Микроэлементы в организме человека: значение, недостаток, избыток

§ 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы

Микроэлементы. Химические элементы, массовая доля которых в живых организмах не превышает 0,01 %, относятся к микроэлементам. В состав этой группы входят такие металлы, как железо (Fe), цинк (Zn), медь (Сu), марганец (Мn), кобальт (Со), а также неметаллы фтор (F), йод (I) и др.

Микроэлементы необходимы живым организмам для осуществления важнейших биохимических и физиологических процессов. Они входят в состав многих ферментов, некоторых гормонов, витаминов и других биологически активных веществ. Например, железо и медь входят в состав ферментов, обеспечивающих клеточное дыхание, а кобальт — в состав витамина В₁₂. Структурным компонентом гормона инсулина является цинк. Молекулы трийодтиронина и тироксина (важнейших гормонов щитовидной железы, регулирующих обмен веществ, рост и развитие организма) содержат атомы йода.

В организме взрослого человека содержится около 20 мг йода, из них не менее 60 % сосредоточено в щитовидной железе. Суточная потребность в йоде определяется возрастом человека, его физиологическим состоянием, массой тела и другими факторами. Для здорового взрослого человека она составляет 0,15 мг.

Интересно, что целебные свойства йода были известны за несколько тысяч лет до того, как был открыт этот химический элемент. В китайском кодексе 1567 г. до н. э. содержались рекомендации по применению морских водорослей, содержание йода в которых может достигать 1 %, для лечения заболеваний щитовидной железы.

Степень важности того или иного химического элемента для организма не определяется его массовой долей. Так, медь, содержание которой в живых организмах обычно не превышает 0,0002 %, и кобальт, массовая доля которого составляет менее 0,0001 %, абсолютно необходимы для процессов кроветворения у животных и синтеза хлорофилла у растений

Информация о содержании биологически важных микроэлементов в живых организмах и их функциях представлена в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Биологически важные микроэлементы

Элемент	Содержание, %1	Биологическая роль
Железо (Fe)	0,01	Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина. Участвует в процессах клеточного дыхания и фотосинтеза
*Хром (Cr)	0,0001—0,005	Участвует в регуляции сердечной деятельности и уровня глюкозы в крови, обеспечивает нормальное функционирование кровеносных сосудов*
*Кремний (Si)	0,001	Участвует в формировании костей и коллагена — основного белка соединительной ткани животных. Для растений является макроэлементом (содержание в растениях составляет 0,02–0,15 %), входит в состав клеточной стенки*
*Бор (В)	0,0001—0,001	Регулирует обмен углеводов и жиров, влияет на активность ряда ферментов. У растений стимулирует деление клеток и развитие плодов, входит в состав клеточной стенки*
Цинк (Zn)	0,0003—0,0005	Входит в состав инсулина и многих ферментов. Принимает участие в процессах синтеза гормонов растений
Медь (Cu)	0,0002	Участвует в процессах фотосинтеза и клеточного дыхания, необходима для синтеза хлорофилла и гемоглобина. Входит в состав гемоцианинов — дыхательных пигментов крови и гемолимфы некоторых беспозвоночных животных
Фтор (F)	0,0001	Входит в состав костной ткани и эмали зубов
Йод (I)	0,0001	Входит в состав гормонов щитовидной железы
Марганец (Mn)	менее 0,0001	Входит в состав или повышает активность ряда ферментов. Участвует в процессе фотосинтеза
Кобальт (Co)	менее 0,0001	Входит в состав витамина B₁₂, участвует в процессах кроветворения. Необходим для синтеза хлорофилла
*Молибден (Mo)	менее 0,0001	Входит в состав некоторых ферментов, обеспечивает фиксацию атмосферного азота клубеньковыми бактериями*
*Селен (Se)	менее 0,0001	Регулирует обмен белков, нуклеиновых кислот и других органических веществ, обеспечивает протекание окислительно-восстановительных реакций. Входит в состав ряда ферментов, стимулирует синтез гормонов щитовидной железы*
1 Содержание химических элементов приведено не для запоминания

Недостаток и передозировка

Учитывая распространённость кремния в природе, его дефицит в организме – редкое явление, которое развивается в случае, если количество потребляемого элемента составляет менее 5 миллиграмм в день.

Причины появления недостаточности:

нарушение регуляции обмена кремния;
избыточное поступление алюминия с пищей, в частности, вследствие продолжительного хранения еды в алюминиевой посуде;
хронический стресс, нервные перегрузки;
недостаточное потребление клетчатки и чистой воды;
интенсивный рост организма (детский возраст);
несбалансированный рацион питания;
физические перегрузки.

Помимо этого, дефицит кремния возникает из-за присутствия в организме патогенных бактерий и вирусов, грибков или паразитов.

Признаки кремневой недостаточности:

повышенная хрупкость костей;
ухудшение состояния зубов (выпадение пломб, появление чувствительности к холодной или горячей пище);
ухудшение состояния кожного покрова и волос (снижение тургора дермы, чрезмерная сухость лица и тела, выпадение или истончение отдельных прядей);
низкая регенерация тканей после пореза или травмы;
хрупкость сосудов, и как следствие, появление «звёздочек», синяков или кровоподтёков под кожей при малейшем ушибе;
желудочно-кишечные расстройства (понос или запор);
снижение аппетита;
ломкость ногтей;
кожные высыпания на фоне дисбактериоза;
зависимость от погодных условий;
ухудшение психического состояния (раздражительность, апатия, депрессия, неврозы).

Продолжительный дефицит кремния ведёт к снижению иммунитета и развитию затяжных гнойных заболеваний (гайморита, абсцесса, тонзиллита, отита), при этом свищи и раны длительное время не заживают. Если не нормализовать уровень минерала в организме, происходит дальнейшее снижение концентрации элемента, которое является предвестником появления тяжёлых патологий: сахарного диабета, гипертонии, атеросклероза, узлового зоба, дисбактериоза, остеопороза, гепатита, туберкулёза, камнеобразования в почках и мочевом пузыре.

Для устранения дефицита кремния рекомендуется дневное меню насытить продуктами, богатыми полезным элементом, при необходимости в течение месяца принимать витаминно-минеральный комплекс, в состав которого он входит.

Составляя ежедневное меню, помните, систематический прием более 500 миллиграмм вещества в сутки на протяжении 3-6 месяцев, грозит развитием симптомов передозировки. Данная проблема, в 90 % случаев, возникает в регионах с избыточной концентрацией минерала в воздухе. В группу риска входят люди, у которых нарушена регуляция обмена кремния в организме, и рабочие добывающей промышленности, контактирующие со стеклом, аэрозолями, цементом, асбестом, кварцем. Систематическое вдыхание пыли с высоким содержанием высококонцентрированной двуокиси кремния, ведёт к заболеванию органов дыхания, чаще всего – к силикозу.

Симптомы избытка силициума в организме:

снижение работоспособности;
одышка;
сухой кашель;
раздражительность.

Если излишек кремния на ранних стадиях не купировать, появляется предрасположенность к заболеванию туберкулёзом, бронхитом, фиброзом или эмфиземой легких.

Другие последствия передозировки минерала в организме:

камнеобразование в почках и мочевом пузыре;
нарушение фосфорно-кальциевого метаболизма;
злокачественные новообразования плевры или в брюшной полости.

При обнаружении симптомов передозировки, из рациона человека исключают все продукты, пищевые добавки и медицинские препараты, в состав которых входит микроэлемент, затем производят симптоматическое лечение.

Физические и химические свойства

Микроэлементы различны по своим физическим и химическим свойствам. Среди них встречаются металлы (цинк, медь, марганец, кобальт, ванадий, молибден), неметаллы (бор), галогены (йод).

Необходимые

без элемента не может завершиться жизненный цикл растения;
физиологические функции, выполняемые с участием конкретного элемента, не осуществляются при его замене на другой элемент;
элемент обязательно вовлекается в метаболизм растения.

Однако существует ряд условностей в использовании данного термина. Дело в том, что сложности с его применением возникают уже при сравнении необходимости того или иного элемента для жизни высших и низших растений и, тем более, животных и человека. Так, например, не доказана необходимость бора для некоторых грибов, спорна необходимость наличия кобальта для осуществления физиологических функций целого ряда растений. К бесспорно необходимым элементам относят марганец, цинк, медь, молибден, бор, хлор, никель.

Биогенные элементы

Биогенную группу формируют на макро-, микроэлементы.

Классификация:

Основные (органогены) – в большом объеме есть во всех живых организмах. Органогенная группа: О, С, Н, N, S, Р.
Незначительные – находятся в сравнительно небольшом объеме: Cl, Na, Ca, Mg, К.
Микроэлементы – компоненты, выполняющие важные биохимические реакции. Представлены в организме дозированно.

Кислород

Компонент воды, в газообразном состоянии – часть атмосферы. Поддерживает дыхание всех живых существ, фотосинтез растений. С помощью дыхания человек вырабатывает энергию, необходимую для реализации жизненных процессов.

Углерод

Содержится в тканях живых существ, органических соединениях. Регулирует все функции, биохимический синтез

Производство углеродных связей сопровождает выработка некоторого количества энергии, что важно для жизнедеятельности клеток

Водород

Участник важных реакций, динамических процессов. Необходим для биологического окисления, биосинтеза, гомеостаза, полноценного мембранного транспорта. Поддерживает кислотно-щелочное равновесие.

Азот

Встречается во многих органических молекулах. Есть в составе аминокислот, нуклеиновых кислот, белковых соединений, формирующих ДНК. Нормирует метаболизм, влияет на жизненно-важные показатели.

Калий

Отвечает за кислотно-щелочное равновесие, нормальное сокращение мышц, обмен полисахаридов, протеинов, ферментативные реакции. Участвует в регуляции сердцебиения, проведении нервных импульсов, гомеостазе. Дефицит нарушает функции сердечно-сосудистой, мышечной, нервной систем.

Кальций

Нутриент сконцентрирован в костной, зубной ткани. Отвечает за регуляцию белкового обмена, сократительную способность мышц. Всасывание тесно связано с фосфором. Недостаток вызывает мышечные судороги, аритмию, боли в животе, тремор, повышает риск переломов.

Биологическая роль:

Регуляция функций нервно-мышечной ткани, сократительной способности мышц.
Участник гликогенолиза – расщепления гликогена до глюкозы в мышцах.
Участник глюконеогенеза – синтез глюкозы из неуглеводных метаболитов, локализованный в преимущественно в печени.
Нормализация процессов свертывания крови.
Сокращение проницаемости мембран, капиллярных стенок.
Производство ферментов в тонком кишечнике, выработка инсулина.

Кальциево-фосфатный обмен подчиняется гормональной регуляции.

Магний

Присутствует в ферментах, биологических жидкостях. Помогает в формировании скелетной, мышечной ткани. Незаменим в большинстве реакций метаболизма. Обеспечивает полноценную работу органов, систем, выводит шлаки, улучшает кровоток миокарда.

Последствия дефицита:

Дисфункция ЖКТ.
Замедление роста.
Упадок сил, утомляемость.
Тахикардия.
Нарушения сна.
Усиление симптомов менопаузы.

Избыток провоцирует мочекаменную болезнь.

Натрий

Способствует электролитному балансу, транспортировке водорода, нормальному возникновению, проведению импульсов, сокращению мышечных волокон. Регулирует уровень жидкости, осмотическое давление снаружи клеток, защищает от обезвоживания или отеков.

Сера

Компонент серосодержащих аминокислот, формирующих протеины. Незаменим для органов, тканей, клеток, гормонов. Защищает организм от токсического действия чужеродных веществ, клеточные структуры – от окисления.

Фосфор

Составляет высокомолекулярные органические соединения, мембраны, АТФ – молекулы, питающие клетки энергией. Выполняет структурные задачи, служит для корректного развития, работы скелета.

Хлор

Ионы хлорида поддерживают водный баланс, кислотно-щелочное равновесие, осмотическое давление. Дефицит сбивает равновесие электролитов, пищеварение, провоцирует ацидоз, алкалоз. Состояния сопровождаются нарушениями дыхания, сердечного ритма, рвотой, мышечной слабостью.

Вредные микроэлементы воды

Природный состав воды предполагает наличие не только полезных микроэлементов, но и тех, которые неблагоприятно отражаются на состоянии организма. Особенно, при регулярном поступлении в кровь. За счет того, что питьевая вода проходит несколько уровней очищения, от вредных компонентов на 100% удается избавиться. А значит, употребляя очищенную воду, можно избежать развития тяжелых осложнений, связанных с состоянием разных систем организма. К токсичным микроэлементам относится:

Марганец. Особенно представляет опасность для беременных и детей. Насыщая кровь, вызывает разрушение печени, повышает риск развития тромбов, оказывает негативное воздействие на состояние иммунитета. Снижает сопротивляемость, что служит благоприятным условием для развития заболеваний разного вида и степени тяжести.
Алюминий. Компонент имеет тенденцию к накоплению внутри тканей, впоследствии неблагоприятно воздействует на состояние нервной системы. Долгое время интоксикация прогрессирует бессимптомно, период может занять даже несколько месяцев. Признаки, указывающие на перенасыщение крови алюминием – высыпания на коже лица и тела, снижение чувствительности конечностей, выпадение волос, головная боль.
Хлор. Неблагоприятно воздействует на состояние всех систем организма, вызывая выраженную интоксикацию крови, тканей. По мере накопления, вызывает снижение давления, тошноту и рвоту, головокружение, трудности с концентрацией внимания, нарушение координации движений.

Благодаря приобретению очищенной воды удается гарантированно предотвратить поступление в организм неблагоприятных соединений. Оптимальное количество микроэлементов необходимо рассчитывать, исходя из индивидуальных характеристик человека. Но ежедневно выпивая 1 л очищенной воды, можно поспособствовать оздоровлению организма и предотвратить последствий обезвоживания. К ним относится кислородное голодание головного мозга, предрасположенность к тромбам, повышенная сухость кожи, гипотония.

Вода, которую предлагает компания «Витарэль», прошла все необходимые экспертизы. С помощью лабораторного исследования удалось установить, что питье – безопасно и полезно для каждого человека. Воду компании «Витарэль» могут употреблять взрослые и дети, независимо от состояния здоровья и других факторов. Во всех случаях действие благотворно отразится на самочувствии и активности организма, предотвратит преждевременное наступление старения, продлит молодость.

Источник

Типы макроэлементов

Углеводы
Белки
Жиры

Министерство сельского хозяйства США дает общие рекомендации о том, как американцы должны распределять калории (ккал) на один макроэлемент. Этикетка с указанием фактов о питании, включенная в упаковку для пищевых продуктов, повторяет эти рекомендации и основана на диете на 2000 калорий для среднего американца.

Калория — это единица измерения, которая подсчитывает энергию, содержащуюся в пище. Если что-то содержит 100 калорий, ваше тело использует 100 калорий энергии для его метаболизма. У каждого человека есть свой основной уровень метаболизма, который определяет, сколько энергии или калорий требуется вашему телу, чтобы просто остаться в живых.

Приблизительный расчет вашей основной скорости метаболизма — это вес вашего тела, умноженный на 11 для мужчин и на 10 для женщин. Любое упражнение или движение добавляется к этой основной скорости метаболизма. Макроэлементы плюс алкоголь, которые вы потребляете, требуют дополнительной энергии для вашего тела, чтобы сжечь или метаболизировать.

Многие диеты работают, когда вы изменяете соотношение потребляемых макроэлементов для достижения определенных результатов. Например, потребление белка (наряду с тренировками с отягощениями) может помочь вам набрать мышечную массу, а потребление меньшего количества углеводов может способствовать снижению веса.

Калории на Макроэлемент

9 калорий на грамм жира
4 калории на грамм белка
4 калории на грамм углеводов
7 калорий на грамм алкоголя

Это средние значения, так как белки, углеводы и жиры могут незначительно отличаться.

Какие необходимые макроэлементы нам нужны больше всего? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Повторим, что все три макроэлемента важны для выживания, не говоря уже об оптимальном здоровье, долголетии, счастье и самочувствии. Вот несколько вещей, которые следует иметь в виду при употреблении трех макроэлементов:

Каждому человеку для выживания необходимы все три макроэлемента. Количество каждого (белка, жира или углеводов) в рационе сильно варьируется от человека к человеку. Некоторые люди предпочитают сосредоточиться на увеличении или уменьшении одного конкретного макроэлемента, такого как жир или углеводы. Это им необходимо для достижения снижения веса, увеличения мышечной массы или других преимуществ.
Даже если вы увеличиваете углеводы и белок, учтите, что потребление жира не должно быть ниже 15% от общего количества калорий. Потому, что это может привести к нежелательным побочные эффекты.
С другой стороны, если вы хотите похудеть и сокращаете углеводы, имейте в виду, что вы не должны отказываться от углеводов. Вам нужно по крайней мере несколько углеводов в рационе для энергии, выносливости и гормонального баланса. Особенно если вы женщина, вы уже на стадии снижения веса, или активны либо спортсмен.

Каждый план питания и необходимые макроэлементы отличается. Вот некоторые общие соотношения макроэлементов в зависимости от целей в отношении физической формы и массы тела:

Для помощи в потере веса и сжигания большего количества жира.

Уменьшите количество углеводов в рационе, особенно из обработанного зерна и добавленного сахара. Стандартное макроэкономическое соотношение для снижения веса может составлять от 10% до 30% калорий, поступающих с углеводами. Это считается очень низким содержанием углеводов или кетогенной диетой. А также от 40% до 50% от белков и от 30% до 40% (или больше) от жира.

Если вы хотите нарастить мышечную массу.

Наращивание мышечной массы требует потребления достаточного количества калорий и, как правило, снабжения мышц углеводами и белком. Поэтому стремитесь к тому, чтобы соотношение углеводов составляло от 40% до 60%, от 25% до 35% от белка и от 15% до 25% от жира.

Если вы очень активны или выносливы.

Стремитесь примерно в таком же соотношению, как и наращивание мышц. Возможно, даже с немного большим количеством углеводов (до 70% или около того).

Если вы просто хотите сохранить.

Мнения здесь разные, но большинство авторитетов рекомендуют получать от 30% до 50% калорий от углеводов, от 20% до 30% от белков и от 25% до 35% от жиров.

Если вы хотите набрать вес, потому что у вас недостаточный вес:

Увеличьте потребление углеводов и жиров, это может увеличить общее потребление калорий. Вы можете стремиться примерно к 50% — 70% углеводов, 15% -20% белка и оставшейся части жиров.

Вывод

Лучшие материалы месяца

Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
Самые распространенные «офисные» болезни
Убивает ли водка коронавирус
Как остаться живым на наших дорогах?

Кремний – важнейший структурообразующий фактор соединительной и эпителиальной тканей (коллагена, эластина, мукополисахаридов), поддерживающий гибкость опорно-двигательного аппарата.

В присутствии данного элемента происходит образование белковых структур, ферментов, гормонов и аминокислот.

Ввиду распространённости элемента в природе, дефицит кремния – редкое явление, возникающее, в основном, при патологиях пищеварительного тракта, неполноценном питании, глистных инвазиях, плохой экологии и не соблюдении питьевого режима. В случае продолжительной нехватки элемента снижается эластичность стенок сосудов, что ведёт к уменьшению сократительной способности капилляров и нарушению липидного обмена в организме.

Для профилактики данного состояния, дневной рацион питания обогащают продуктами, содержащими кремний. К ним относят: нешлифованные крупы (рис, овес), семечки, орехи, бобовые, овощи, зелень, фрукты и ягоды. Кроме того, насытить организм микроэлементом можно при помощи питьевой воды, настоянной на кремнии.

Однако, помните, много – не всегда хорошо! Передозировка кремния в организме нарушает фосфорно–кальциевый обмен, способствует развитию мочекаменной болезни и поражения легких.

Источники

Малярчиков А. Д. – Кремень и человечество или Кремень вновь обретает силу // Москва, 1998 г. – 352 с.
Кремний – элемент жизни. Экология и медицина / Н. А. Семенова и др. – М.: Диля, 2008 г. – 448 c.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Автор статьи:

Извозчикова Нина Владиславовна

Специальность: инфекционист, гастроэнтеролог, пульмонолог.

Общий стаж: 35 лет.

Образование: 1975-1982, 1ММИ, сан-гиг, высшая квалификация, врач-инфекционист.

Другие статьи автора

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками: