Меню
Бесплатно
Регистрация
Главная  /  Всё про горло  /  Что такое макроэлементы и микроэлементы. Минеральные вещества

Что такое макроэлементы и микроэлементы. Минеральные вещества

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

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

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

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

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

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

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

НОРМЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ В МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВАХ, МАКРОЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ВЗРОСЛЫХ

Минерал Традиционные пищевые продукты * Физиологическая потребность для взрослых ** Верхний допустимый уровень потребления **
Кальций

Образование костной ткани, формирование зубов, процесс сверстывания крови, нервно - мышечная проводимость

 Возможные заболевания">Остеопороз, судороги (тетания) Молоко и молочные продукты 1000 мг, 1200 мг для лиц старше 60 лет 2500 мг
Фосфор

Элемент органических соединений, буферных растворов образование костной ткани, трансформация энергии

Нарушения роста, костные деформации, рахит, остеомаляция

 Молоко, молочные продукты, мясо, рыба 800 мг 1600 мг
Магний

Образование костной ткани, формирование зубов; нервно-мышечная проводимость; коэнзим (кофермент) в углеводном и белковом обменах; неотъемлемый компонент внутриклеточной жидкости

Апатия, зуд, мышечная дистрофия и судороги; заболевания желудочно-кишечного тракта, нарушение сердечного ритма

Крупы, рыба, соя, мясо, яйца, хлеб, бобовые, орехи, курага, брокколи, бананы

 400 мг 800 мг
Калий

Важнейший компонент внутриклеточной жидкости; кислотно-щелочное равновесие, мышечная деятельность; синтез белков и гликогена

Мышечная дистрофия, паралич мышц, нарушение передачи нервного импульса, сердечного ритма

 Бобовые, картофель, мясо, морская рыба, грибы, хлеб, яблоки, абрикосы, смородина, курага, изюм 2500 мг 3500 мг

НОРМЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ В МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВАХ, МИКРОЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ВЗРОСЛЫХ

Минерал Биологическое воздействие на организм Возможные заболевания при дефиците витаминов или минеральных веществ Традиционные пищевые продукты Нормы физиологической потребности * Верхний допустимый уровень **
Железо

В составе гемоглобина; в составе цитохромов, участников окислительных процессов в клетках

 Нарушение эритропоэза (образования эритроцитов), анемия, нарушение роста, истощение Мясо, печень, почки, яйцо, картофель, белые грибы, персики, абрикосы 10 мг (для мужчин) / 18 мг (для женщин) 20 мг (для мужчин) / 40 мг (для женщин)
Йод

Важнейший компонент гормонов щитовидной железы

Базедова болезнь, нарушение работы центральной нервной системы

Морская рыба, ламинария (морская капуста), молочные продукты, гречневая крупа, картофель, арония, грецкий орех восковой спелости, фейхоа.

 150 мкг 300 мкг
Фтор

Образование зубной эмали, костной ткани

 Нарушения роста; нарушения процесса минерализации Морская рыба, чай 4 мг 6 мг
Цинк

Компонент (кофактор) более чем ста ферментов; перенос двуокиси углерода; стабильность биологических мембран; заживление ран

Нарушение роста, плохое заживление ран, отсутствие аппетита, нарушение вкуса

 Мясо, рыба, устрицы, субпродукты, яйца, бобовые, семечки тыквенные, отруби пшеницы 12,0 мг 25 мг
Селен

Существенная часть ферментной системы - глутатион- пероксидазы, защищающей биологические мембраны от повреждающего действия свободных радикалов; функции щитовидной железы; иммунитет

Анемия, кардиомиопатия, нарушения роста и образование костной ткани

 Зерновые, морепродукты, печень, почки, сердце, чеснок 75 мкг (для мужчин) / 55 мкг (для женщин) 150 мкг
Медь

Механизмы ферментного катализа (биокатализа); перенос электронов; взаимодействие с железом

Крайне редко-анемия.

 Мясо, морепродукты, ореха, зерновые,какао, отруби 1,0 мг 3 мг
Марганец

Механизмы ферментного катализа (биокатализа)

Неизвестны

 Печень, крупы, фасоль, горох, гречиха, арахис, чай, кофе, зеленые листья овощей 2,0 мг 5 мг
Хром

Углеводный обмен

Изменение уровня глюкозы в крови

 Печень, сыр, бобы, горох, цельное зерно, перец черный 50 мкг 250 мкг
Молибден

Механизмы ферментного катализа (Биокатализа); перенос электронов

Крайне редко-нарушение обмена серосодержащих аминокислот; нарушения функций нервной системы

 Печень, почки, фасоль, горох, зеленые листовые овощи, дыня, абрикос, цельное коровье молоко 70 мкг 600 мкг
Кобальт

Входит в состав витамина В12 (кобаламин). Кобальт задействован при кроветворении, функциях нервной системы и печени, ферментативных реакциях.

B бoльшинcтвe cлучaeв недостаток кобальта нaблюдaeтcя у cпopтcмeнoв, вeгeтapиaнцeв, пpи зaбoлeвaнияx ЖKT, кpoвoпoтepяx и гeльминтoзax. Недостаток кобальта влияет на: уровень витамина В12, нормальное функционирование нервной системы, приводит к дистрофии костной ткани, поражению слизистой оболочки желудка и к нарушениям нормального функционирования печени.

 Печень, почки, рыба, яйца 10 мкг 30 мкг

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОТРЕБНОСТИ В МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВАХ ДЛЯ ЖЕНЩИН В ПЕРИОД БЕРЕМЕННОСТИ И КОРМЛЕНИЯ РЕБЕНКА

Минеральные вещества / показатели (в сут.) Беременные (2-я половина) Кормящие (1-6 мес.) Кормящие (7-12 мес.)
Кальций, мг 400
Фосфор, мг
Фтор 50 50
Железо, мг
Цинк, мг 3
Йод, мкг 140
Медь, мг 0,4 0,4
Марганец, мг 0,2 0,8
Селен, мкг

Нормы физиологических потребностей в минеральных веществах для детей и подростков Российской Федерации

Кальций, мг

Фосфор, мг

Магний, мг

Калий, мг

Натрий, мг

Хлориды, мг

Железо, мг

Селен, мг

Хром, мкг

Минеральные вещества / показатели
(в сут.)

Возрастные группы

от 1 года
до 2 лет

от 2 до
3 лет

от 3 до 7 лет

от 7 до 11 лет

от 11 до 14 лет

от 14 до 18 лет

мальчики

* - Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к продукции (товарам), подлежащей санитарноэпидемиологическому надзору (контролю) (с изменениями на 10 ноября 2015 года), Приложение 5, Величины суточного потребления пищевых и биологически активных веществ для взрослых в составе специализированных пищевых продуктов (СПП) и БАД к пище (энергетическая ценность 10000 кДж или 2300 ккал).

Макроэлементы – биологически значимые вещества, содержание которых в организме превышает 0,01%. По сути, эти соединения составляют плоть любых живых организмов. Без данных веществ невозможна органическая жизнь.

Макроэлементы – общая характеристика и функции

Эти вещества называются также макронутриентами, органогенными нутриентами и составляют важнейшую часть органических тел.

Существует обширная группа биогенных макроэлементов, из которых построены нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), протеины, липиды и жиры. К биогенным макроэлементам относятся:

  • Азот;
  • Кислород;
  • Водород;
  • Углерод.

Предметом рассмотрения данной статьи является другая группа макроэлементов, которые содержатся в организме в меньшем количестве, но также необходимы для полноценной жизнедеятельности и физиологических процессов.

К этим элементам относятся:

  • Фосфор;
  • Калий;
  • Магний;
  • Сера;
  • Кальций;
  • Натрий;
  • Хлор.
Макроэлементы присутствуют в теле человека и животных в основном в виде ионов и необходимы для строительства новых клеток тела; эти соединения участвуют в регуляции процессов кроветворения и гормональной деятельности. Государственными системами здравоохранения большинства стран введены нормативы содержания макроэлементов в здоровом рационе питания.

Совместно с микроэлементами макроэлементы образуют более широкое понятие – «минеральные вещества». Макроэлементы не являются источниками энергии, но входят в состав практически всех тканей и клеточных структур организма.

Основные макроэлементы и их роль в организме

Рассмотрим основные макроэлементы, физиологическое и их терапевтическое значение в организме человека.

Кальций

Кальций – важнейший микроэлемент организма. Он входит в состав мышечной, костной и нервной ткани.

Функции этого элемента многочисленны:

  • Формирование скелета;
  • Участие в процессе свертываемости крови;
  • Выработка гормонов, синтез ферментов и протеина;
  • Сокращение мышц и любая двигательная активность организма;
  • Участие в работе иммунной системы.

Последствия недостатка кальция также разнообразны: мышечные боли, остеопороз, ломкость ногтей, болезни зубов, тахикардия и аритмия, почечная и печеночная недостаточность, скачки артериального давления, раздражительность, утомляемость и депрессии.

При регулярном дефиците кальция у человека пропадает блеск в глазах, волосы становятся блеклыми, а цвет лица – нездоровым. Данный элемент не усваивается без витамина D , поэтому препараты кальция выпускают обычно в сочетании с этим витамином.

У кальция имеются «враги», которые способствуют активному высвобождению этого элемента из организма.

Эти «враги» - алкоголь, стрессы, противосудорожные лекарства, гиподинамия. Содержание кальция резко падает в организме женщины в период беременности.

Фосфор

Фосфор называют элементом человеческой энергетики и ума.

Данный макроэлемент входит в состав высокоэнергетических веществ и выполняет в организме топливную функцию. Фосфор содержится в костной, мышечной ткани и практически во всех внутренних средах организма.

Макроэлемент участвует , нервной системы, регулирует , влияет на укрепление костной ткани. Дефицит фосфора может вызвать остеопороз, проблемы с памятью, головные боли, мигрень.

Обмен фосфора влияет на обмен кальция и наоборот, поэтому в составе витаминно-минеральных комплексов, эти два элемента часто представлены совместно – в виде глицерофосфата кальция.

Калий

Калий необходимых для полноценного функционирования органов внутренней секреции, мышц, сосудистой системы, нервной ткани, клеток мозга, печени и почек.

Этот макроэлемент стимулирует накопление магния, что важно для стабильной работы сердечной мышцы. Калий также нормализует сердечный ритм, регулирует баланс крови, препятствует накоплению солей натрия сосудах, подставляет кислород в клетки мозга, способствует выведению токсинов из организма.

Совместно с натрием калий обеспечивает работу калий-натриевого насоса, за счет которого осуществляется сокращение и расслабление мышц.

Дефицит калия вызывает состояние гипокалиемии, которое выражается в нарушении работы сердца, мускулатуры, снижении умственной и физической активности. При недостатке элемента нарушается сон, снижается аппетит и иммунный статус организма, появляются кожные высыпания.

Магний

Магний играет роль кофермента во множестве обменных процессов, регулирует работу нервной системы, участвуют в формировании костной системы. Препараты магния оказывают седативный эффект при нервном возбуждении, стимулируют иммунную систему, нормализуют кишечные функции, работу мочевого пузыря и предстательной железы.

Недостаток магния вызывает мышечные судороги, спазмы, боли в животе, раздражительность и повышенную возбудимость. Дефицит Mg наблюдается при эпилепсии, гипертонии. Замечено, что введение солей магния пациентам с онкологическими заболеваниями замедляет развитие опухолей.

Сера

Сера весьма интересный макроэлемент, она отвечает за чистоту организма.

При дефиците серы в первую очередь страдает кожа: она приобретает нездоровый цвет, на ней появляются пятна, области шелушения и различные высыпания.

Натрий и хлор

Данные элементы объединены в одну группу по той причине, что в организм они поступают именно в сочетании друг с другом – в виде поваренной соли, формула которой – NaCl. Основой всех жидкостей организма, в том числе крови и желудочного сока, является слабо концентрированный солевой раствор.

Натрий выполняет функцию поддержания тонуса мышц, сосудистых стенок, обеспечивает проводимость нервных импульсов, регулирует водный баланс организма и состав крови.

Дефицит натрия часто встречается у вегетарианцев и людей, категорически не употребляющих поваренную соль. Временная недостаточность этого макроэлемента может быть вызвана приемом мочегонных препаратов, интенсивным потоотделением, большой кровопотерей. Критическое снижение уровня натрия в организме сопровождается мышечными судорогами, рвотой, аномальной сухостью кожи, резким снижением массы тела. Однако и повышенное количество натрия нежелательно и вызывает отечность тела, повышение АД.

Хлор также принимает участие в балансе крови и артериального давления. Помимо этого, он участвует в секреции соляной кислоты, обязательной для пищеварения. Случаи недостатка хлора в организме практически не встречаются, а избыток этого элемента не опасен для здоровья.

Роль макро, микроэлементов для человеческого организма велика. Ведь они принимают активное участие во многих жизненно важных процессах. На фоне дефицита того или иного элемента человек может столкнуться с появлением определенных заболеваний. Дабы избежать этого, необходимо понимать, для чего нужны макро и микроэлементы в человеческом организме, и какое их количество должно содержаться.

Значение микроэлементов в организме человека

Что такое макро и микроэлементы

Все полезные и необходимые для организма вещества попадают в него благодаря продуктам питания, биологическим добавкам, призванным устранить дефицит определенных веществ. Поэтому к своему рациону необходимо отнестись предельно внимательно.

Перед тем как приступить к изучению функций микро и макроэлементов необходимо понимать их определение.

А значение микроэлементов отличается от макро количественными показателями. Ведь в данном случае химические элементы содержатся преимущественно в достаточно малом количестве.

Жизненно важные макроэлементы

Для того чтобы организм функционировал и в его работе не происходили сбои необходимо позаботиться о регулярном достаточном поступлении в него необходимых макро и микроэлементов. Информацию относительного этого можно рассмотреть на примере таблиц. Первая таблица наглядно продемонстрирует, какая суточная норма употребления тех или иных элементов является оптимальной для человека, а также поможет определиться с выбором всевозможных источников.

Наименование макроэлемента Суточная норма Источники
Железо 10 – 15 мг Изделия, для приготовления которых была использована мука грубого помола, бобы, мясо, некоторые виды грибов.
Фтор 700 – 750 мг Молочные и мясные продукты, рыба.
Магний 300 – 350 мг Мучные изделия, бобы, овощи, имеющие зеленую кожуру.
Натрий 550 – 600 мг Соль
Калий 2000 мг Картофель, бобы, сушеные фрукты.
Кальций 1000 мг Молочная продукция.

Рекомендуемые нормы употребления макроэлементов, которые продемонстрировала первая таблица, необходимо соблюдать, ведь дисбаланс в их употреблении может привести к неожиданным последствиям. Вторая таблица поможет разобраться с необходимой нормой поступления в человеческий организм микроэлементов.
Наименование микроэлемента Суточная норма Источники
Марганец 2,5 – 5 мг Салат, бобы.
Молибден Не менее 50 мкг Бобы, злаки.
Хром Не менее 30 мкг Грибы, помидоры, молочные продукты.
Медь 1 – 2 мг Морская рыба, печень.
Селен 35 – 70 мг Мясная и рыбная продукция.
Фтор 3 – 3,8 мг Орехи, рыба.
Цинк 7 – 10 мг Злаковые, мясная и молочная продукция.
Кремний 5 – 15 мг Зелень, ягоды, зерновые.
Йод 150 – 200 мкг Яйца, рыба.

Данная таблица может быть использована в качестве наглядного примера и поможет сориентироваться при составлении меню. Таблица очень полезна и незаменима в случаях корректировки питания, вызванной возникновением заболеваний.

Роль химических элементов

Роль микроэлементов в организме человека, как и макроэлементов очень велика.

Многие люди даже не задумываются о том, что они принимают участие во многих обменных процессах, способствуют формированию и регулируют работу таких систем, как кровеносной, нервной.

Именно от химических элементов, которые содержит первая и вторая таблица, происходят значимые для жизни человека обменные процессы, к их числу можно отнести водно-солевой и кислотно-щелочной обмен. Это лишь небольшой перечень того, что получает человек.

Биологическая роль макроэлементов заключается в следующем:

  • Функции кальция заключаются в формировании костной ткани. Он принимает участие в формировании и росте зубов, отвечает за свертываемость крови. Если этот элемент не будет поступать в необходимом количестве, то привести такое изменение может к развитию рахита у детей, а также остеопороза, судорог.
  • Функции калия заключаются в том, что он обеспечивает водой клетки организма, а также принимает участие в кислотно-щелочном равновесии. Благодаря калию происходит синтез белка. Дефицит калия приводит к развитию многих заболеваний. К их числу можно отнести проблемы с желудком, в частности, гастрит, язва, сбой сердечного ритма, болезни почек, паралич.
  • Благодаря натрию удается держать на уровне осмотическое давление, кислотно-щелочной баланс. Ответственный натрий и за поставку нервного импульса. Недостаточное содержание натрия чревато развитием заболеваний. К их числу можно отнести судороги мышц, болезни, связанные с давлением.

Благодаря натрию удается держать на уровне осмотическое давление

  • Функции магния среди всех макроэлементов наиболее обширные. Он принимает участие в процессе формирования костей, зубов, отделении желчи, работе кишечника, стабилизации нервной системы, от него зависит слаженная работа сердца. Этот элемент входит в состав жидкости, содержащейся в клетках тела. Учитывая важность этого элемента, его дефицит не останется незамеченным, ведь осложнения, вызванные этим фактом, могут сказаться на желудочно-кишечном тракте, процессах отделения желчи, появлении аритмии. Человек ощущает хроническую усталость и нередко впадает в состояние депрессии, что может сказаться на нарушении сна.
  • Основной задачей фосфора является преобразование энергии, а также активное участие в формировании костной ткани. Лишив организм этого элемента можно столкнуться с некоторыми проблемами, например, нарушениями в формировании и росте кости, развитием остеопороза, депрессивного состояния. Дабы избежать всего этого, необходимо регулярно пополнять запасы фосфора.
  • Благодаря железу происходят окислительные процессы, ведь он входит в цитохромы. Нехватка железа может сказаться на замедлении роста, истощении организма, а также спровоцировать развитие анемии.

Благодаря железу происходят окислительные процессы

Биологическая роль химических элементов заключается в участии каждого из них в естественных процессах организма. Недостаточное их поступление может привести к сбою в работе всего организма. Роль микроэлементов для каждого человека неоценима, поэтому необходимо придерживаться суточной нормы их потребления, которую содержит приведенная выше таблица.

Так, микроэлементы в организме человека отвечают за следующее:

  • Йод необходим для щитовидки. Недостаточное его поступление приведет к проблемам с развитием нервной системы, гипотиреоза.
  • Такой элемент, как кремний, обеспечивает формирование костной ткани и мышц, а также входит в состав крови. Нехватка кремния может привести к чрезмерной слабости кости, в результате чего увеличивается вероятность получения травм. От дефицита страдает кишечник, желудок.
  • Цинк приводит к скорейшему заживлению ран, восстановлению травмированных участков кожи, входит в состав большинства ферментов. О его нехватке свидетельствует изменения вкуса, восстановления поврежденного участка кожи на протяжении длительного времени.

Цинк приводит к скорейшему заживлению ран

  • Роль фтора заключается в принятии участия в процессах формирования зубной эмали, костной ткани. Его нехватка приводит к поражению зубной эмали кариесом, затруднениям, возникшим в процессе минерализации.
  • Селен обеспечивает стойкую иммунную систему, принимает участие в функционировании щитовидки. Говорить о том, что в организме селен присутствует в недостающем количестве можно в случае, когда прослеживаются проблемы с ростом, формированием костной ткани, развивается анемия.
  • С помощью меди становится возможным перемещение электронов, ферментный катализ. Если содержание меди недостаточное, то может развиться анемия.
  • Хром принимает активное участие в обмене углеводов в организме. Его нехватка сказывается на изменении уровня сахара в крови, что нередко становится причиной развития диабета.

Хром принимает активное участие в обмене углеводов в организме

  • Молибден способствует переносу электронов. Без него возрастает вероятность поражения зубной эмали кариесом, появления нарушений со стороны нервной системы.
  • Роль магния заключается в принятии активного участия в механизме ферментного катализа.

Микро, макроэлементы, поступающие в организм вместе с продуктами, биологически активными добавками жизненно необходимы для человека, и свидетельствуют об их важности проблемы, заболевания, возникающие в результате их дефицита. Для того чтобы восстановить их баланс необходимо правильно подбирать питание, отдав предпочтение тем продуктам, которые содержат необходимый элемент.

Макроэлементы — это вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека. Они должны поступать с пищей в количестве от 25 граммов. Макроэлементы — это простые химические могут быть как металлы, так и неметаллы. Однако они необязательно должны поступать в организм в чистом виде. В большинстве случаев макро- и микроэлементы поступают с пищей в составе солей и других химических соединений.

Макроэлементы — это какие вещества?

В организм человека должно поступать 12 макроэлементов. Из них четыре называют биогенными, так как их количество в организме наибольшее. Такие макроэлементы — это основа жизни организмов. Из них состоят клетки.

Биогенные

К макроэлементам относятся:

  • углерод;
  • кислород;
  • азот;
  • водород.

Их называют биогенными, так как они являются основными составляющими живого организма и входят в состав почти всех органических веществ.

Другие макроэлементы

К макроэлементам относятся:

  • фосфор;
  • кальций;
  • магний;
  • хлор;
  • натрий;
  • калий;
  • сера.

Их количество в организме меньше, чем биогенных макроэлементов.

Что такое микроэлементы?

Микро- и макроэлементы отличаются тем, что микроэлементов организму необходимо меньше. Чрезмерное поступление их в организм оказывает негативное влияние. Однако и их недостаток также вызывает заболевания.

Вот список микроэлементов:

  • железо;
  • фтор;
  • медь;
  • марганец;
  • хром;
  • цинк;
  • алюминий;
  • ртуть;
  • свинец;
  • никель;
  • молибден;
  • селен;
  • кобальт.

Некоторые микроэлементы при превышении дозировки становятся чрезвычайно токсичными, например ртуть и кобальт.

Какую роль эти вещества выполняют в организме?

Рассмотрим функции, которые выполняют микроэлементы и макроэлементы.

Роль макроэлементов:


Функции, выполняемые некоторыми микроэлементами, до сих пор не до конца изучены, так как чем меньше элемента присутствует в организме, тем сложнее определить процессы, в которых он принимает участие.

Роль микроэлементов в организме:


Макроэлементы клетки и ее микроэлементы

Рассмотрим ее химический состав в таблице.

В какой еде есть нужные организму элементы?

Рассмотрим в таблице, в каких продуктах содержатся макро- и микроэлементы.

Элемент Продукты
Марганец Черника, орехи, смородина, бобы, овсянка, гречка, черный чай, отруби, морковь
Молибден Бобы, злаки, курятина, почки, печень
Медь Арахис, авокадо, соя, чечевица, моллюски, лосось, раки
Селен Орехи, бобы, морепродукты, брокколи, лук, капуста
Никель Орехи, злаки, брокколи, капуста
Фосфор Молоко, рыба, желток
Сера Яйца, молоко, рыба, мясо, орехи, чеснок, бобы
Цинк Семечки подсолнечника и кунжута, ягнятина, сельдь, бобы, яйца
Хром

Дрожжи, говядина, помидоры, сыр, кукуруза, яйца, яблоки, телячья печень
Железо

Абрикосы, персики, черника, яблоки, бобы, шпинат, кукуруза, гречка, овсянка, печень, пшеница, орехи
Фтор

Растительные продукты
Йод

Морская капуста, рыба
Калий

Курага, миндаль, фундук, изюм, фасоль, арахис, чернослив, горох, морская капуста, картошка, горчица, кедровые орешки, грецкие орехи
Хлор

Рыба (камбала, тунец, карась, мойва, скумбрия, хек и др.), яйца, рис, горох, гречка, соль
Кальций

Молокопродукты, горчица, орехи, овсянка, горох
Натрий Рыба, морская капуста, яйца
Алюминий Почти во всех продуктах

Теперь вы знаете практически все о макро- и микроэлементах.


Видеоурок 2: Строение, свойства и функции органических соединений Понятие о биополимерах

Лекция: Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ

Химический состав клетки

Обнаружено, что в клетках живых организмов постоянно содержатся в виде нерастворимых соединений и ионов около 80 химических элементов. Все они подразделяются на 2 большие группы по своей концентрации:

    макроэлементы, содержание которых не ниже 0,01%;

    микроэлементы – концентрация, которых составляет меньше 0,01%.

В любой клетке содержание микроэлементов составляет менее 1%, макроэлементов соответственно -- больше 99%.

Макроэлементы:

    Натрий, калий и хлор – обеспечивают многие биологические процессы – тургор (внутреннее клеточное давление), появление нервных электрических импульсов.

    Азот, кислород, водород, углерод. Это основные компоненты клетки.

    Фосфор и сера – важные компоненты пептидов (белков) и нуклеиновых кислот.

    Кальций – основа любых скелетных образований – зубов, костей, раковин, клеточных стенок. Также, участвует в сокращении мышц и свертывании крови.

    Магний – компонент хлорофилла. Участвует в синтезе белков.

    Железо – компонент гемоглобина, участвует в фотосинтезе, определяет работоспособность ферментов.

Микроэлементы содержатся в очень низких концентрациях, важны для физиологических процессов:

    Цинк – компонент инсулина;

    Медь – участвует в фотосинтезе и дыхании;

    Кобальт – компонент витамина В12;

    Йод – участвует в регуляции обмена веществ. Он является важным компонентом гормонов щитовидной железы;

    Фтор – компонент зубной эмали.

Нарушение баланса концентрации микро и макроэлементов приводит к нарушениям метаболизма, развитию хронических болезней. Недостаток кальция – причина рахита, железа – анемия, азота – дефицит протеинов, йода – снижение интенсивности метаболитических процессов.

Расмотрим связь органических и неорганических веществ в клетке, их строение и функции.

В клетках содержится огромное количество микро и макромолекул, относящихся к разным химическим классам.

Неорганические вещества клетки

Вода . От общей массы живого организма она составляет наибольший процент – 50-90% и принимает участие практически во всех процессах жизнедеятельности:

    терморегуляции;

    капиллярных процессах, так как является универсальным полярным растворителем, влияет на свойства межтканевой жидкости, интенсивности обмена веществ. По отношению к воде все химические соединения делятся на гидрофильные (растворимые) и липофильные (растворимые в жирах).

От концентрации ее в клетке зависит интенсивность обмена веществ – чем больше воды, тем быстрее происходят процессы. Потеря 12% воды человеческим организмом – требует восстановления под наблюдением врача, при потере 20% – наступает смерть.

Минеральные соли. Содержатся в живых системах в растворенном виде (диссоциировав на ионы) и нерастворенном. Растворенные соли участвуют в:

    переносе веществ сквозь мембрану. Катионы металлов обеспечивают «калиево-натриевый насос», изменяя осмотическое давление клетки. Из-за этого вода с растворенными в ней веществами устремляется в клетку либо покидает ее, унося ненужные;

    формировании нервных импульсов, имеющих электрохимическую природу;

    сокращении мышц;

    свертывании крови;

    входят в состав белков;

    фосфат-ион – компонент нуклеиновых кислот и АТФ;

    карбонат-ион – поддерживает Ph в цитоплазме.

Нерастворимые соли в виде цельных молекул образуют структуры панцирей, раковин, костей, зубов.

Органические вещества клетки


Общая черта органических веществ – наличие углеродной скелетной цепи. Это биополимеры и небольшие молекулы простой структуры.

Основные классы, имеющиеся в живых организмах:

Углеводы . В клетках присутствуют различные их виды -- простые сахара и нерастворимые полимеры (целлюлоза). В процентном отношении доля их в сухом веществе растений -- до 80%, животных – 20%. Они играют важную роль в жизнеобеспечении клеток:

    Фруктоза и глюкоза (моносахара) – быстро усваиваются организмом, включаются в метаболизм, являются источником энергии.

    Рибоза и дезоксирибоза (моносахара) – один из трех основных компонентов состава ДНК и РНК.

    Лактоза (относится к дисахарам) – синтезируется животным организмом, входит в состав молока млекопитающих.

    Сахароза (дисахарид) – источник энергии, образуется в растениях.

    Мальтоза (дисахарид) – обеспечивает прорастание семян.

Также, простые сахара выполняют и другие функции: сигнальную, защитную, транспортную.
Полимерные углеводы – это растворимый в воде гликоген, а также нерастворимые целлюлоза, хитин, крахмал. Они играют важную роль в метаболизме, осуществляют структурную, запасающую, защитную функции.

Липиды или жиры. Они нерастворимы в воде, но хорошо смешиваются между собой и растворяются в неполярных жидкостях (не имеющих в составе кислород, например – керосин или циклические углеводороды относятся к неполярным растворителям). Липиды необходимы в организме для обеспечения его энергией – при их окислении образуется энергия и вода. Жиры очень энергоэффективны – с помощью выделяющихся при окислении 39 кДж на грамм можно поднять груз весом в 4 тонны на высоту в 1 м. Также, жир обеспечивает защитную и теплоизоляционную функцию – у животных толстый его слой способствует сохранению тепла в холодный сезон. Жироподобные вещества предохраняют от намокания перья водоплавающих птиц, обеспечивают здоровый лоснящийся вид и упругость шерсти животных, выполняют покровную функцию у листьев растений. Некоторые гормоны имеют липиднуюструктуру. Жиры входят в основу структуры мембран.


Белки или протеины являются гетерополимерами биогенной структуры. Они состоят из аминокислот, структурными единицами которых являются: аминогруппа, радикал, и карбоксильная группа. Свойства аминокислот и их отличия друг от друга определяют радикалы. За счет амфотерных свойств – могут образовывать между собой связи. Белок может состоять из нескольких или сотен аминокислот. Всего в структуру белков входят 20 аминокислот, их комбинации определяют разнообразие форм и свойств протеинов. Около десятка аминокислот относятся к незаменимым – они не синтезируются в животном организме и их поступление обеспечивается за счет растительной пищи. В ЖКТ белки расщепляются на отдельные мономеры, используемые для синтеза собственных белков.

Структурные особенности белков:

    первичная структура – аминокислотная цепочка;

    вторичная – скрученная в спираль цепочка, где образуются между витками водородные связи;

    третичная – спираль или несколько их, свернутые в глобулу и соединенные слабыми связями;

    четвертичная существует не у всех белков. Это несколько глобул, соединенных нековалентными связями.

Прочность структур может нарушаться, а затем восстанавливаться, при этом белок временно теряет свои характерные свойства и биологическую активность. Необратимым является только разрушение первичной структуры.

Белки выполняют в клетке множество функций:

    ускорение химических реакций (ферментативная или каталитическая функция, причем каждый из них отвечает за конкретную единственную реакцию);
    транспортная – перенос ионов, кислорода, жирных кислот сквозь клеточные мембраны;

    защитная – такие белки крови как фибрин и фибриноген, присутствуют в плазме крови в неактивном виде,в месте ранений под действием кислорода образуют тромбы. Антитела -- обеспечивают иммунитет.

    структурная – пептиды входят частично или являются основой клеточных мембран, сухожилий и других соединительных тканей, волос, шерсти, копыт и ногтей, крыльев и внешних покровов. Актин и миозин обеспечивают сократительную активность мышц;

    регуляторная – белки-гормоны обеспечивают гуморальную регуляцию;
    энергетическая – во время отсутствия питательных веществ организм начинает расщеплять собственные белки, нарушая процесс собственной жизнедеятельности. Именно поэтому после длительного голода организм не всегда может восстановиться без врачебной помощи.

Нуклеиновые кислоты. Их существует 2 – ДНК и РНК. РНК бывает нескольких видов – информационная, транспортная, рибосомная. Открыты щвейцарцем Ф. Фишером в конце 19-го века.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота. Содержится в ядре, пластидах и митохондриях. Структурно является линейным полимером, образующим двойную спираль из комплементарных цепочек нуклеотидов. Представление о ее пространственной структуре было создано в в 1953 г американцами Д. Уотсоном и Ф. Криком.

Мономерные ее единицы --нуклеотиды, имеющие принципиально общую структуру из:

    фосфат-группы;

    дезоксирибозы;

    азотистого основания (принадлежащие к группе пуриновых – аденин, гуанин, пиримидиновых – тимин и цитозин.)

В структуре полимерной молекулы нуклеотиды объединены попарно и комплементарно, что обусловлено разным количеством водородных связей: аденин+тимин – две, гуанин+цитозин – водородных связей три.

Порядок расположения нуклеотидов кодирует структурные последовательности аминокислот белковых молекул. Мутацией называются изменения порядка нуклеотидов, так как будут кодироваться белковые молекулы другой структуры.

РНК – рибонуклеиновая кислота. Структурными особенностями ее отличия от ДНК являются:

    вместо тиминового нуклеотида – урациловый;

    рибоза вместо дезоксирибозы.

Транспортная РНК – это полимерная цепочка, которая в плоскости свернута в виде листочка клевера, основной ее функцией является доставка аминокислоты к рибосомам.

Матричная (информационная) РНК постоянно образуется в ядре, комплементарно какому-либо участку ДНК. Это -- структурная матрица, на основе ее строения на рибосоме будет собираться белковая молекула. От всего содержания молекул РНК этот тип составляет 5%.

Рибосомная – отвечает за процесс составления молекулы белка. Синтезируется на ядрышке. Ее в клетке 85%.

АТФ – аденозинтрифосфорная кислота. Это нуклеотид, содержащий:

    3 остатка фосфорной кислоты;

В результате каскадных химических процессов дыхания синтезируется в митохондриях. Основная функция – энергетическая, одна химическая связь в ней содержит почти столько же энергии, сколько получается при окислении 1 г жира.