«Химические элементы в организме человека»

Цель работы: изучить, какие химические элементы входят в состав организма человека и какое их количество необходимо для его нормального функционирования.

Содержание Макроэлементы Кальций Натрий и калий Микроэлементы Железо Гемоглобин Оксигемоглобин Карбоксигемоглобин Миоглобин Медь Цинк Кремний Селен Мышьяк Хлор и бром Фтор Йод Вывод

Макроэлементы К макроэлементам относятся K, Na, Ca, Cl. Например, при весе человека 70 кг, в нём содержится (в граммах ): кальция – 1700, калия – 250, натрия– 70.

Кальций Содержится в костях в виде гидроксофосфат кальция – Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2. Его суточное потребление составляет для взрослого человека мг. Падение уровня кальция в крови приводит к усилению внутренней секреции околощитовидных желез (сопровождается увеличением поступления кальция в кровь). Наоборот, повышение содержания кальция в крови вызывает резкое повышение возбудимости центральной нервной системы, что сопровождается приступами судорог и может привести к смерти. В молоке содержится довольно много кальция

Биологическая роль: необходим для процессов кроветворения, обмена веществ; способствует уменьшению проницаемости сосудов; участвует в формировании костей скелета; оказывает противовоспалительное действие. Токсическое действие: при избытке возникает цистит; страдают органы дыхания; снижается возбудимость ЦНС и обонятельного анализатора; при недостатке развивается у детей рахит, происходит нарушение роста костей скелета; возникают различные заболевания зубов.

Натрий и калий Натрий и калий функционируют в паре. Скорость диффузии ионов Na +, и K + через мембрану в покое мала, разность их концентрации вне клетки и внутри должна была выровняться, если бы в клетке не существовало натрий – калиевого насоса, который обеспечивает выведение из протоплазмы проникающих в неё ионов натрия и введение ионов калия. Источником энергии для работы насоса является расщепление фосфорных соединений – АТФ, которое происходит под влиянием фермента – аденозинтрифосфатазы. Торможение активности этого фермента приводит к нарушению работы насоса. По мере старения организма градиент концентрации ионов калия и натрия на границе клеток падает, а при наступление смерти выравнивается. Соль - NaCl

Биологическая роль: поддерживает нормальную возбудимость мышечных клеток; участвует в сохранении кислотно–основного баланса в организме; удерживает воду в организме. Токсическое действие: избыток ионов натрия приводит к нарушению водного баланса; происходит сгущение крови; наблюдается дисфункция почек; недостаток приводит к общему нарушению обмена веществ.

Микроэлементы К ним относятся 22 химических элемента, обязательно присутствующих в организме человека. Большинство из них металлы, а из металлов основным является железо.

Железо Несмотря на то, что содержание железа в человеке массой 70 кг не превышает 5 г и суточное потребление 10 – 15мг, оно играет особую роль в жизнедеятельности организма. Концентрация железа регулируется исключительно его поглощением, а не выделением. В организме взрослого человека около 65% железа содержится в гемоглобине и миоглобине, а большая часть остального железа запасается в специальных белках (ферритине и гемосидерине), и только очень небольшая часть находится в различных ферментах.

Гемоглобин Выполняет в организме важную роль переносчика кислорода и принимает участие в транспорте углекислоты. Кровь взрослых людей содержит в среднем около 14 – 15% гемоглобина. Гемоглобин представляет собой сложное химическое соединение (мол. масса ). Он состоит из белка глобина и четырёх молекул гема. Молекула гема, содержащая атом железа, обладает способностью присоединять и отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа, к которому присоединяется кислород, не изменяется, т.е. железо остаётся двухвалентным.

Оксигемоглобин Несколько отличается по цвету от гемоглобина, поэтому артериальная кровь, содержащая оксигемоглобин, имеет ярко-алый цвет – он тем более яркий, чем полнее произошло насыщение крови кислородом. Венозная кровь, содержащая большое количество восстановленного гемоглобина, имеет тёмно- вишнёвый цвет.

Карбоксигемоглобин Представляет собой соединение гемоглобина с угарным газом. Это соединение примерно в 150 – 300 раз прочнее, чем соединение гемоглобина с кислородом. Поэтому примесь даже 0,1% угарного газа во вдыхаемом воздухе ведёт к тому, что 80% гемоглобина оказываются связанными с оксидом углерода (II) и не присоединяют кислород, что является опасным для жизни.

Миоглобин В скелетной и сердечной мышце находится миоглобин. Он способен связывать до 14% общего количества кислорода в организме. Это его свойство играет важную роль в снабжении кислородом работающих мышц. Если при сокращении мышцы кровеносные капилляры её сжимаются и кровоток в некоторых участках мышцы прекращается, в течение некоторого времени сохраняется снабжение мышечных волокон кислородом.

Трансферрин Трансферрин – класс железосвязывающих молекул. Наиболее изученный – трансферрин сыворотки – является транспортным белком, переносящим железо из обломков гемоглобина селезёнки и печени в костный мозг, где на специальных его участках вновь синтезируется гемоглобин. Эффективен как транспортный белок. Высокая устойчивость комплекса железа с трансферрином делает его отличным переносчиком, но зато и выдвигает проблему высвобождения железа из комплекса.

Медь Значительная часть меди находится в форме церулоплазмина. Содержание меди в организме варьируется от 100 до 150 мг с наибольшей концентрацией в стволе мозга. Недостаток в организме приводит патологическому росту костей, дефектам в соединительных тканях. Избыточное количество меди в организме также неблагоприятно и ведет к развитию тяжелых заболеваний. При болезни Вильсона содержание меди увеличивается в 100 раз. Медь обнаруживается во многих тканях, но особенно её много в печени, почках и мозге. Повышение меди в крови встречается при таких заболеваниях, как лейкемия, лимфома, ревматоидный артрит, цирроз, нефрит. В морепродуктах очень высокое содержание меди

Цинк В среднем в организме находится около 3 г цинка, а его суточное потребление составляет 15 мг. Дефицит цинка у человека выражается в потере аппетита, нарушении в скелете и оволосении, повреждении кожи, замедлении полового созревания. Важную роль цинк играет в заживлении ран. При дефиците цинка этот процесс идёт медленно в следствии снижения синтеза белка коллагена. Устрицы очень богаты цинком

Кремний Кремний нужен для роста и развития скелета. Недостаток кремния приводит к нарушению структуры костей и соединительной ткани. Кремний присутствует в тех участках кости, где происходит активная кальцинация, например в костеобразующих клетках, остеобластах. С возрастом концентрация кремния в клетках падает. О том, в каких процессах участвует кремний в живых системах, известно мало.

Селен Недостаток селена вызывает гибель клеток мышц и приводит к мускульной и сердечной недостаточности. Способен предохранять от отравления ртутью. Гораздо менее известен тот факт, что существует корреляция между высоким содержанием селена в рационе и низкой смертностью от рака. Селен входит в рацион человека в количестве 55 – 110 мг в год, а концентрация селена в крови составляет 0,09 – 0,29 мкг/см 3. При приёме внутрь селен концентрируется в печени и почках.

Содержит 69% жиров, 13% белков и 18% углеводов. Он очень калорийный, но это единственный в мире продукт, который содержит почти все необходимые организму минеральные вещества и микроэлементы. Два ореха восполняют дневную норму селена. Он снижает уровень вредного холестерина, нормализует уровень сахара и помогает переносить стресс. Бразильский орех

Мышьяк Несмотря на хорошо известные токсические действия мышьяка и его соединений, имеются достоверные данные, согласно которым недостаток мышьяка приводит к снижению рождаемости и угнетению роста, а добавление в пищу арсенита натрия привело к увеличению скорости роста у человека.

Хлор и бром Хлор распространён чрезвычайно широко, он способен проходить сквозь мембрану и играет важную роль в поддержании осмотического равновесия. Хлор присутствует в желудочном соке в виде соляной кислоты. Концентрация соляной кислоты в желудочном соке человека равна 0,4-0,5%. По поводу роли брома как микроэлемента существуют некоторые сомнения, хотя достоверно известно его седативное действие. В человеческом теле средняя концентрация брома составляет около 3,7 мг/кг, большая часть его сосредоточена в мозге, печени, крови и почках.

Фтор Для нормального роста фтор совершенно необходим, и его недостаток приводит к анемии. Большое внимание было уделено метаболизму фтора в связи с проблемой кариеса зубов, так как фтор предохраняет зубы от кариеса. Чрезмерное поглощение фторидов приводит к фторозу. Фтороз приводит к нарушениям в работе щитовидной железы, угнетению роста и поражению почек. Длительное воздействие фтора на организм приводит к минерализации тела. В итоге деформируются кости. Зеленый чай

Йод Йод участвует в метаболизме щитовидной железы и присущих ей гормонах. В настоящее время считают, что ведущую роль йод играет только в деятельности щитовидной железы. Недостаток йода приводит к слабости, пожелтению кожи, возникновению ощущения холода и сухости. Особенно сильно это отражается на здоровье детей – они отстают в физическом и умственном развитии.

Выводы Неорганические соединения, составляющие только 6% от общего веса человека, являются незаменимыми веществами, обеспечивающими гомеостаз организма. Все химические элементы делятся на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Любое изменение содержания химических веществ как в сторону увеличения так и в сторону уменьшения ведёт к нарушению обмена веществ.