Многие ученые считают, что марганец обеспечивает профилактику сахарного диабета и заболеваний щитовидной железы. Соли марганца оказывают выраженное влиянии на состояние центральной нервной системы. Так, Mn. Cl 2 при концентрации 10 -9 % вызывает длительное повышение возбудимости нерва, а более высокие концентрации ( 10 -6 %) сначала повышают возбуждение, а затем угнетают рефлекторные реакции до полного их исчезновения. Хлорид марганца в комбинации с солями меди оказывает стимулирующее влияние на эритропоэз (более значительное, чем при введении только меди или марганца). Марганец участвует в усвоении иода и синтезе гормонов щитовидной железы, т. е. его недостаток в организме играет определенную роль в возникновении эндемического зоба.
• Марганец проявляет неспецифическую активацию ферментных систем, входит в качестве незаменимого металлокомпонента в молекулы некоторых ферментов (аргиназы, фосфотрансферазы). Без ферментов, содержащих марганец, невозможны специфические метаболические процессы, например, образование мочи. • Марганцу принадлежит исключительно важная роль в окислительном фосфорилировании, протекающем в ткани печени. Положительное влияние оказывает марганец также на синтез аскорбиновой кислоты in vitro и на биосинтез ее печенью. • Кроме того, соли марганца положительно влияют на обмен витаминов В 1 и Е, препятствуя развитию авитаминоза. Обмен таких витаминов, как С, Е, группы В нормально протекает только в присутствии марганца. • Марганец приводит в норму работу половых желез: улучшает подвижность сперматозоидов у мужчин, а женщинам помогает избавиться от бесплодия, нормализуя функцию яичников. Марганец положительно воздействует на процесс образования молока у кормящих женщин. У людей, в питании которых марганца достаточно, всегда в норме мышечные рефлексы, опорно-двигательный аппарат крепкий и стабильный, структура костей ткани в порядке, суставы не хрустят; у них нет проблем с памятью, они энергичны и спокойны, свободно двигаются и не имеют проблем в половой сфере.
• Содержание марганца в продуктах питания: Значительное количество марганца содержится в пшенице, ржи, гречке, овсянке и рисе. Имеется этот важный элемент и в бобовых - больше всего в фасоли. Мясо и рыба бедны этим элементом. Марганец присутствует в малине, черной смородине, бруснике, укропе, землянике, петрушке, моркови, шпинате, орехах и зеленом чае. Содержание марганца в продуктах питания (мг на 100 г массы) Мука пшеничная 2, 7 Горох 1, 3 Крупа гречневая 1, 5 Хрен 1, 3 Хлеб ржаной 1, 5 Укроп 0, 8 Фасоль 1, 4 Смородина черная 0, 6 Чай и кофе 1, 3 Печень говяжья 0, 3 Шпинат, салат, сухие зерна гороха, и фасоли, рис, ячмень, орех кокосовый, малина, шоколад, желатин 30 Какао 35 Овсяная мука, овсяные хлопья 36 Мука соевая, каштан съедобный 40 Клюква 40 – 200 Перец 65 Чай (различные сорта) 150 - 900
Недостаток марганца: вызывает задержку роста, нарушения костной системы (снижение прочности костей), атрофия яичников и яичек, анемия. (Симптомы недостатка марганца: быстрая утомляемость, ощущение слабости и головокружения, плохое настроение, боль в мышцах, избыточный вес, возникновение аллергии, сахарного диабета, ревматизма, бронхиальной астмы; возникновение нервных заболеваний – эпилепсия, рассеянный склероз, витилиго (серьезное заболевание, связанное с нарушением иммунитета и имеющее психосоматические причины); бесплодие, остеопороз. У детей плохой рост, истощенный вид, задержка в развитии скелета. ) • Усвоению марганца мешают – злоупотребления какао, шоколада, увлечение белковыми и жировыми диетами, гипотензивные (понижающие артериальное давление) препараты. • Избыток марганца: вызывает изменение в костях, аналогично рахиту ( «марганцевый рахит» ), нарушение всасывания железа. • Избыток марганца может быть вызван неконтролируемым приемом витаминных и минеральных препаратов, что вызывает нарушение баланса между многими необходимыми элементами в организме. • Употребление марганца противопоказано людям, которые страдают болезнью Паркинсона, а также тем, чья деятельность связана с электрической техникой, мазутом, бензином и другими вредными веществами, которые могут спровоцировать переизбыток марганца. Чаще всего избыток марганца и даже отравление им возникает у электросварщиков, рабочих добывающих руды в шахтах. Взаимодействие с другими элементами: как правило, если есть дефицит марганца, то наблюдается и дефицит меди; • кальций, фосфор и железо в избытке замедляют усвоение марганца.
Биологическая роль железа Железо относится к группе жизненно необходимых элементов. Общее его содержание в организме человека составляет 1 10 -5 % (масс. )( 4 г). Большая его часть находится в эритроцитах (60 -70 % в составе гемоглобина), а также дыхательных ферментах цитохромах, участвующих в переносе электронов. Некоторое количество (примерно 20%) - откладывается в мышцах, костном мозге, печени и селезенке. 20% его используется для синтеза различных ферментов. Эритроциты содержат гемоглобин - переносчик кислорода, а лимфоциты ответственны за иммунитет. У беременных и кормящих часть железа передается ребенку для полноценного формирования головного и костного мозга. Во время болезней его расход увеличивается, так как оно необходимо для синтеза иммунных клеток. • Потребность организма в железе составляет 10 -20 мг в сутки (10 мг для мужчин и до 20 мг для женщин). Взрослому мужчине, чтобы избежать анемии, достаточно восполнять его ежедневные потери, которые составляют в среднем 1 мг в сутки. Из всего поступающего в организм железа усваивается в среднем только 10%. Поэтому, чтобы усвоился 1 мг, нужно из разных продуктов получить 10 мг железа. Железо выделяется из организма с мочой (0. 5 мг/сутки) и потом (1 -2 мг/сутки). Потребность организма в железе возрастает при обильных кровотечениях, беременности, кормлении грудью.
1. Железо активно участвует в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в организме. Ионы железа Fe 2+ и Fe 3+ участвуют в биологическом окислении и восстановлении, попеременно отдавая или присоединяя один электрон: Fe 3++e- Fe 2+; Fe 2+-e- Fe 3+. Четыре иона Fe 2+, входящие в состав гемоглобина (С 3032 О 872 N 780 S 8 Fe 4) в качестве комплексообразователя (железопорфириновый комплекс), связывают четыре молекулы кислорода и переносят его в ткани. На этом свойстве ионов железа (II) и основывается роль гемоглобина как переносчика кислорода. Комплекс гемоглобина с молекулярным кислородом называется оксигемоглобином. Более прочное соединение, называемое карбоксигемоглобином, образует с гемоглобином оксид углерода (II) СО (угарный газ). Прочностью карбоксигемоглобина обьясняется токсическое действие угарного газа. Соединяясь с гемоглобином, оксид углерода(II) выводит его из цепи процесса переноса кислорода. 2. Железо участвует в иммунобиологических реакциях, необходимых для процессов роста и кроветворения. 3. Ионы Fe 2+ и Fe 3+ входят в состав более чем 70 ферментных систем, (например, каталазы, цитохромоксидазы, пероксидазы и др) в том числе дыхательных. Роль железа в процессе дыхания состоит в том, что в тканях органические соединения железа катализируют процессы дыхания непосредственно в клетках. По подсчетам академика А. И. Опарина, каталитическое действие 1 мг железа в составе фермента каталазы соответствует каталитическому действию 10 т неорганического железа. Железо участвует в синтезе гормонов щитовидной железы.
4. Железо участвует в процессах кроветворения и его недостаток в организме приводит к развитию анемий. Следует отметить, что содержание негемоглобированного железа в плазме крови при различных заболеваниях изменяется. Так, например, при инфекционном гепатите оно повышается пропорционально тяжести заболевания, поэтому его можно рекомендовать для диагностики. 5. Железо способствует выведению токсинов из организма, участвует в процессах регенерации, улучшает состояние кожи, структуры волос и ногтей. • Различают два вида железа - гемовое (входит в состав гемоглобина) и негемовое. Гемовое железо содержится в мясе (особенно много его в печени и почках), негемовое (иногда его называют «неорганическое) - в растительной пище. Если гемовое железо усваивается хорошо, то негемовое значительно хуже. Чтобы организм лучше усвоил его, оно должно быть обязательно двухвалентным (трехвалентное не усваивается). Для преобразования трехвалентного железа в двухвалентное нужен витамин С. Витамины С (сок цитрусовых, шиповника, зелень укропа, петрушки, зеленый и репчатый лук), В 12, пепсин, медь способствуют усвоению железа, особенно если они поступают из животных источников.
• В тоже время избыток кальция (молочные продукты), избыток танинов (чай, кофе, красное вино, какао, кока-кола), а также фосфаты, входящие в состав яиц, сыра и молока, ухудшают его усвоение. Витамин Е и цинк в высоких концентрациях также снижают усвоение железа. Некоторые продукты (например, содержащие фитин и разные пищевые волокна) «связывают» железо и выводят его из организма через кишечник. В рафинированных же продуктах (очищенных или подвергшихся длительной кулинарной обработке) образуются плохо растворимые соединения железа, которые практически не усваиваются. • Продукты питания, содержащие железо в легкоусвояемой форме в максимальном количестве это, прежде всего, мясо и печень, а также куриные и перепелиные яйца, рыба. Продукты, содержащие железо растительного происхождения – это морская капуста, тыквенные и подсолнечные семечки, грецкие орехи, зеленые овощи, листовой салат и цельная гречневая крупа. • Фрукты также богаты железом - некоторые сорта яблок (например, антоновка), спелые гранаты и хурма, черника.
• Для усвоения железа необходима нормальная секреция желудочного сока, животный белок, аскорбиновая кислота и другие органические кислоты. Лактоза, фруктоза, гистидин и лизин улучшают всасывание железа. Витамины С, В 12, медь способствуют усвоению железа, особенно если они поступают из животных источников. • Фосфаты, входящие в состав яиц, сыра и молока и фитины, содержащиеся в зерновых, бобовых и некоторых овощах, препятствуют всасываю железа, а если к этим продуктам добавлять мясо или рыбу, то усвоение железа улучшается. Также усвоению железа препятствуют избыток кальция (молочные продукты), избыток танинов (чай, кофе, красное вино, какао, кока-кола), большое количество в рационе пищевых волокон, особенно отрубей. В рафинированных продуктах (очищенных или подвергшихся длительной кулинарной обработке) образуются плохо растворимые соединения железа, которые практически не усваиваются. Щавелевая кислота и дубильные вещества ухудшают всасывание железа, поэтому шпинат, щавель, черника, которые богаты железом, не могут служить его хорошим источником.
Продукты питания, содержащие железо (мг/100 г) • Крупа гречневая 6, 65 • Яблоки 0, 63 • Крупа рисовая 1, 02 • Смородина черная 1, 30 • Пшено 6, 98 • Говядина 2, 90 • Горох 7, 00 • Печень говяжья 6, 90 • Хлеб ржаной простой 3, 60 • Куры (тушки) 2, 20 • Хлеб пшеничный из обойной муки 3, 95 • Яйцо куриное цельное 2, 50 • Сельдь атлантическая 1, 00 • Окунь морской 1, 20 • Сардины 2, 45 • Сыр голландский 1, 10 • Скумбрия атлантическая 1, 70 • Картофель 0, 90 • Ставрида атлантическая 1, 10
Недостаток железа в организме вызывает нарушение клеточного дыхания, анемии. (симптомы: быстрая утомляемость; слабость мышц; бледность; «синяки» под глазами; тусклые секущиеся волосы; шершавость и сухость кожи; высокая чувствительность к холоду; слабость мышц; ломкие ногти и слабые зубы; трещины в уголках рта и на коже пяток; сухость ротовой полости; дефицит гормонов щитовидной железы, головные боли; депрессии; нервные расстройства). Избыток железа в организме вызывает сидероз (отложение соединений железа в органах и тканях). Избыток железа может быть вызван наследственными заболеваниями, заболеваниями печени, селезенки, поджелудочной железы, хроническим алкоголизмом, избыточным поступлением извне. (Симптомы: головные боли, головокружения, утомляемость, слабость, падение артериального давления, пигментация кожи, потеря аппетита, тошнота, рвота, боли в желудке, запор или диарея, повышение риска развития атеросклероза, болезней печени и сердца, артритов, диабета и т. д. ; увеличение риска развития инфекционных и опухолевых заболеваний, воспаления почек). Избавиться от избытка железа часто намного труднее, чем устранить его дефицит. Взаимодействие с другими элементами: витамин С, медь, кобальт и маргануц способствуют усвоению железа из пищи, а дополнительный прием препаратов кальция нарушает всасывание железа организмом • Витамин Е и цинк в высоких концентрациях снижают усвоение железа.
Биологическая роль кобальта Содержание кобальта в организме человека составляет 1 10 -5 % (масс. ). В организме содержится 1 -2 мг кобальта, в наибольшем количестве он концентрируется в печени и меньшей степени в поджелудочной железе, почках, надпочечниках, щитовидной железе и лимфатических узлах. В крови концентрация кобальта колеблется от 0, 07 до 0, 6 мкмоль/л и зависит от сезона года - она выше летом, что связано с повышенным употреблением свежих овощей и фруктов. Суточная потребность организма в кобальте составляет 0. 05 -1. 1 мг. Кобальт – микроэлемент, отличающийся разнообразным влиянием на жизненные процессы, протекающие в организме. • Кобальт связан с деятельностью ферментов, витаминов, гормонов. • Оказывает влияние на белковый, жировой, углеводный и минеральный обмены, • А также на функции размножения и роста. • Кобальт обладает сильным гемопоэтическим свойством, увеличивая количество эритроцитов и гемоглобина в крови. • Кобальт положительно влияет на обмен витаминов, например, аскорбиновой кислоты (витамина С), на синтез никотиновой кислоты (витамина РР) и особенно цианкобаламина (витамина В 12 -С 63 Н 90 N 14 PCo), в состав котрого он входит в количестве 4. 5 %. Кобальтопорфириновый комплекс – это основная часть цианкобаламина, играющего важную роль в кроветворении и других процесах. • Микродозы солей кобальта оказывают влияние на азотистый (белковый) обмен, способствуя, например, депонированию белков в тканях организма, повышается синтез мышечных белков.
• Кобальт положительно влияет на гликогенообразование, его соли в дозах 1 -5 мг вызывают снижение сахара в крови (гипогликемия), а болем высокие концентрации – гипергликемию. • Кобальт необходим для нормальной деятельности поджелудочной железы и регуляции активности адреналина. • Он улучшает всасывание железа в кишечнике и активизирует переход так называемого депонированного железа в гемоглобин эритроцитов. • Способствует лучшему усвоению азота белка, стимулирует синтез мышечных белков. • Сульфат кобальта(II) положительно влияет на усвоение кальция и фосфора. Ионы кобальта могут выступать (в зависимости от концентрации) в качестве активатора или ингибитора ферментных систем, в особенности, окислительных. Кобальт угнетает возбудимость центральной нервной системы. • Ионы Со 3+ (их амино- и этилендиаминопроизводные) проявляют курареподобную (нарушающую передачу нервных импульсов с двигательных нервов на скелетную мускулатуру, вызывая ее расслабление). Таким же действием обладает катион Со 2+ с 2, 2 биспиридином, 1, 10 -феналтролином и 2, 2, 2 -трипиридином. Хлорид кобальта(II) повышает степень фагоцитоза (защитное приспособление клетками многоклеточных животных организмов, заключающееся в захватывании и переваривании фагоцитами (некоторые формы лейкоцитов) посторонних частиц, в том числе микробов и остатков разрушенных клеток), тем самым, оказывая положительное влияние на иммуногенез (процесс развития иммунитета).
Содержание кобальта в пищевых продуктах зависит от его содержания в различных географических зонах. Продукты питания, содержащие кобальт (мкг/100 г) • Кольмар 95. 0 • Консервы рыбные 20. 0 -75. 0 • Печень трески 65. 0 • Треска 30. 0 • Паста томатная 25. 0 • Крупа манная 25. 0 • Ставрида 20. 0 • Печень говяжья 19. 9 • Горох 13. 1 • Фундук 2. 3 • Куры 12. 0 • Яйцо куриное, груша 10. 0 • Чеснок, изюм 9. 0 • Сердце, почки говяжьи 8. 8 • Крупа пшеничная 8. 3 • Свинина 8. 0 • Орехи грецкие 7. 3 • Лук зеленый 7. 0
• Не весь кобальт всасывается в кишечнике человека (усваивается примерно пятая часть микроэлемента). И если с пищей в организм поступает недостаточное количество элемента, то может развиться дефицит кобальта (при длительном получении кобальта с продуктами менее 10 мкг за сутки). • При недостатке в рационе солей кобальта (а также солей марганца) в крови животных снижается количество гемоглобина и эритроцитов и увеличивается число эозинофилов (одна из форм зернистых лейкоцитов (гранулоцитов)), тогда как при подкормке животных кобальтом в их крови, молоке и печени увеличивается содержание гемоглобина, эритроцитов и цианкобаламина. У человека при нехватке кобальта возникает предрасположенность к заболеваниям эндокринной системы и системы кровообращения. (Симптомы: быстрая утомляемость, анемия, слабость, может развиться и столь серьезное заболевание как акобальтоз).
Получение примерно 250 -500 мг за сутки считается токсичной дозой. Отравление кобальтом может быть на производстве: при изготовлении керамики, жидкого топлива, различных сплавов, а также в химической промышленности. В организм этот элемент попадает в виде пыли через органы дыхания, порой всасывается кожей. • Избыток кобальта может привести к заболеванию тяжелой кардиомиопатией с выраженной сердечной недостаточностью. (Симптомы: кровотечение, отек легких, сбои в работе щитовидной железы, повышение кровяного давления, ухудшение работы нервной системы и сердечной мышцы). Синергисты и антагонисты кобальта • Кобальт усиливает всасывание железа в кишках и его использование в процессе образования гемоглобина. • При взаимодействии с другими веществами кобальт способствует сохранению молодости. Так кобальт, марганец и медь ускоряют выздоровление после перенесенных тяжелых болезней и предупреждают преждевременное поседение волос. • Повышенное содержание белка и железа в пище замедляют усвоение кобальта в желудочно-кишечном тракте; а медь и цинк усиливают этот процесс. • Избыток кобальта может приводить к нарушению метаболизма йода в щитовидной железе.
Биологическая роль меди Медь относится к группе жизненно необходимых микроэлементов и, как биогенный элемент, играет исключительно большую роль во всех процессах, протекающих в организме человека. Общее содержание составляет 1 10 -4 % (масс. ). Всего в организме содержится - 75 -150 мг меди. В мышцах находится 45% меди, 20% - в печени и 20% - в костной ткани. Суточная потребность взрослого человека в меди равна 2 -3 мг. Суточная потребность в меди составляет - 1, 5 -3 мг в сутки. Верхний допустимый уровень потребления меди установлен в 5 мг в сутки. Ученые считают, что людям с темными волосами требуется меди больше, чем светловолосым, т. к. медь необходима для поддержания окраски волос. Нехватка меди проявляется ранней сединой. Медь относится к биотикам, недостаток которых в организме ведет к значительным нарушениям в обмене веществ. • Медь связана с ферментами, витаминами, гормонами и другими биологически активными веществами. • Она усиливает действие инсулина и гормонов гипофиза, которые стимулируют развитие и функции половых желез. • Соли меди оказывают положительное влияние на рост и развитие организма; это дает основание предполагать, что медь способствует синтезу белка и влияет на белковый обмен. • Медь оказывает специфическое действие на синтез гемоглобина и образование эритроцитов.
• • Кроме того, медь обеспечивает лучшее всасывание железа в кишках, удлиняя тем самым срок жизни эритроцитов. Медь обладает инсулиноподобным действием; Гипогликемическое ее действие можно объяснить тем, что ионы меди способствуют образованию гликогена в печени (влияние меди на углеводный обмен). Медь в виде ацетата меди ускоряет выведение воды из организма, не оказывая влияния на выведение хлоридов, а добавление в пищевой рацион животных сульфата меди задерживает в организме кальций и фосфор, таким образом, влияя на водный и минеральный обмен. Медь является металлокомпонентом многих ферментных систем и выступает в роли незаменимого активатора. В то же время по отношению к некоторым ферментным системам медь может выступать в роли ингибитора. Так ион Cu 2+ является ингибитором глюкуронидазы, амилазы слюны, липазы и т. д. Сульфат меди(II) при концентрации 0. 003 – 0. 25 мг % повышает фагоцитарную активность лейкоцитов, а также понижает кожную проницаемость, т. е. повышает иммунобиологическую реактивность организма. Дополнительно введенная в пищевой рацион, медь оказывает антизобогенный эффект. Установлено, что накопление меди в ткани мозга ведет к ослаблению процессов возбуждения и усилению торможения в коре больших полушарий.
Медь в продуктах питания Много меди в орехах, овощах, фруктах и ягодах, морепродуктах. Питьевая вода тоже содержит медь – примерно 1 мг на литр. ПРОДУКТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МЕДЬ (мг /100 г) Печень телячья жареная 23. 9 Печень баранья жареная 13. 5 Устрицы 7. 5 Угри вареные 6. 6 Дрожжи сухие 5. 0 Какао-порошок 3. 9 Пюре томатное 2. 9 Семена подсолнечника 2. 3 Орехи кешью 2. 1 Креветки, крабы вареные 1. 9 Семена тыквенные 1. 6 Семена кунжута 1. 5 Омары вареные 1. 4 Орехи грецкие, кедровые, фундук, арахис 1. 3 Кальмары 1. 0 Фисташки жареные соленые 0. 8 Смородина 0. 8 Грибы 0. 7 Персики сушеные 0. 6
Обычно той меди, которая попадает в организм человека с продуктами питания, бывает вполне достаточно, так что нехватка меди чаще всего обусловлена природными особенностями или нарушением обменных процессов. • При нехватке меди возможны нарушения в костной и соединительной тканях, внутренние кровотечения, повышение уровня холестерина. Причины дефицита меди: • недостаточное поступление; • длительный прием кортикостероидов, нестероидных противовоспалительных препаратов, антибиотиков; • нарушение регуляции обмена меди. (Симптомы: Нарушение пигментации кожи и волос, выпадение волос, анемия, поносы, потеря аппетита, частые инфекции, утомляемость, депрессии, сыпи, ухудшение дыхания. Алкоголь способствует дефициту меди).
Токсическая доза меди для человека: более 250 мг. • Повышенное содержание соединений меди в организме весьма токсично для человека. Причины избытка меди: • избыточное поступление в организм (вдыхание паров и пыли соединений меди в условиях производства, бытовые интоксикации растворами соединений меди, использование медной посуды); • нарушение регуляции обмена меди. Основные проявления избытка меди: • функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница); • при вдыхании паров может проявляться "медная лихорадка" (озноб, высокая температура, проливной пот, судороги в икроножных мышцах); • воздействие пыли и окиси меди может приводить к слезотечению, раздражению конъюнктивы и слизистых оболочек, чиханию, жжению в зеве, головной боли, слабости, болям в мышцах, желудочно-кишечным расстройствам; • нарушения функций печени и почек; • поражение печени с развитием цирроза и вторичным поражением головного мозга, связанным с наследственным нарушением обмена меди и белков (болезнь Вильсона-Коновалова); • аллергодерматозы; • увеличение риска развития атеросклероза; • гемолиз эритроцитов, появление гемоглобина в моче, анемия.
Синергисты и антагонисты меди • Избыток меди может влиять на всасывание цинка. Железо уменьшает всасываемость меди. Молибден усиливает выведение меди из организма. • Медь способствует окислению витамин С и взаимодействует с ним при выработке белка соединительной ткани коллагена • Усиленный прием молибдена и цинка может привести к дефициту меди. • Кадмий, марганец, железо, антациды, танины, аскорбиновая кислота способны снижать усвоение меди. • Цинк, железо, кобальт (в умеренных физиологических дозах) повышают усвоение меди организмом. • В свою очередь, медь может тормозить усвоение организмом железа, кобальта, цинка, молибдена, витамина А. • Оральные контрацептивы, гормональные средства, препараты кортизона способствуют усиленному выведению меди их организма
Биологическая роль цинка • Цинк относится к группе незаменимых микроэлементов. Общее его содержание в организме человека составляет 1 10 -3 % (масс. ) ( 1. 5 -2. 0 г). Больше всего в сетчатой оболочке глаза, предстательной железе, сперме, молочных железах, богаты цинком также печень и мышцы. Суточная потребность организма в цинке составляет 10 -15 мг; она увеличивается в период роста, полового созревания организма и во время беременности. Биологическая роль цинка объясняется связью с жизнедеятельностью желез внутренней секреции, где он в основном концентрируется. • 1. Цинк оказывает специфическое влияние на процессы размножения, т. е. на функцию полового аппарата. При выраженном дефиците цинка в условиях эксперимента животные теряют воспроизводительную способность, а добавление его соли в пищу способствует повышению количества и качества потомства. • 2. Цинк оказывает положительное влияние на рост и развитие, что свидетельствует о его участии в белковом обмене, в частности, в обмене нуклеопротеидов. • 3. Цинк, введенный совместно с магнием в организм людей, пораженных злокачественными новообразованиями, улучшает картину крови при рентгенотерапии. Ионы цинка участвуют в жировом обмене, например, введение их в организм уменьшает содержание жира во внутренних тканях и печени.
4. Цинк оказывает влияние на уровень содержания глюкозы в крови, причем это влияние зависит от исходного состояния углеводного обмена. Так, на фоне гипергликемии, обусловленной введением в организм глюкозы, цинк вызывает резко выраженную гипогликемию, тогда как при пониженном содержании сахара в крови введение цинка обуславливает гипергликемию. 5. Цинк является составной частью инсулина и положительно влияет на его секрецию. Установлено, что связывание цинка приводит к нарушению нормального процесса образования, депонирования и освобождения инсулина. 6. Цинк оказывает влияние на минеральный обмен: при добавлении его в пищу повышается выделение фосфора из организма и уменьшается выделения кальция. 7. Цинк является незаменимым металлокомпонентом свыше 40 ферментных систем, например, угольной ангидразы, фосфатазы, альдолазы, дегидразы молочной и яблочной кислот, карбоксипептидазы, катализирующей фермент пепсин. Следует отметить, что на одни ферменты, цинк оказывает активирующее действие (пероксидаза, аминопептидаза, енолаза, аргиназа), на другие же – ингибирующее действие (фосфоглюкомутаза, сукциноксидаза, протеназа, щелочная фосфатаза, рибонуклеаза и т. д. ). 8. Хлорид цинка в концентрации 0. 003 – 0. 125 мг % повышает фагоцитарную активность лейкоцитов (влияние цинка на иммуногенез).
9. Цинк участвует в дыхательной деятельности, точнее, в переносе электронов. 10. Установлено, что при инфекционном гепатите количество цинка в плазме крови снижается, а при выздоровлении – приходит в норму. Поэтому уровень цинка в плазме крови является индикатором при оценке восстановления трудоспособности. • Установлено, что с возрастом содержание цинка в тканях сердца, печени и других важных органов резко уменьшается, снижая их активность. Прием же минимальных доз препаратов цинка стимулирует работу желез внутренней секреции и улучшает обменные процессы в организме. • Всасывание цинка из продуктов питания происходит в тонком кишечнике. Степень усвоения цинка в организме зависит от достаточного количества кальция и фосфора, они помогают его усвояемости. Ионы кальция и лития усиливают эффект солей цинка. • Выделение цинка происходит в основном через прямую кишку, с желчью и мочой. В сильную жару, вследствие усиленного потоотделения, потери цинка могут увеличиться в 3 -5 раз. • Молочные продукты снижают усвояемость цинка, а алкоголь и кофеин усиленно выводят его из организма. Суточная потребность в цинке возрастает приеме оральных контрацептивов.
Продукты, содержащие цинк (мг/100 г) • Дрожжи для выпечки 9, 97 • Кунжутное семя 7, 75 • Яйца 1, 10 • Тыквенные семечки 7, 44 • Куриные сердца (вареные) 7, 30 • Говядина (отварная) 7, 06 • Арахис 6, 68 • Какао-порошок 6, 37 • Семечки подсолнечника 5, 29 • Язык говяжий (отварной) 4, 80 • Кедровые орехи 4, 28 • Индюшиное мясо 4, 13 • Попкорн 3, 44 • Яичный желток 3, 11 • Пшеничная мука грубого помола 2, 93 • Грецкие орехи 2, 73 • Арахисовое масло 2, 51 • Кокосовый орех 2, 01 • Фасоль (отварная) 1, 38 • Чечевица (отварная) 1, 27
• Дефицит цинка встречается у людей, живущих в странах с почвами бедными цинком, а так же у лиц, употребляющих преимущественно растительную пищу, с неправильным питанием. К нему приводят также болезни печени и почек, снижение функции щитовидной железы, плохое его усвоение организмом. Прием некоторых гормональных препаратов, противозачаточных таблеток и препаратов кальция, также уменьшает содержание цинка в организме. Часто причиной дефицита цинка является его неполная усвояемость из продуктов питания. Так сахар, соль и особенно алкоголь даже в малых количествах снижают его уровень в мышцах, плазме крови и в печени. • К дефициту цинка может привести использование мочегонных средств, употребление преимущественно углеводной пищи. Дефицит цинка вызывает множество нарушений, расстройств и заболеваний. Задерживается и даже останавливается рост, неправильно формируется кожный покров; кожа сохнет и становится уязвимой – могут появляться язвы, сыпь, экзема. Страдают и волосы – они становятся редкими и рано выпадают; и ногти, которые становятся восприимчивы к разным заболеваниям, в том числе грибковыми. • Поражается головной мозг, и возникают нервные и психические заболевания: спутанность сознания, депрессия; усиливаются симптомы эпилепсии и шизофрении; нарушается зрение, слух, вкусовое восприятие. (Симптомы дефицита цинка: потеря обоняния, вкуса, аппетита, ломкость ногтей и появление белых пятнышек на ногтях, выпадение волос, частые инфекции, плохое заживление ран, позднее половое созревание, импотенция, утомляемость, раздражительность, снижение способности к обучению, поносы).
• Дефицит цинка приводит также к мужскому бесплодию, потому что половые железы могут атрофироваться, а половые органы просто бывают недоразвиты, если мальчикам с детства не хватает этого элемента. более высокая смертность среди новорождённых мужского пола часто объясняется нехваткой цинка, поэтому в первые месяцы беременности в питании женщины должно быть достаточно этого элемента. Девочкам цинк нужен в меньших количествах, но тоже необходим – для роста и общего развития организма. • У студентов, которые хорошо учатся, содержание цинка в организме достаточно высокое – это можно узнать, исследовав их волос • У мужчин дефицит цинка приводит к снижению секреторной функции яичек, снижению полового влечения, ослаблению эрекции, гипертрофии простаты. В норме простата содержит в десять раз больше цинка, чем какой-либо другой орган. Избыток цинка • Количество цинка, содержащегося в продуктах питания, не может привести к его избытку в организме. К избытку приводит употребление пищевых добавок. Высокотоксичные соединения цинка сульфаты, хлориды и оксиды могут образовываться при хранении продуктов питания в оцинкованной посуде. Отравление оксидом цинка может произойти при вдыхании паров этого вещества. Избыток цинка в организме замедляет рост костей, нарушая их минерализацию. Повышенное содержание соединений цинка в крови приводит к ослаблению сухожильных рефлексов и прогрессирующей слабости. Цинковое отравление приводит к фиброзному перерождению поджелудочной железы. (Симптомы избытка цинка: сладкий вкус в ротовой полости, в потеря или снижение аппетита, сильная жажда, чувство усталости и разбитости, давящая боль в грудине, сухой кашель, насморк, рвота, понос, кровотечения, боли в животе). • Не рекомендуется употреблять дозы цинка более 150 мг.
Взаимодействие с другими микроэлемнтами • Избыток цинка затрудняет усвоение меди и железа. • Цинк будет лучше усваиваться вместе с фосфором, кальцием, витамином А, однако при передозировках какого-либо элемента баланс в организме тут же нарушается.
Биологическая роль молибдена Содержание молибдена в организме составляет 1 10 -5 % (масс. ). В организме содержится 10 мг молибдена. Он накапливается в печени, почках, железах внутренней секреции, легких, селезенке, мышцах и костях. Физиологическая потребность в молибдене для взрослых – 70 мкг в сутки (45100 мкг). Среднее потребление 44 -500 мкг в сутки. Верхний допустимый уровень 600 мкг в сутки. Суточная потребность организма в молибдене 0. 15 -0. 5 мг. 1. Молибден является незаменимым компонентом и активатором некоторых ферментных систем, например, гидрогеназы, ксантиноксидазы, а также некоторых ферментов флавиновой группы. Ферменты, содержащие молибден, участвуют в метаболизме пуринов и усвоении азота. 2. Этот металл способствует окислению ксантина и пурина в молоке и печени. Молибден положительно влияет на синтез гемоглобина. 3. Сведения о влиянии молибдена на функцию щитовидной железы требуют дальнейшей проверки. 4. Алкогольное отравление проходит быстрее, если в организме всегда достаточно молибдена – он ускоряет разложение и выведение алкогольных токсинов. 5. В последние годы также появились сведения о том, что молибден может предотвращать онкологические заболевания – например, рак пищевода. Он активизирует в организме действие ферментов, блокирующих образование канцерогенов, и поэтому раковые клетки не образуются.
• Количество молибдена зависит от его содержания в почве, где они выращены. Молибден также может теряться в процессе приготовления. • Лучше всего организм усваивает молибден из зелёных листовых овощей. • Содержание молибдена в продуктах питания (мкг/100 г) шиповник сушеный 9000 свиная печень 220 Соя, бобы сухие 210 орехи кедровые 200 Печень говяжья 165 Капуста краснокачанная 127 горошек зеленый 84, 2 Чечевица 77, 5 Чеснок 70 гречка ядрица 34, 4 Кукуруза 28, 4 Рис 26, 7 орехи фисташки 25 капуста брокколи 20 лук зеленый 20 Малина 15 Крыжовник 12 капуста зеленая, авокадо, баклажан, киви, вишня, свекла, земляника, капуста кольраби 10 Картофель, слива, абрикос, помидор 7 -8
У здоровых людей при сбалансированном питании в организме молибдена всегда хватает. • Организм также болезненно реагирует на нехватку молибдена. Недостаток молибдена в организме может развиться вследствие нарушения в обмене железа и сопровождается уменьшением содержания в тканях ксантиноксидазы. При недостатке молибдена страдают анаболические процессы (в первую очередь пуриновый обмен), наблюдается ослабление иммунной системы. • Дефицит молибдена приводит к увеличению азотистых соединений в организме и как следствие к развитию образования камней в почках, повышается риск развития рака, подагры и импотенции. • (Симптомы дефицита молибдена: замедленный рост, ухудшение аппетита, развиваются дезориентация в пространстве, пороки мозга, умственная отсталость, нарушение чувствительности, куриная слепота, патологии хрусталика; в почках могут образоваться камни, загрязняются клетки и ухудшается состав крови. Человек становится нервным и легко возбудимым, часто утомляется и плохо спит, его организм часто реагирует на различные раздражители тошнотой и рвотой, одышкой. В результате дефицита молибдена нарушается белковый обмен: снижается иммунитет, человек теряет массу тела, кожа и мышцы обвисают и становятся дряблыми, возникают отёки. ). • При дефиците молибдена лучше всего постараться получать его из пищи, резко увеличив потребление зелёных листовых овощей и бобовых. • Дефицит молибдена встречается крайне редко и наблюдается у людей со скудным питанием.
Причины избытка молибдена: Избыток в питьевой воде, производственная интоксикация. • При систематическом употреблении больших количеств молибдена развивается эндемическая подагра, так как при избытке молибдена в организме образуется слишком много мочевой кислоты и почки не успевают выводить ее из организма; тогда в суставах и сухожильях накапливаются растворимые в этой кислоте соли и суставы начинают болеть. Токсична лишь пыль молибдена и его соединений, она оказывает раздражающее действие на дыхательные пути. (Симптомы избытка молибдена: истощение, токсикоз; подагра (при сопутствующем дефиците кальция нарушение функций иммунитета; изменение функций костного мозга, тимуса, селезенки; хронический профессиональный молибденоз (повышение содержания мочевой кислоты и молибдена в сыворотке крови, артрозы, гипотония, анемия и лейкопения, желудочно-кишечные заболевания, атаксия, резкие нарушения обмена веществ); «молибденовая подагра» (болезнь Ковальского), которая часто встречается в Армении, происходят сбои в процессе оплодотворения)). • При избытке молибдена часто назначаются препараты, содержащие медь и серу. Следует также увеличить потребление продуктов питания, богатых этими элементами.
Связь с другими микроэлементами: • Способствует обмену железа в печени. • Дефицит молибдена вызывает дефицит меди, так как при этом увеличиваются потери меди с мочой. • Участвует в метаболизме серы. Дефицит молибдена наблюдается у всех людей, чувствительных к сульфидам (аллергия на желток, некоторые вина и сульфаниламиды). • Обогащение органов и тканей молибденом приводит к понижению концентрации в крови таких микроэлементов, как Fe, Cu, Zn. • С помощью меченого молибдена установлено, что при избыточном содержании молибдена в пище он вытесняет из печени медь, а из костей фосфор. • Имеются сведения о взаимосвязи молибдена с витаминами С и В 12. • Так, при С-авитаминозе количество молибдена в почках снижается в 5 раз. • Молибден следует принимать отдельно от железа, меди и марганца, так как они являются антагонистами. Антагонистами молибдена считаются свинец, вольфрам и натрий – их избыток вызывает дефицит молибдена в организме. • Содержание молибдена в организме повышается при дефиците железа и меди – нехватка этих элементов может привести к избытку молибдена и всем связанным с этим последствиям.
Скачать презентацию Физико-химические свойства биометаллов Символ элемента Порядк овый номер
BN_Lecture2.ppt