Микроэлементы: маленькие агенты в огранизме человека и их большое значение в его жизни. Макроэлементы — это что? Какими бывают макроэлементы и микроэлементы? Что такое микроэлементы в биологии
В жизненных процессах нельзя переоценить. Эти химические элементы принимают участие в различных биохимических процессах, позволяющих живому организму расти, развиваться и воспроизводиться.
Микроэлементы и макроэлементы
Биологи делят все химические элементы, содержащиеся в нашем теле, на две большие группы: макро- и микроэлементы. Вещества, которые присутствуют в организме в сравнительно больших количествах, относятся к макроэлементам. В их числе - магний, кальций, натрий, фосфор и натрий. Они являются теми кирпичиками, из которых состоят наши внутренние органы и ткани.
Но гораздо интереснее роль других компонентов, которые присутствуют в нашем организме в ничтожных количествах. Какие элементы относятся к микроэлементам, и какова их роль в организме?
Микро-ускорители
Как известно, многие химические процессы проходят гораздо быстрее при наличии катализатора. А к микроэлементам относятся элементы, выполняющие аналогичную роль в биохимических процессах живых организмов. Эти компоненты, как мы уже говорили, содержатся в телах живых существ в мизерных количествах.
Большинство веществ, относящихся к группе микроэлементов, попадает в системы жизнеобеспечения из внешней среды, и лишь малое их количество может регенерироваться нашим организмом самостоятельно.
Какие бывают микроэлементы, и что происходит, если их не принимать?
Важнейшими микроэлементами, влияющими на процессы жизнедеятельности, являются эссенциальные нутриенты (незаменимые факторы питания). К микроэлементам относятся:
- железо;
- цинк;
- селен;
- хром;
- ванадий;
- молибден;
- марганец;
- кобальт;
- хром.
Содержание некоторых из них настолько мало, что может быть измерено лишь специальными средствами для анализа. Но при полном отсутствии или недостаточном поступлении микроэлементов в организм прекращается рост, начинаются процессы деградации: нарушаются процессы обмена веществ, алгоритмы деления клеток, передачи наследственной информации. Комплекс заболеваний, вызванных недостатком микроэлементов, называется микроэлементозами.
Причины микроэлементоза могут быть различны. Так, постоянный приток радиоактивных изотопов и фоновое излучение всегда закачиваются дисбалансом микроэлементов в теле человека. К числу вторичных факторов появления данного недуга следует отнести скудную пищу, отсутствие свежего воздуха, естественного освещения, некачественную питьевую воду, малоподвижный образ жизни.
Весомым фактором, приводящим к потере микроэлементов, считается регулярное употребление алкоголя, курение, употребление наркотических веществ. Чаще всего нездоровый образ жизни провоцирует дефицит кальция, цинка, селена, йода, магния. Чтобы восполнить нехватку этих веществ, организм действует по алгоритму, который биологи назвали механизмом замещения.
Микроэлементы и механизмы замещения
При нормальном функционировании всех органов, организм получает необходимые элементы из окружающей среды именно в том количестве, в котором это необходимо. Но что будет, если необходимый элемент не будет поступать в организм? Рассмотрим это на простом примере.
К микроэлементам относятся кальций и его соединения, которые необходимы для формирования костной ткани. Если это вещество организм не будет получать в достаточном количестве, он будет замещать его другим, структура которого максимально подобна химическому строению недостающего элемента. Так, распространенным микроэлементом из группы кальция является стронций-90. Его радиоактивный изотоп содержится в почве и атмосфере больших промышленных городов. И если в организме не будет хватать кальция, то именно стронций-90 - наиболее вероятный кандидат на замену. Чем чревато такое замещение?
Стронций будет накапливаться в организме по тому же механизму, что и кальций - в костях, зубах, волосах и кровеносных сосудах, вызывая различные болезни, и провоцируя образование злокачественных опухолей. Если же человек вовремя переключится на здоровое питание, то вредоносный стронций постепенно вымоется из организма, уступая свое место кальцию.
Зачем нужны БАДы
Поэтому каждому из нас необходимо принять верное решение, и обеспечить свой организм постоянным притоком нужных микроэлементов. Если нет возможности кардинально поменять свой образ жизни, можно приступить к изменению рациона питания, добавляя туда биологически активные добавки.
К микроэлементам относятся все вещества, которые можно синтезировать средствами современной фармакологии. Правильно подобранный комплекс БАД насытит организм спектром нужных микроэлементов и витаминов, повысит тонус, укрепит иммунитет.
А постоянный прием таких добавок способствует выведению из внутренних органов человека радиоактивных изотопов и замещению их стабильными элементами.
Все остальные элементы (цинк, медь, йод, фтор, кобальт, марганец, молибден, бор и др.) содержатся в клетке в очень малых количествах. Общий их вклад в её массу – всего 0,02 %. Поэтому их называют микроэлементами. Однако и они имеют жизненно важное значение. Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов и гормонов – веществ, обладающих большой биологической активностью. Так, йод входит в состав гормона щитовидной железы – тироксина; цинк – в состав гормона поджелудочной железы – инсулина; кобальт – необходимый компонент витамина В12.
Микроэлементы нужны в биотических дозах и их недостаток или избыток в поступлении в организм сказываются на изменении обменных процессов и др. Минеральные вещества играют огромную физиологическую роль в организме человека и животных, входят в состав всех клеток и соков, обусловливают структуру клеток и тканей; в организме они необходимы для обеспечения всех жизненных процессов дыхания, роста, обмена веществ, образования крови, кровообращении, деятельности центральной нервной системы и оказывают влияние на коллоиды тканей и ферментативные процессы. Они входят в состав или активируют до трехсот ферментов.
Марганец (Мn). Марганец содержится во всех органах и тканях человека. Особенно много его в коре мозга, сосудистых системах. Марганец участвует в белковом и фосфорном обмене, в половой функции и в функции опорно-двигательного аппарата, участвует в окислительно-восстановительных процессах, при его участии происходят многие ферментативные процессы, а также процессы синтеза витаминов группы В и гормонов. Дефицит марганца сказывается на работе центральной нервной системы и стабилизации мембран нервных клеток, на развитии скелета, на кроветворении и реакциях иммунитета, на тканевом дыхании. Печень - депо марганца, меди, железа, но с возрастом содержание их в печени снижается, но потребность их в организме остается, возникают злокачественные заболевания, сердечно-сосудистые и др. Содержание марганца в пищевом рационе 4...36 мг. Суточная потребность 2-10 мг. Содержится в рябине обыкновенной, шиповнике коричневом, яблоне домашней, абрикосе, винограде винном, женьшене, клубнике, инжире, облепихе, а также хлебопродуктах, овощах, печени, почках.
Бром (Вr). Наибольшее содержание брома отмечают в мозговом веществе, почках, щитовидной железе, ткани головного мозга, гипофизе, крови, спинномозговой жидкости. Соли брома участвуют в регуляции деятельности нерв ной системы, активируют половую функцию, увеличивая объем эякулята и количество сперматозоидов в нем. Бром при чрезмерном накоплении угнетает функцию щитовидной железы, препятствуя поступлению в нее йода, вызывает кожное заболевание бромодерму и угнетение центральной нервной системы. Бром входит в состав желудочного сока, влияя (наряду с хлором) на его кислотность. Рекомендуемая суточная потребность брома взрослым человеком составляет около 0,5-2,0 мг. Содержание брома в суточном пищевом рационе 0,4-1,1 мг. Основным источником брома в питании человека являются хлеб и хлебопродукты, молоко и молочные продукты, бобовые - чечевица, фасоль, горох.
Одними из необходимых организму веществ являются минералы. На сегодняшний день известно около 70 элементов, необходимых человеку для полноценного функционирования. Некоторые из них нужны в большом количестве, их называют макроэлементы. А те, что необходимы в малом – микроэлементы.
Таким образом, микроэлементы – это химические элементы необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов и содержащиеся в очень небольших количествах (менее 0,015 г).
Они усваиваются организмом через воздух, воду и пищу (является основным поставщиком). Благодаря им, в организме происходят важные обменные процессы.
Значение микроэлементов. Их роль для организма человека.
Из 92 микроэлементов, встречающихся в природе, у человека обнаружен 81. Считается, что наиболее часто при тяжелых заболеваниях следует ожидать развитие нарушений со стороны цинка (Zn), меди (Cu), марганца (Mn), селена (Se), молибдена (Mo), йода (I), железа (Fe), хрома (Cr) и кобальта (Co).
Микроэлементы:
поддерживают:
- кислотно-щелочное равновесие;
- водно-солевой баланс;
- осмотическое давление в клетке;
- рН крови (норма 7,36-7,42);
- работу ферментных систем.
участвуют в процессах:
- нервно-мышечной передачи импульсов;
- сокращения мышц;
- свертывания крови;
- обмена кислорода.
входят в состав:
- костей и зубов;
- гемоглобина;
- тироксина;
- соков пищеварительной системы.
взаимодействуют с:
- витаминами;
- гормонами;
- ферментами.
Доказано, что содержание микроэлементов в организме изменяется в зависимости от времени года и возраста. Наибольшая потребность в макро и микроэлементах выражена в период роста, во время беременности и кормления грудью. В пожилом возрасте она резко снижается.
В частности, с возрастом повышается концентрация в тканях алюминия, титана, кадмия, никеля, цинка, свинца, а концентрация меди, марганца, молибдена, хрома снижается. В крови увеличивается содержание кобальта, никеля, меди и уменьшается содержание цинка. Во время беременности и в период лактации в крови становится в 2-3 раза больше меди, марганца, титана и алюминия.
Классификация микроэлементов
В основном микроэлементы классифицируют по заменимости, поэтому их классификация выглядет следующим образом:
- Незаменимые (железо, кобальт, марганец и цинк),
- Жизненно необходимые (алюминий, бор, бериллий, йод, молибден и никель),
- Токсиканты (кадмий, рубидий, свинец),
- Недостаточно изученные (висмут, золото, мышьяк, титан, хром).
Потребность человека в микроэлементах
| Группа населения | Физиологическая потребность, мг |
| 0-3 месяца | 3 |
| 4-6 месяцев | 3 |
| 7-12 месяцев | 4 |
| 1-3 года | 5 |
| 4-6 лет | 8 |
| 6 лет (школьники) | 10 |
| 7-10 лет | 10 |
| 11-13 лет (мальчики/девочки) | 15/12 |
| 14-17 лет (юноши/девушки) | 15/12 |
| Взрослое население (мужчины и женщины) | 15 |
| Лица престарелого и старческого возраста | 15 |
| Беременные женщины | 5 (дополнительно) |
| Кормящие матери | 10 (дополнительно) |
Виды микроэлементов, их основная характеристика. Признаки избытка и дефицита микроэлементов в организме человека
Натрий
участвует в водно-солевом обмене. Он поддерживает нормальный осмотический баланс в клетке. При избытке калия в организме, способствует его выведению. С ним же принимает участие в осуществлении сокращения мышцы сердца. Контролирует артериальное давление – при большом поступлении ионов натрия в кровяное русло происходит переход молекул воды из клеток в сосуды. Это вызывает повышение артериального давления. Поэтому гипертоникам рекомендована бессолевая диета. Дефицит натрия в организме провоцирует развитие слабости, апатии, нарушение мышечного сокращения.
Калий
способствует выведению воды из организма, передаче нервно-мышечного импульса и сокращению мышц, поддерживает в норме осмотическое давление в клетке, (в частности, сердечной), принимает участие в обмене глюкозы. При его дефиците возникает сильная жажда, артериальная гипертензия, гипергликемия, отеки конечностей, нарушается сердечный ритм, появляются мышечные боли.
Кальций
входит в состав костей и зубов. Способствует их росту и прочности. Участвует в процессе мышечного сокращения, свёртывания крови. Обладает противоаллергенным действием. Он выводит из организма ионы тяжелых металлов и радионуклеотиды. Его дефицит приводит к остеопорозу, судорогам в мышцах, болям суставов и костей, нарушению сердечного ритма, бессоннице, кровотечениям.
Железо
участвует в построении гемоглобина и насыщении клеток кислородом, входит в состав многих ферментов и катализаторов. Особенностью его является то, что он плохо усваивается организмом – для поступления суточной нормы железа (10 мг) с пищей необходимо употребить около 20 мг этого минерала. Его дефицит вызывает ломкость ногтей, выпадение волос, бледность, анемию (повышенная утомляемость, слабость, вялость, головокружения).
Йод
входит в состав гормонов щитовидной железы, благодаря которым в организме происходят процессы обмена веществ. При его дефиците развивается гипотиреоз, основными признаками которого становятся снижение концентрации внимания и работоспособности, замедление умственных процессов, гипотензия, повышение массы тела, нарушение работы сердца, ногти и волосы становятся ломкими и сухими.
Магний
способствует усвоению других микроэлементов и витаминов, способствует снижению артериального давления, повышает стрессоустойчивость (особенно, у женщин в период климакса). Его дефицит ведет к снижению аппетита, раздражительности, беспокойству, повышению артериального давления, нарушению сердечного ритма.
Медь
входит в состав важных катализаторов, участвует в обменных процессах и кроветворении. Она даёт пигмент волосам и эластичность кожи. При её недостатке возникает седина, кожа теряет эластичность и упругость, появляются морщины, сыпь и круги под глазами, развивается анемия и снижение иммунитета.
Селен
является мощным антиоксидантом. Также он участвует в процессах кроветворения, предотвращает развитие онкологических и инфекционных заболеваний за счёт стимулирования образования антител, является компонентом секрета яичек у мужчин, способствует выведению из организма радионуклеотидов. При дефиците этого микроэлемента возникают рак, частые простуды, кардиомиопатии, экзема, псориаз, катаракта.
Фтор
входит в состав костей, зубной эмали, подавляет активность бактерий на зубах и защищает их от кариеса, укрепляет иммунитет, способствует росту ногтей и волос, выводит из организма радионуклеотидов, участвует в процессах кроветворения. При его дефиците развивается остеопороз, кариес и пародонтоз. Также опасен и избыток фтора в организме. Он приводит к деформации костей и флюорозу (коричневые пятна на зубах), поражению ЦНС, появляются признаки пищевого отравления.
Хром
нормализует уровень глюкозы и холестерина в крови, препятствует развитию атеросклероза сердечно-сосудистых заболеваний. Его недостаток провоцирует гипогликемию и гиперхолестеринемию, вызывает непереносимость спиртных напитков.
Фосфор
входит в состав костного скелета, участвует в регенерации, либидо. Его дефицит приводит к деминерализации костей.
Цинк
участвует во многих обменных процессах, оказывает влияние на иммунитет, половую жизнь мужчин и женщин. Его дефицит приводит к бесплодию, патологиям кожи, нарушению вкуса и обоняния, снижает сексуальную активность, нарушает рост и структуру волос и ногтей, в редких случаях способствует развитию рака.
Марганец
участвует в липидном и углеводном обмене, оказывает влияние на работу ферментов. Он профилактирует сахарный диабет, заболевания щитовидной железы и коронарных сосудов. При его недостатке возникают нарушения сердечного ритма и усвоения глюкозы, снижается вес, тонус и сила связочного аппарата (из-за этого повышается травматизм).
Хлор
участвует в поддержании осмотического давления жидкостей организма и рН клеток, входит в состав желудочного сока, расщепляет жиры, стимулирует аппетит, удерживает в организме воду, стимулирует выведение токсинов. Его дефицита проявляется вялостью, сонливостью, снижением памяти, жаждой, выпадением волос и зубов.
Продукты, как основные источники, содержащие микроэлементы. Совместимость микроэлементов с витаминами
| Минерал | Суточная потребность | Продукты, богатые данным элементом | Совместимость с витаминами | Место локализации в организме |
| Железо | 10 мг | Говяжья печень, красное мясо, болгарский перец, чернослив, капуста, шпинат. | Витамины А и С улучшает всасывание железа, дезактивирует витамин Е и В12. | Гемоглобин (эритроциты). |
| Натрий | 7-10 г | Поваренная соль, хлеб, брынза, сыр. | Кости, околоклеточное пространство, внутри клетки | |
| Калий | 3-5 г | Картофель, чернослив, курага, изюм, шпинат, орехи, морская капуста. | Внутри клеток, сердечная мышца | |
| Кальций | 1 г | Молоко, сыр | Витамин D, К, В12, С способствуют усвоению кальция и участвуют в его обмене. | Сердце, кости |
| Йод | 200 мкг | Рыба, морская капуста, картофель, грибы, клубника. | Щитовидная железа. | |
| Хлор | Поваренная соль | Желудок | ||
| Магний | 400 мг | Шпинат, бобовые, шоколад, бананы | Улучшает проникновение в клетки витамина В6. Уменьшает всасывание витаминов В1 и Е. | Внутриклеточно. |
| Хром | 100-200 мкг | Пивные дрожжи, перловая крупа, жир, свёкла. | Витамин С способствует усвоению хрома. | Мышцы, мозг, надпочечники. |
| Марганец | 2-3 мг | Мясо, грибы, орехи, ячневая крупа | Дезактивирует витамин В12. | Опорно-двигательный аппарат, нервная система, половые железы |
| Цинк | 15 мг | Мясо, устрицы, орехи | Улучшает усвоение витамина А. С витамином В9 образует нерастворимый комплекс.
Витамин В2 увеличивает усвоение цинка. Витамин В6 уменьшает потерю цинка. |
Вилочковая и шишковидная железы, яички. |
| Медь | 1,5-3 мг | Печень, морепродукты, орехи, гречка, рис | Улучшает усвоение витамина В3. Замедляет всасывание витаминов В2 и Е, активность витаминов В5, В12.
Витамин С способствует вымыванию меди. |
Внутриклеточно |
| Фосфор | 1,5 г | Рыба, мясо, сыр, творог | Витамин D улучшает обмен фосфора. | Кости |
| Селен | 150-200 мкг | Печень, почки, морепродукты, орехи | Способствует усвоению витамина Е, а тот повышает антиоксидантные свойства селена. | Эритроциты, мышечные клетки. У мужчин 1\2 часть селена всего организма находится в семенных канальцах. |
| Фтор | 1,5 мг | Морепродукты, фторированная вода и молоко, орехи, хлеб, чёрный чай. | Кости и зубы |
Похудеть помогут микроэлементы
Для обеспечения оптимальной деятельности организма в нем присутствуют различные минералы. Они разделены на две категории. Макроэлементы присутствуют в объеме большем - 0,01%, а микроэлементов содержится меньше 0,001%. Однако вторые, несмотря на такую концентрацию, имеют особую ценность. Далее разберемся, какие присутствуют микроэлементы в организме человека, что это такое и для чего они нужны.
Роль микроэлементов в организме человека достаточно велика. Эти соединения обеспечивают нормальное течение почти всех биохимических процессов. Если содержание микроэлементов в организме человека находится в пределах нормы, то все системы будут функционировать стабильно. Согласно статистике, около двух миллиардов людей на планете страдают от дефицита этих соединений. Недостаток микроэлементов в организме человека приводит к умственной отсталости, слепоте. Многие младенцы при дефиците минералов погибают, едва появившись на свет.
Соединения прежде всего отвечают за формирование и развитие ЦНС. Роль микроэлементов в организме человека распределяется и на уменьшение числа наиболее распространенных внутриутробных нарушений при образовании сердечно-сосудистой системы. Каждое соединение оказывает влияние на определенную область. Немаловажным является значение микроэлементов в организме человека при формировании защитных сил. Например, у людей, которые получают минералы в необходимом количестве, многие патологии (кишечные инфекции, корь, грипп и прочие) протекают гораздо легче.
Источники микроэлементов
Многие пищевые продукты содержат микроэлементы, необходимые организму. Их содержание в пище растительного происхождения недостаточно сбалансировано. Животная пища характеризуется большим количеством микроэлементов. В таких источниках наблюдается максимальная сбалансированность.
Витамины и микроэлементы необходимы каждому человеку в определенных количествах. В литературных источниках наверняка найдется таблица, в которой указано четкое количество макро и многих микроэлементов. Их роль в организме велика.
Получить достаточно микроэлементов можно с такими продуктами, как зерновые культуры, овощи, бобовые, молочные продукты, мясо животных и птицы, яйца, морепродукты. Для обогащения организма полезными веществами следует контролировать присутствие в рационе продуктов различных классов.
По надобности рекомендуется ежедневно чередовать ингредиенты. Примеры правильного сбалансированного питания можно найти в специальном пособии. Там указаны необходимые макро и некоторые микроэлементы, которые должны ежедневно поступать с пищей в организм человека.
Роль минералов для людей, соблюдающих низкокалорийную диету, особо важна. Не всегда удается получить нужное количество полезных веществ с пищей. Тогда человеку назначаются аптечные витамины и минералы.
Фармацевтические компании выпускают средства с необходимым содержанием микроэлементов.
Каждый человек владеет сведениями о роли микроэлементов. При разработке препарата учтена совместимость витаминов и некоторых микроэлементов, входящих в его состав. Витамины и минералы, входящие в состав аптечных комплексов, полностью восстанавливают силы организма человека.
Не каждый человек готов принимать витаминные комплексы, тем более, что всегда есть вариант получать нужные организму вещества прямо из продуктов питания. Рассмотрим соотношение некоторых микроэлементов и продуктов:
- медь - можно получить из печени, почек, сердца;
- цинк - получают из морепродуктов, злаковых, бобовых, лука, грибов, картофеля, какао, молока;
- йод - содержится в морской капусте, всех остальных водорослях и морепродуктах;
- калий - есть в томатах, бананах, свекле, картофеле, семечках, цитрусах;
- кальций - содержится в молоке, молочных продуктах;
- магний - присутствует в орехах, бананах, овощах листовых;
- железо - есть в яблоках, бобовых, грибах;
- натрий - присутствует в пищевой соли, облепихе, свекле;
- сера - присутствует в калине;
- кобальт - есть в капусте, свекле, моркови;
- никель - присутствует в орехах, горохе, сое;
- фтор - есть в бобовых, фасоли, сое, горошке;
- хлор - присутствует в калине.
Сложно выделить какие-то универсальные продукты, богатые сразу всеми микроэлементами, поэтому самый оптимальный вариант - это включить в свой рацион максимальное разнообразие растительной и животной пищи. Чем большее количество разных продуктов присутствует у вас на столе, тем лучше вы обеспечиваете свой организм всем необходимым.
Алюминий (Al)
Алюминий содержится практически во всех органах и тканях человека. В умеренных количествах этот микроэлемент выполняет ряд важных функций, но в больших дозах представляет серьезную опасность для здоровья человека. Накапливается алюминий в легких, костной и эпителиальной тканях, головном мозге и печени. Выводится из организма с мочой, калом, потом и выдыхаемым воздухом.
Способствует эпителизации кожи, принимает участие в построении соединительной и костной тканей, участвует в образовании фосфатных и белковых комплексов, повышает переваривающую способность желудочного сока, повышает активность ряда пищеварительных ферментов, влияет на функцию околощитовидных желез.
Бор (B)
Этот элемент можно найти буквально во всех человеческих тканях и органах, однако наиболее богаты им кости нашего скелета, а также зубная эмаль. Бор благоприятно влияет на весь организм полностью. Благодаря этому веществу более стабильно начинают работать эндокринные железы, правильно формируется скелет, повышается количество половых гормонов, что значимо в первую очередь для женщин в период климакса. Бор содержится в рисе, бобовых, кукурузе, свекле, гречке, сое. Если данного элемента не хватает в организме, то происходит сбой гормонального фона, вследствие чего у женщин могут появиться следующие заболевания: остеопороз, эрозии, рак женских органов, миомы. Возможно также возникновение мочекаменной болезни и болезней суставов.
Бром (Br)
Бром оказывает влияние на правильную активность щитовидной железы, участвует в функционировании ЦНС, усиливает процессы торможения. К примеру, у человека, принимающего препарат, содержащий бром, снижается половое влечение. Этот элемент присутствует в таких продуктах, как орехи, бобовые, зерновые. При дефиците брома в организме нарушается сон, снижается уровень гемоглобина.
Ванадий (V)
Ванадий - малоизвестный химический элемент. Однако ванадий необходим для правильного функционирования иммунной системы. Ванадий стимулирует движение фагоцитов к болезнетворному, патогенному микроорганизму. А фагоциты способны уничтожать патогенные микробы. Исследования последних лет показали, что ванадий способен замедлять процессы старения. В целом функции ванадия в организме изучены недостаточно, однако данный элемент принимает участие в регуляции деятельности сердечнососудистой системы, углеводного обмена, регуляции метаболизма костей и зубов.
Дефицит ванадия приводит к высокому риску развития сахарного диабета и атеросклероза. Избыток ванадия снижает содержание аскорбиновой кислоты в организме, усиливает склонность к бронхолегочным заболеваниям, ведет к риску развития рака.
В медицине соединения ванадия известны давно и применялись в лечении сифилиса, туберкулеза и ревматизма.
Итак, какие же продукты содержат столь малоизвестный, но необходимый элемент. Ванадий содержится в неочищенном рисе, овсе, ржи, ячмене, пшенице, гречке, редисе, салате, моркови, свекле, вишне, землянике.
Железо (Fe)
Микроэлемент железо является компонентом важнейших железосодержащих белков в т. ч. ферментов, в которые входит как в виде гема, так и в негемовой форме. Основная масса железа в виде гема включена в гемоглобин. Кроме того, железо в такой же форме входит в состав цитохрома Р-450, цитохрома G 5 , цитохромов дыхательной цепи митохондрий, антиоксидантных ферментов (каталаза, миелопероксидаза). Поэтому этот микроэлемент важен не только для обеспечения организма кислородом, но и функционирования дыхательной цепи и синтеза АТФ, процессов метаболизма и детоксикации эндогенных и экзогенных веществ, синтеза ДНК, инактивации токсических перекисных соединений.
При дефиците железа наблюдается бледность кожных покровов, инъекция сосудов склер, дисфагия, повреждаются слизистые оболочки полости рта и желудка, истончаются и деформируются ногти.
Йод (I)
Наиболее высокое содержание обнаруживается в щитовидной железе, для функционирования которой йод абсолютно необходим. Недостаточное поступление йода в организм ведет к появлению зоба эндемического, избыточное поступление - к развитию гипотиреоза. Суточная потребность в йоде составляет 50-200 мкг. Основным источником в питании являются молоко, овощи, мясо, яйца, морская рыба, продукты моря. В норме в плазме крови содержится 275-630 нмоль/л (3,5-8 мкг/100 мл) белково-связанного йода.
Кремний (Si)
Кремний необходим для нормального протекания жирового обмена в организме. Присутствие кремния в стенках сосудов препятствует проникновению жиров в плазму крови и их отложению в сосудистой стенке. Кремний помогает образованию костной ткани, способствует синтезу коллагена.
Он оказывает сосудорасширяющее действие, чем способствует снижению артериального давления. Так же стимулирует иммунитет и участвует в сохранении упругости кожи.
Кобальт (Co)
Наибольшее содержание отмечают в крови, селезенке, костях, яичниках, гипофизе, печени. Стимулирует процессы кроветворения, участвует в синтезе витамина В12, улучшает всасывание железа в кишечнике и катализирует переход так называемого депонированного железа в гемоглобин эритроцитов. Способствует лучшей ассимиляции азота, стимулирует синтез мышечных белков. Кобальт влияет на углеводный обмен, активизирует костную и кишечную фосфатазы, каталазу, карбоксилазу, пептидазы, угнетает цитохромоксидазу и синтез тироксина.
Избыток кобальта может вызвать кардиомиопатию, оказывает эмбриотоксическое действие. Суточная потребность составляет 40-70 мкг. Основные источники в питании - молоко, хлеб и хлебопродукты, овощи, печень, бобовые. В норме в плазме крови содержится примерно 20-600 нмоль/л (0,1-4 мкг/100 мл) кобальта.
Медь (Cu)
Медь необходима для выработки гемоглобина, уровень которого при ее недостатке понижается, и врачи начинают рекомендовать нам пить гранатовый сок. Дефицит меди приводит и к атрофии сердечной мышцы, поэтому, чтобы предотвратить такие проблемы со здоровьем, употребляйте: овощи, крупы, мясо, яйца, творог, пивные дрожжи, грибы, кофе и какао, бобовые, яблоки, смородину, крыжовник, землянику.
Марганец (Mn)
Этот минерал в ответе за функцию деторождения, состояние костей, регулирует работу ЦНС. Марганец улучшает потенцию, поскольку под его влиянием активнее проявляются мышечные рефлексы, он снижает нервное раздражение. Продукты с марганцем: агар-агар, орехи, имбирь. Если марганца организму не хватает, то нарушается окостенение человеческого скелета, деформируются суставы.
Молибден (Mo)
Организм нуждается в регулярном поступлении молибдена. Для взрослого человека суточная норма составляет около 150 мкг. Повышенная концентрация вызывает развитие «молибденовой подагры».
Оптимальное количество обеспечивает профилактику болезни. Препараты с содержанием минерала назначаются индивидуально пациенту, так как превышение дозы может быть причиной нежелательных последствий.
Никель (Ni)
Этот микроэлемент участвует в формировании кровяных клеток и насыщении их кислородом. Никель также регулирует жировой обмен, гормональный уровень, понижает артериальное давление. Элемент присутствует в кукурузе, груше, сое, яблоках, чечевице и прочих бобовых.
Селен (Se)
Роль микроэлемента селена в организме определяется в первую очередь его включением в состав одного из важнейших антиоксидантных ферментов - Se-зависимой глютатионпероксидазы, которая защищает клетки от накопления продуктов перекисного окисления, предупреждая тем самым повреждение ее ядерного и белоксинтезирующего аппарата. Селен является синергистом витамина Е и способствует повышению его антиоксидантной активности. Селен входит в состав фермента - йодтиронин-5-дейодиназы (контролирующего образование трийодтиронина), в состав белков мышечной ткани и, что особенно важно, белков миокарда. В виде селенпротеина является составной частью тестикулярной ткани. Поэтому дефицит селена приводит к ослаблению антиоксидантного статуса, антиканцерогенной защиты, обусловливал миокардиодистрофию, нарушение сексуальной функции, иммунодефициты.
Помимо этого селен проявляет антимутагенный, антитератогенный, радиопротекторный эффекты, стимулирует антитоксическую защиту, нормализует обмен нуклеиновых кислот и белков, улучшает репродуктивную функцию, нормализует обмен эйкозаноидов (простагландинов, простациклинов, лейкотриенов), регулирует функцию щитовидной и поджелудочной желез. В силу изложенного селен относится к геропротекторам.
Фтор (F)
Фтор - основной участник формирования зубной ткани и зубной эмали.
Перечень продуктов: орехи, тыква, просо, изюм.
Симптомы недостатка в организме: недостаточность фтора проявляется частым проявление кариесных заболеваний зубов.
Хром (Cr)
Суточная потребность: 150 миллиграмм в сутки.
Значение: регулирует уровень сахара в крови, влияет на процессы кроветворения, помогает преодолевать стресс, способствует расщеплению жира.
В каких продуктах содержится: печень, мясо, фасоль, сыр, черный перец, горох.
Цинк (Zn)
Цинк так широко распространен, потому что он является необходимым компонентом функционирования многих ферментов. Например, цинк входит в состав важнейшего антиоксидантного фермента - супероксиддисмутазы.Благодаря этому можно смело считать этот элемент необходимым компонентом для создания антиоксидантной защиты клеток организма. Цинк необходим для синтеза белков (например, коллагена) и роста костей.
Также этот элемент принимает участие в процессах деления и созревания клеток, в формировании противовирусного иммунного ответа. Цинк регулирует деятельностьинсулина, входит в состав полового гормона дигидрокортизона. Без цинка невозможно эффективное всасывание витамина Е и поддержание нормального уровня этого витамина в организме. При интоксикации углекислым газом цинк способствует быстрому выведению газа из организма.
Дерматологи используют свойства цинка ускорять заживление ран на коже, способствовать росту волос и ногтей, а также снижать активность сальных желез. Для хорошего состояния кожи, волос и ногтей, а также правильного функционирования кожи, цинк жизненно необходим.
Микроэлементы являются активным веществом микроудобрений.
Показать все
Микроэлементы распространены в земной коре в концентрациях, не превышающих 0,1 %, а в живом веществе они обнаруживаются в количестве 10 -3 -10 -12 %. К группе микроэлементов относят металлы, неметаллы, галогены. Единственная их общая черта - низкое содержание в живых тканях.
Микроэлементы принимают самое активное участие во многих жизненных процессах, происходящих в растениях на молекулярном уровне. Путем воздействия на ферментную систему либо в непосредственной связи с биополимерами растений они стимулируют или ингибируют протекание физиологических процессов в тканях.
Для корректировки содержания микроэлементов в почве практикуют некорневые подкормки в течение вегетации, предпосевную обработку семян и посадочного материала, а также внесение в почву необходимых веществ в виде удобрений.
Физические и химические свойства
Микроэлементы различны по своим физическим и химическим свойствам. Среди них встречаются металлы ( , ), неметаллы (), галогены ().
Классификация микроэлементов
Химические элементы подразделяются на необходимые для растений и полезные им.
Необходимые
питательные элементы отвечают следующим требованиям:- 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 , хлор, никель.
Полезные
- это питательные элементы, обладающие способностью стимулировать рост и развитие растений, но не в полной мере соответствующие трем требованиям, приведенным выше. К этой группе относятся и те элементы, которые необходимы только в определенных условиях и только для определенных видов растений. В настоящее время из микроэлементов полезными для растений считаются , селен, кремний, алюминий, и другие.В настоящее время жизненно необходимыми для растений считаются только около десяти микроэлементов, еще несколько - необходимыми узкому кругу видов. Для остальных элементов известно, что они могут оказывать стимулирующее действие на растения, но их функции не установлены.
Некоторые физические и химические свойства микроэлементов , согласно данным: |
|||||||
Микроэлемент |
Атомный номер |
Атомная масса |
Физическое состояние при нормальны условиях |
||||
10,81 |
неметалл |
3700 |
2075 |
порошок черного цвета |
|||
50,94 |
металл |
3400 |
1900 |
металл серебристого цвета |
|||
126,90 |
галоген |
113,6 |
185,5 |
черно-фиолетовые кристаллы |
|||
54,94 |
металл |
2095 |
1244 |
металл серебристого белого цвета |
|||
59,93 |
VIII |
металл |
2960 |
1494 |
твердый, тягучий, блестящий металл |
||
63,54 |
металл |
2600 |
1083 |
металл красного, в изломе розового цвета |
|||
65,39 |
металл |
419,5 |
голубовато-серебристый металл |
||||
95,94 |
металл |
4800 |
2620 |
светло-серый металл |
|||
Микроэлементы содержатся в небольших количествах практически повсеместно: в горных породах, почве, растениях и, естественно, в организме человека и животных.
Дерново-
подзолистая
1,5-6 ,6
0,08-0,38
0,1-47,9
0,05-5,0
20-67
0,12-20,0
40-7200
50,0-150
1,0-4,0
0,04-0 ,97
0,45-14,0
0,12-3,0
10-62
н.д.
0,5-4,4
н.д.
Чернозем
4-12
0,38-1,58
7-18
4,5-10,0
24-90
0,10-0,25
200-5600
1,0-75
0,7-8,6
0,02-0,33
2,6-13,0
1,10-2,2
37-125
н.д.
2,0-9,8
н.д.
Серозем
8,8-160,3
0,23-0,62
5-20
2,5-10,0
26-63
0,09-1,12
310-3800
1,5-125
0,7-2,0
0,03-0,15
н.д.
0,9-1,5
50-87
н.д.
1,3-38
н.д.
Каштановая
100-200
0,30-0,90
0,6-20
8,0-14,0
0,06-0,14
600-1270
1,5-75
0,2-2,0
0,09-0,62
0,1-6,0
н.д.
2,0-9,8
н.д.
Бурая
40,5
0,38-1,95
14-44,5
6,0-12,0
32,5-54,0
0,03-0,20
390-580
1,5-75
0,4-2,8
0,06-0,12
2,3-3,8
0,57-2,25
н.д.
0,3-5,3
н.д.
Роль в растении
Биохимические функции
Роль микроэлементов для растений многогранна. Они призваны улучшать обмен веществ, устранять функциональные нарушения, содействовать нормальному течению физиолого-биохимических процессов, влиять на процессы фотосинтеза и дыхания. Под действием микроэлементов возрастает устойчивость растений к бактериальным и грибковым заболеваниям, неблагоприятным факторам окружающей среды (засухе, повышению или понижению температуры, тяжелой зимовке и прочим).
Установлено, что микроэлементы входят в состав большого числа ферментов, играющих важную роль в жизни растений. Все биохимические реакции синтеза, распада, обмена органических веществ протекают только при участии ферментов.
,
в составе микроудобрений повышают активность ферментов пероксидазы и полифенолоксидазы как в семядолях, так и в корнях гороха, но не изменяют их активности в проростках. При этом, и у гороха, и у кукурузы пероксидазная окислительная система преобладает над полифенолоксидазной.Роль в растении и главные функции некоторых необходимых питательные микроэлементов, согласно данным: |
||
Микроэлемент |
В какие компоненты входит |
Процессы, в которых участвует |
Фосфоглюконаты |
Метаболизм и перенос углеводов, Синтез флавоноидов, Синтез нуклеиновых кислот, Утилизация фосфата,образование полифенолов. |
|
Кофермент кобамид |
Симбиотическая фиксация азота (возможно и у не клубеньковых растений), стимулирование окислительно-восстановительных реакций при синтезе хлорофилла и протеинов. |
|
Разнообразные оксиданты, пластоцианины, ценилоплазмин. |
Окисление, фотосинтез, метаболизм протеинов и углеводов, Возможно, участвует в симбиотической фиксации азота и окислительно-восстановительных реакциях. |
|
Тирозин и его производные у покрытосеменных и водорослей |
||
Многие ферментные системы |
Фотопродукция кислорода в хлоропластах и косвенное участие в восстановлении NO 3 - |
|
Нитратредуктаза, нитрогеназа, оксидазы и молибденоферридоксин |
Фиксация азота, восстановление NO 3 - Окислительно-восстановительные реакции |
|
Порфины, гемопротеины |
Метаболизм липидов, фотосинтез в зеленых водорослях и, возможно, участие в фиксации N 2 |
|
Ангидразы, дегидрогеназы, протеиназы и пептидазы |
Метаболизм углеводов и белков |
|
Недостаток (дефицит) микроэлементов в растениях
При недостаточном поступлении какого-либо микроэлемента из числа необходимых питательных элементов рост растения отклоняется от нормы или прекращается вовсе, а дальнейшее развитие растения, в особенности его метаболические циклы, нарушаются.
При недостатке микроэлементов активность многих ферментов резко снижается. Например, установлено, что при недостатке меди резко падает активность ферментов, в состав которых входит медь, а именно, полифенолоксидазы и аскорбатоксидазы.
Симптомы недостаточности (дефицита) трудно свести к одному знаменателю, но, все же, они характерны для конкретных микроэлементов. Наиболее часто наблюдается хлороз.
Визуальная симптоматика очень важна для диагностики недостаточности, но нарушения метаболических процессов и, как следствие, потеря биомассы продукции могут наступать прежде, чем симптомы недостаточности будут заметны. Для улучшения методов диагностики дефицита микроэлементов ряд авторов предлагает биохимические индикаторы. К сожалению, широкое применение этого способа ограничено в связи с большой изменчивостью энзиматической активности и трудностью определения данного показателя.
Наиболее широко используются тесты - анализ почв и растений. Но и в этом случае неподвижные формы микроэлементов, находящиеся в старых частях растения, могут исказить данные. Однако анализ растительных тканей успешно используют для установления дефицита микроэлементов путем сравнения с содержанием этих соединений в тех же тканях нормальных растений, того же возраста и в тех же органах.
При устранении дефицита микроэлементов при помощи удобрений следует учитывать тот факт, что подобная процедура является эффективной, только если содержание элемента в почве либо его доступность достаточно низкие.
В любом случае, формирование дефицита микроэлементов в растениях является результатом сложного взаимодействия нескольких факторов. Многочисленные наблюдения доказали, что свойства и генезис почв - это главные причины, вызывающие дефицит микроэлементов в растении. Обычно недостаток микроэлементов связан с почвами высокой кислотности (светлыми песчанистыми) и щелочными (известковистыми) почвами с неблагоприятным водным режимом, а также с избытком фосфатов, азота, кальция, оксидов железа и марганца.
Симптомы недостатка микроэлементов питания у сельскохозяйственных культур, согласно данным: |
||
Элемент |
Симптомы |
Чувствительные к ультуры |
Хлороз и покоричневение молодых листьев, Погибшие верхушечные почки, Нарушение развития цветов, Поражение сердцевины растений и корней, Мультипликация при делении клеток |
Капуста и близкие виды, Сельдерей, Виноград, Фруктовые деревья (груши и яблони) |
|
|
Меланизм, Белые скрученные макушки, Ослабление образования метелок, Нарушение одревеснения |
Злаки (овес), Подсолнечник, |
|
Пятна хлороза, Некроз молодых листьев, Ослабленный тургор |
Злаки (овес), Фруктовые деревья (яблони, вишни, цитрусовые) |
|
Хлороз края листовой пластинки, Нарушение свертывания цветной капусты, Огненные края и деформация листьев, Разрушение зародышевых тканей. |
Капуста, близкие виды, |
|
Межжилковый хлороз (у однодольных), Остановка роста, Розетчатость листьев у деревьев, Фиолетово-красные точки на листьях |
Зерновые (кукуруза), Виноград, Фруктовые деревья (цитрусы). |
|
Избыток микроэлементов в растениях
Метаболические нарушения в растениях вызывают не только недостаток, но и избыток элементов питания. Растения более устойчивы к повышенной, чем к пониженной концентрации микроэлементов.
Главные реакции, связанные с токсичным действием микроэлементов:
- изменение проницаемости клеточных мембран;
- реакции тиольных групп с катионами;
- конкуренция с жизненно важными метаболитами;
- большое сродство с фосфатными группами и активными центрами в АДФ и АТФ;
- захват в молекулах позиций, занимаемых жизненно важными группами, такими, как фосфат и нитрат.
Оценка влияния токсичных концентраций элементов на растение достаточно сложна, поскольку зависит от множества факторов. К числу наиболее важных относят пропорции, в которых ионы и их соединения присутствуют в почвенном растворе.
Например, токсичность арсената и селената заметно понижается при избытке сульфата и фосфата. Металлоорганические соединения могут быть более токсичными, чем катионы того же элемента. Кислородные анионы элементов, как правило, более ядовиты, чем их простые катионы.
Наиболее токсичными для высших растений являются , никель , свинец , .
Видимые симптомы токсичности изменяются в зависимости от вида растения, но имеются и общие, неспецифические симптомы фитотоксичности: хлорозные и бурые точки на листовых пластинках и их краях, а также коричневые чахлые корни кораллоподобной конфигурации.
Симптомы токсичности микроэлементов у распространенных с/х культур, согласно данным: |
||||
Элемент |
Симптомы |
Чувствительные культуры |
||
Хлороз краев и концов листьев, Бурые точки на листья, Загнивание ростовых точек, Скручивание и отмирание старых листьев |
Картофель, Помидоры, Подсолнечник, |
|||
|
Белые края и кончики листьев, Уродливые кончики корней |
Картофель, Помидоры, Подсолнечник, |
|||
Темно-зеленые листья, Корни толстые, короткие или похожие на колючую проволоку, Угнетение образования побегов |
Саженцы цитрусовых, Гладиолусы |
|||
Хлороз и некротические поражения у старых листьев, Буровато-черные или красные некротические пятна, Накопление частиц оксида марганца в клетках эпидермиса, Засохшие кончики листьев, Чахлые корни |
Картофель, |
|||
Пожелтение или покоричневение листьев, Угнетение роста корней, Угнетение кущения |
Хлороз и некроз концов листьев, Межжилковый хлороз молодых листьев, Задержка роста у растения в целом, Корни повреждены, похожи на колючую проволоку. |
|||
Содержание микроэлементов в различных соединениях
Микроудобрения - это удобрения, в которых действующим веществом является один (или несколько) микроэлементов. Они могут быть представлены как в виде минеральных форм, так и органоминеральными соединениями. Микроудобрения классифицируют по основному элементу, который они содержат (марганцевые, цинковые, медьсодержащие и прочее).
Микроэлементы могут входить и в состав макроудобрений в виде примесей. Определенное количество микроэлементов привносится в почву и в составе органических удобрений. На практике в качестве микроудобрений часто используют отходы различных производств, обогащенные микроэлементами.
Способы применения микроудобрений и удобрений, содержащих микроэлементы
Микроудобрения применяют для внесения в почву, некорневых подкормок и предпосадочной обработки семян. Дозы микроудобрений малы. Это требует высокой точности дозирования и равномерности внесения.
Внесение в почву
применяется для радикального повышения содержания микроэлементов в почве на протяжении всего вегетационного периода. При этом способе могут наблюдаться отрицательные эффекты:- образование трудно растворимых форм микроэлементов,
- вымывание микроэлементов за пределы корнеобитаемого слоя.
Не рекомендуется вносить в почву дорогостоящие виды микроудобрений, особенно осенью. В данном случае лучше использовать различные макроудобрения, модифицированные микроэлементами, труднодоступные промышленные отходы и удобрения пролонгированного действия.