Содержание

Макроэлементы — это вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека. Они должны поступать с пищей в количестве от 25 граммов. Макроэлементы — это простые химические вещества. Это 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:

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

Другие макроэлементы

К макроэлементам относятся:

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:

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.

  • Фосфор. Входит в состав нуклеиновых кислот и протеинов, а также солей, из которых формируются кости и зубы.
  • Кальций. Входит в состав костей, а также зубов. Кроме того, необходим для сокращения мышц. Из кальция также состоят раковины моллюсков.
  • Магний. Входит в состав хлорофилла, который обеспечивает фотосинтез у растений. В организме животных участвует в синтезе белка.
  • Хлор. Его ионы участвуют в процессе возбуждения клеток.
  • Натрий. Выполняет ту же функцию, что и хлор.
  • Калий. Обеспечивает удержание нужной воды в клетке. Участвует в процессах возбуждения клетки, а также необходим для функционирования ферментов.
  • Сера. Являются составляющей нуклеиновых кислот и белков.

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:

  • Железо. Участвует в процессе дыхания и фотосинтеза. Входит в состав белка гемоглобина, который транспортирует кислород.
  • Фтор. Является одной из составляющих эмали зубов.
  • Медь. Принимает участие в фотосинтезе и дыхании.
  • Марганец. Обеспечивает функционирование нервной системы.
  • Хром. Участвует в регуляции углеводного обмена и регулирует уровень сахара в крови. Кроме того, может замещать собой йод.
  • Цинк. Является компонентом инсулина — гормона, необходимого для превращения глюкозы в гликоген.
  • Алюминий. Участвует в процессе регенерации — восстановления тканей.
  • Ртуть. Является компонентом некоторых биологически активных веществ. Ее роль в организме человека до конца не изучена.
  • Свинец. Регулирует содержание гемоглобина в крови. Активирует некоторые ферменты. Участвует в обмене веществ. Стимулирует деление клеток.
  • Никель. Участвует в процессах кроветворения и синтеза организмом гормонов. Активизирует действие гормона инсулина и угнетает действие адреналина.
  • Йод. Обеспечивает нормальное функционирование щитовидной железы. Необходим для синтеза тиреоидных гормонов.
  • Молибден. Выводит из организма свободные радикалы. Участвует в синтезе аминокислот. Выводит из организма излишки железа, задерживает фтор.
  • Селен. Способствует усвоению йода, является компонентом биологически активных веществ, входит в состав сердца, поперечно-полосатой мускулатуры.

Макроэлементы клетки и ее микроэлементы

Рассмотрим ее химический состав в таблице.

Элементарный состав клетки

Элемент Процентное содержание в клетке
Кислород 65-75
Углерод 15-18
Азот 1,5-3
Водород 8-10
Сера 0,4-0,5
Фосфор 0,2-1
Калий 0,15-0,4
Хлор 0,05-0,1
Кальций 0,04-2
Магний 0,02-0,03
Натрий 0,02-0,03
Железо 0,01-0,015
Другие до 0,1 в общей сложности

Мы рассмотрели химический состав клетки на уровне элементов, но стоит учесть, что они, естественно, не содержатся в ней в чистом виде, а объединяются в органические и неорганические химические элементы.

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

Морская капуста, рыба

Калий

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

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.

Биологически значимые элементы (в противоположность биологически инертным элементам) — химические элементы, необходимые живым организмам для обеспечения нормальной жизнедеятельности.

Элементы, обеспечивающие жизнедеятельность организма, классифицируют по разным признакам — содержанию в организме, степени необходимости, биологической роли, тканевой специфичности и др [1] . По содержанию в теле человека и других млекопитающих элементы делят на

  • макроэлементы (более 0,01 %);
  • микроэлементы (от 10 −6 % до 0,01 %);
  • ультрамикроэлементы (менее 10 −6 %) [1][2] .

Некоторые авторы проводят границы между этими типами по другим значениям концентрации [3] [4] . Иногда ультрамикроэлементы не отделяют от микроэлементов [3] .

Содержание

Макроэлементы [ править | править код ]

Эти элементы слагают основу плоти живых организмов.

Органогенные элементы [ править | править код ]

Бо́льшую долю массы клетки составляют 4 элемента [5] (указано их содержание в теле человека) [6] :

Эти макроэлементы называют органогенными элементами [комм. 1] или макронутриентами (англ. macronutrient ) [комм. 2] . Преимущественно из них построены белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и многие другие органические вещества. Иногда эти четыре элемента обозначают акронимом CHNO, состоящим из их обозначений в таблице Менделеева.

Другие макроэлементы [ править | править код ]

Ниже перечислены другие макроэлементы [1] и их содержание в теле человека [6] .

Микроэлементы [ править | править код ]

Термин «микроэлементы» получил особое распространение в медицинской, биологической и сельскохозяйственной научной литературе в середине XX века. В частности, для агрономов стало очевидным, что даже достаточное количество «макроэлементов» в удобрениях (троица NPK — азот, фосфор, калий) не обеспечивает нормального развития растений.

Содержание микроэлементов в организме мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Поддержание их содержания в тканях на физиологическом уровне необходимо для поддержания постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма.

Основные микроэлементы [ править | править код ]

Необходимыми для жизнедеятельности растений, животных и человека считаются более 30 микроэлементов. Среди них (в алфавитном порядке):

Чем меньше концентрация элемента в организме, тем труднее установить его биологическую роль, идентифицировать соединения, в образовании которых он принимает участие. К числу несомненно важных относят бор, ванадий, кремний и др.

Биогенные элементы [ править | править код ]

Биогенными называют все элементы, постоянно присутствующие в живых организмах и играющие какую-либо биологическую роль, в первую очередь C, O, H, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Na, Cl [10] .

Совместимость [ править | править код ]

При усвоении организмом витаминов, микроэлементов и макроэлементов возможен антагонизм (отрицательное взаимодействие) или синергизм (положительное взаимодействие) между разными компонентами.

Недостаток минеральных веществ в организме [ править | править код ]

Основные причины, вызывающие недостаток минеральных веществ:

  • Неправильное или однообразное питание, некачественная питьевая вода.
  • Геологические особенности различных регионов Земли — эндемические (неблагоприятные) районы (см. Эндемические заболевания).
  • Большая потеря минеральных веществ по причине кровотечений, болезнь Крона, язвенный колит.
  • Употребление алкоголя и некоторых лекарственных средств, связывающих или вызывающих потерю микроэлементов.

Использование термина «минерал» по отношению к биологически значимым элементам [ править | править код ]

Микро- и макроэлементы попадают в организм главным образом с пищей. Для их обозначения в английском языке существует термин Dietary mineral.

В конце XX века российские производители некоторых лекарственных препаратов и биологически активных добавок стали использовать для обозначения макро- и микроэлементов термин «минерал». С научной точки зрения такое употребление этого термина является неправильным, так как он означает только геологическое природное тело с кристаллической структурой. Тем не менее производители т. н. «биологических добавок» стали называть свою продукцию витаминно-минеральными комплексами, имея в виду минеральные добавки к витаминам.

Макроэлементы – неорганические вещества, которые находятся в клетках живых организмов в больших количествах. Именно макроэлементы были изначально выявлены учеными в крови, лимфе и прочих жидкостях млекопитающих. Вместе с ними исследователям удалось выявить микро- и ультрамикроэлементы, которые не менее важны для жизнедеятельности.

Сложные опыты позволили понять, как взаимодействуют вещества между собой и какое влияние оказывают они и их совокупности на живые организмы. Наиболее просто увидеть признаки нехватки или избытка макроэлементов на огородных растениях, ведь цикл их жизни намного короче, чем жизнь млекопитающего.

Человек, испытывающий недостаток или избыток веществ на протяжении длительного времени, страдает не менее сильно. Вследствие нарушения гармонии люди не только теряют здоровье и внешнюю привлекательность, но и рано стареют на клеточном уровне.

Что такое макроэлементы?

Макроэлементы (следуя определению из курса биологии) – это важнейшие вещества неорганического происхождения, которые находятся в клетках живых организмов. Попадают они туда извне, ведь организмы не умеют воспроизводить их самостоятельно, как, например, некоторые витамины.

Макроэлементы люди часто называют минералами. Хотя на самом деле далеко не все вещества имеют структуру камня. Всего наукой выделено одиннадцать веществ, причисленных к этой группе. Среди них есть как металлы, так и газы. К макроэлементам, согласно классификации таблицы Менделеева, преимущественно относятся щелочные и щелочно-земельные металлы.

Чем макроэлементы отличаются от микроэлементов? Количеством, которое находится в клетках живого организма. Макрочастички являются строительным материалом, а их микро-соседи помогают поддерживать общее равновесие и вместе с витаминами обеспечивают нормальное накопление и распределение запасов.

Полный список и основные характеристики свойств

Полный список и основные характеристики свойств макроэлементов представлен в таблице ниже.

Буквенное обозначение (латиница)

Свойства и характеристики

Твердое вещество. В природе встречается в виде мягкого металла. Легко рассыпается и растворяется в воде, не образуя при этом видимого невооруженным глазом осадка.

Твердое вещество. Легко вступает в химические реакции, поэтому найти его в природе в чистом виде без примесей невозможно. Является одним из наиболее распространенных химических элементов и обнаруживается в земной коре. © https://ydoo.info/makroelementy.htmlВ организме человека на долю вещества приходится около двух процентов от общего числа минералов.

Твердое вещество. Металл, легко поддающийся нагреванию. В естественном виде кусочки вещества имеют серебристый оттенок. В природе находится преимущественно в виде солей. В человеческий организм поступает в растворах.

Газ. Не имеет цвета и запаха. Легко воспламеняется и отдает энергию. Является составной частью воды – основного источника жизни человека, животных и растений. Именно в воде попадает в клетки организмов и помогает поддерживать в них баланс.

Вещество не стойкое и в природе существует в нескольких формах. Ученые выделяют углерод аморфный и кристаллический. Наиболее известные вещества, в составе которых находится углерод, – это алмаз и графит. В соединении с кислородом образует углекислый газ – продукт, образующийся в процессе жизнедеятельности клеток теплокровных организмов. Круговорот веществ в природе устроен так, что растения «забирают» и утилизируют углерод.

Газ. Как и кислород, не имеет запаха. Вещество прозрачное. Присутствует в воде и воздухе, кроме того, ученые определили то, что именно водород является основным материалом во Вселенной.

Газообразное вещество, но только при нормальных условиях. Азот является составной частью аммиака, а в жидком состоянии имеет способности замораживать клетки.

Твердое вещество. Данное вещество очень активно, поэтому легко вступает в реакции. Наиболее известный всем источник натрия – каменная соль. В природе также встречается в составе полевых шпатов.

Порошкообразное вещество. Минерал имеет неприятный запах, но последний выделяется только при проведении реакций. По внешнему виду сера напоминает пчелиный воск. Макроэлемент поступает в организм в виде солей и их производных – кислот.

Твердое вещество. Широко распространено в природе, так как минерал проявляет высокую химическую активность и легко соединяется с прочими веществами. В организм человека поступает в ионной форме.

Газ. При нормальных условиях вещество ядовито, так как действует паралитически на клетки живых организмов. Легко вступает в реакции и образует соли под названием хлориды. Именно в таком виде поступает с пищей в желудок человека.

Многие характеристики макроэлементов по сей день остаются неизученными. Новые данные исследователи получают каждый день, благодаря чему удается выяснить работу веществ в клетках живых организмов более детально.

Классификация

Классифицировать все макронутриенты можно по такому признаку, как биогенность (органогенность). Этот научный термин на простом и понятном языке отождествляется со словом «содержание».

Наиболее значимыми веществами (имеющими наибольший удельный вес) в клетках живого организма являются 4 газа:

Если совокупность всех вышеперечисленных веществ принять за единицу, то примерные концентрации их в организме человека составят пропорцию 64:18:10:8 соответственно.

К прочим макроэлементам, входящим в состав абсолютно всех живых клеток, относятся:

Из перечисленных выше больше всего ученым удалось выявить в клетках ионов кальция и фосфора, а меньше всего обнаружено магния. Вес абсолютно всех макроэлементов в организме человека выражается в граммах, тогда как вес микро- и ультрамикроэлементов считается в миллиграммах и микрограммах.

Следует сказать о том, что некоторое время к макроэлементам относили и железо, но в настоящее время вещество причисляют к микроэлементам. В некоторых источниках в перечень наиболее значимых по критерию биогенности входят не 4, а 6 веществ. К уже описанной группе причисляют серу и фосфор. Данное разделение актуально по причине того, что фосфор является составной частью скелета, а сера чрезвычайно важна для воспроизводства аминокислот.

Все макро- и микроэлементы в организме здорового человека находятся в сбалансированном количестве, а любое отклонение от нормальных значений в большую или меньшую сторону оказывает неблагоприятное влияние на здоровье человека.

Роль в человеческом организме

Роль макроэлементов в человеческом организме сводится к обеспечению главных процессов жизнедеятельности:

  • дыхания;
  • кроветворения;
  • поддержания целостности покровов и костных тканей.

Более подробно роль всех макроэлементов в организмах теплокровных животных и людей описана в таблице:

Характеристики и основная работа в организме человека

Наибольшее количество его содержится в костной ткани. Именно кальций отвечает за крепость костей и правильную работу опорно-двигательного аппарата.

Обнаруживается в нервных клетках. Именно магний позволяет оптимизировать проводимость и отвечает за правильную передачу сигналов из головного мозга к прочим системам и органам.

Необходим для дыхания клеток и поддержания водного баланса в организме. По подсчетам ученых, в человеческом организме кислород является одним из наиболее потребляемых и расходуемых веществ.

Является побочным продуктом, образуемым в процессе дыхания. Вступает в сложные реакции с другими неорганическими веществами и участвует в делении клеток.

В организм человека попадает с водой и из воздуха. Сам по себе не имеет ценности для клеток, но благодаря тому, что вещество вступает в реакции с прочими жизненно необходимыми веществами, образуются сложные органические соединения, такие как белки, жиры и углеводы. Кроме того, вещество участвует в образовании рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот, являющихся источниками генной информации.

Содержится во всех без исключения гормонах, а также обнаруживается в белках и аминокислотах. Сам по себе азот не имеет биологической ценности, но благодаря способности быстро образовывать крепкие связи выполняет множество защитных функций. Вещество защищает от разрушения красные кровяные тельца – основной «транспорт» для кислорода.

Вещество является составной частью электролита – основного раствора в клетках. Соли натрия удерживают воду, чем защищают клетки от обезвоживания. Также вещество в виде макроэлемента помогает правильно передавать сигналы от головного мозга к мышцам.

Обнаружена в двух разных аминокислотах, способных создать протеины – основу жизнедеятельности организма.

В большей мере вещество сконцентрировано в костной ткани. Вступает в стойкие взаимосвязи с кальцием и способствует поддержанию скелета в «рабочем» состоянии.

В большом количестве хлор содержится в соляной кислоте. Благодаря этой жидкости, находящейся в желудке, человек и теплокровные животные имеют возможность переваривать пищу любого происхождения.

Все вышеописанные вещества в определенном количестве присутствуют в тканях. В случае, когда уменьшается поступление их извне, организм высвобождает макроэлементы, нарушая работу слаженной системы. В том случае, когда возникает избыточное поступление веществ, все сверхнормативное количество накапливается клетками. Это тоже плохо, а для полноценной и правильной работы организма необходимо поддерживать сбалансированное количество макроэлементов.

Суточная норма

Суточная норма потребления макроэлементов в организме человека должна быть такой, чтобы ею можно было восполнить израсходованные вещества в полном объеме. Значение показателей зависит от:

  • возраста;
  • роста;
  • массы тела;
  • образа жизни человека;
  • физической активности;
  • рода занятий.

На количество необходимых макроэлементов оказывают влияние также хронические заболевания, к которым относят не только сахарный диабет, сердечную и почечную недостаточности, гормональный дисбаланс, но и вредные привычки, по определению отнесенные к болезням – алкоголизм и табакокурение.

С примерной суточной потребностью в макроэлементах можно ознакомиться в таблице ниже. Все данные приведены на основе исследований отечественных ученых нынешнего времени. Представления ученых стран Европы, США и прочих могут отличаться от приведенных значений.

В отдельной графе указано усредненное количество основных веществ, находящихся в организме человека «в запасе».

Количество в организме взрослого человека средних параметров