АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Макрокомпоненты, их свойства и влияние на организм человека.

Биохимия человеческого организма

Организм человека развивается в непосредственной за­висимости от природы. Даже химический состав окружающего мира и человеческого организма практически идентичны. На­пример, литосферная оболочка Земли содержит 47% кислорода, 29,5% кремния, 8,05% алюминия, 4,65% железа. Кальций, нат­рий, калий и магний составляют 9,83%, а все остальные 99 химич­еских элементов — 0,97% общей массы человека. Организм человека формируется из биофилов – химических элементов, которые являются обязательными в составе каждого живого организма. Биохимическую оболочку человеческого организма образуют 21 биофил. Среди них различают макрокомпоненты — химические элементы, которые занимают значительный удельный вес в биохимической оболочке организма человека (кислород, водород, углекислый газ, азот, сера, из которых формируются белковые молекулы, а та­кже фосфор, хлор, кальций, калий, натрий, железо) и микрокомпоненты— химические элементы, содержание которых измеряет­ся долями процентов (йод, бор, цезий, ванадий, марганец, медь, цинк, магний, кобальт, селен). Без биофилов жизнь невозможна. В человеческом организме в мизерных концентрациях (со­тые доли процента) присутствуют и другие важные для развития жизни химические элементы. Прежде всего речь идет про почти все тяжелые металлы. Распространены они везде в распыленно­м и рассеянном состояниях, а в организм человека попадают через его микроскопические ниши. Важную роль играют также высокотоксические микрокомпоненты (в определенных концентрациях).

Макрокомпоненты, их свойства и влияние на организм человека.

Оптимальное количество химических элементов в организме человека –залог его физического и психического здоровья, раз­вития, активной жизнедеятельности. Любой их дисбаланс может свидетельствовать как об определенных проблемах во внешней среде, так и об определенных дисфункциях, заболевании орга­низма. Каждый элемент играет чрезвычайно важную роль.

Кислород. Без этого химического элемента невозможно существование живого организма в биосфере. Он является ос­новным в составе воздуха и воды, с ним связано строение почти половины общей массы земной коры. Чем организованнее формы жизни, тем ощутимей зависимость организмов от обеспечения кислородом: анафоры могут жить без кислорода всегда, земноводные — несколько дней, человек — минуты. Человек дышит кислородом, а дыхание можно считать синонимом жизни.

Между потреблением кислорода и выработкой энергии в организме существуют определенные количественные соотношения. Человек в состоянии покоя при минимальном газообмене потребляет до 250 мл кислорода за 1 минуту. Во время тяжелого физического труда потребление кислорода увеличивается. Особенно чувствительна к е­го нехватке в организме центральная нервная система. Запасы кислорода в организме человека слишком ограничены — не превышают 2,5 литра. Из этого количества 50% кислорода связано с гемоглобином и физически растворено в крови. Поэтому кислородное содержание в крови характеризует его концентрацию в организме в общем.

Уменьшение содержания кислорода в воздухе до 10—13% опасно. Следствием этого могут быть ослабление умственной деятельности, поражение центральной нервной системы, а понижение его концентрации до 7-8% моежт вызвать смерть. На здоровье человека негативно влияет разрушение озонового слоя (озон является вдоизменением кислорода – О₃). Посчитано, что уменьшение озона в стратосфере всего лишь на 1% вызывает увеличение злокачественных новообразований кожи на 3%, катаракт – на 0,6-0,8%, а также нарушения в функционировании иммунной системы, вследствие чего возникают угрозы инфекционных заболеваний.

Пока что наука не может объяснить, почему организм человека не выработал способность сохранять значительные запасы такого жизненно необходимого элемента, как кислород, ведь в процессе эволюции возникла способность формировать резервы жиров, углеводов, солей, витаминов. Очевидно, это вызвано физическими свойствами молекулы кислорода, его активностью.

Водород. В иерархическом ряду химических элементов, входящих в состав человеческого организма, он является вторым по важности. Водород – самый распространенный элемент Космоса: он составляет более 70% массы Солнца и звезд, зафиксирован в составе газов межзвездного пространства и туманностей. На Земле водород присутствует в составе воды, живых организмов и т.д. В природных условиях водород распространен в таких модификациях, как протий и дейтерий, известен также один его радиоактивный изотоп – тритий.

Углекислый газ. Большой и значимой составляющей атмосферы Земли является углекислый газ. По подсчетам, в течение последних 150 лет вследствие сжигания органических веществ угля и нефти в атмосферу поступило его 5^.10¹⁷г. Фактическое количество углекислого газа меньше, т.к. много его растворилось в Мировом океане. Сжигание органических веществ – только один из элементов круговорота углекислого газа в атмосфере. Основным элементом этого цикла является фотосинтез (растения, усваивая из атмосферы, океана двуокись углерода, образуют с участием воды углеводы и высвобождают кислород) и дыхание (живые организмы, потребляя атмосферный кислород, усваивают углеводы с образованием углекислого газа и воды). Таким образом, процесс дыхания обеспечивает живые организмы энергией.

Превышение норматив­ных значений количества углекислого газа вызывает сверхмерное формирование антропотоксинов — газообразных веществ, которые являются продуктами жизнедеятельности человека. Поэтому углекислый газ является относительным показателем степени чистоты воздуха, где находится человек. Содержание углекислого газа в атмосфере влияет на интенсивность и спектр солнечной радиации, которая достигает поверхности Земли. Увеличение его количества создает «парниковый эффект», обуславливает потепление климата. С этим связывают распространение раковых заболеваний.

Азот. Как один из основных биогенных элементов азот входит в состав самых важных веществ живых клеток белков и нуклеиновой кислоты, является одним из основных компонентов атмосферного воздуха (78% объема). Азот входит в состав всех белковых структур, является растворителем кислорода, поддерживает атмосферное давление. Человек, находясь в условиях повышенного давления, может усваивать азот из воздуха. При этом большая часть растворенного в крови азота переходит в жировую ткань, трубчатые кости, жировые складки, оболочки мышц и растворяется в их тканях. При понижении давления начинается обратный процесс (переход азота из тканей в кровь и выделение его с выдыхаемым воздухом).

Азотистые соединения негативно действуют на организм человека. Так, аммиак резко раздражает глаза, верхние дыхательные пути, обуславливает головные боли, кашель. Азот может поступать в организм человека через неповрежденный кожный покров тела и обуславливать дистрофию каналов почек, изменение активности ферментов в печени, нарушать кислотно-щелочной баланс.

Вдыхание соединений азота с хлором вызывает боли в горле; соединений с серой – бронхиты, нарушение углеводной и жировой функций печени; оксидов азота – кашель и раздражение носоглотки. Нитриты натрия вызывают головные боли, шум в ушах, понижение артериального давления, обмороки, головокружения и т.д. Нитраты аммония отравляют организм. Например, при работе в поле с минеральным удобрением (аммиачная селитра) отравление происходит в резко выраженной форме: одышка, кашель, тошнота, боли в области сердца, резкое снижение мочевыделения. Часто возникают конъюнктивиты и бронхиты.

Сера. Благодаря своей химической активности сера образует стойкие соединения практически со всеми химическими элементами (за исключением азота) в биохимической оболочке человека. В составе нашей планеты она занимает до 2,74%. Сера есть в атмосфере, литосфере, почвах, континентальных водоемах, океаническом пространстве. Сера в составе кремов используется при лечении заболеваний кожи. В распыленном состоянии она раздражает органы дыхания и слизистые оболочки.

Фосфор. В живых клетках организма человека фосфор является компонентом биологических мембран нервной системы. В разных соединениях он принимает участие в транспортировании жиров, жирных кислот и холестерина в крови, часто определяет биомассу и продуктивность живого вещества. Значительное количество фосфора есть в составе костей и зубных тканях.

В живом веществе суши находится 5^.10⁹ тонн фосфору. Он существует в трех аллотропных (аллотропия – способность химических элементов существовать в определенном количестве веществ с разными физическими и химическими свойствами) модификациях: белый, красный и черный. Самый активный из них белый фосфор, а самый стойкий в природных условиях – черный.

Для глобального цикла фосфора главное значение имеет его миграция в системах биологического круговорота и континентального стока. С водородом фосфор образует фосфит, при отравлении котором появляется боль в груди, страх, расширения зениц, обмороки, паралич дыхания и сердечной мышцы. Соединение фосфора с цинком токсично действует на печень, почки, селезенку, железы внутренней секреции. При этом характерным симптомом является выпадение волос. При работе с фосфорными удобрениями ощущается действие фосфата на слизистую оболочку, развиваются дерматиты и заболевания глаз.

Дефицит фосфора в организме обуславливает дисфункцию центральной нервной системы, паралич дыхательной мускулатуры, нарушение минерализации костей и сердечной деятельности.

Хлор. В обычных условиях он фигурирует как газ со специфическим запахом. Хлор в 2,5 раза тяжелее воздуха. В природе распространен только в соединениях, мигрирует только водным путем. Этот элемент очень активный, образует соединения с металлами и неметаллами.

В живых организмах хлор присутствует в таких концен­трациях (в мг на 100 г сухого вещества): морские водорос­ли – 470; наземные растения – 200; морские животные – 500-9000; бактерии – 230.

Отравление им вызывает тяжелые симптомы: боль в груди, кашель, хронический катар слизистых оболочек, бронхиты и т.п. Избыточная концентрация в воде хлората натрия обуславливает поражение почек, анемию. При попадании его в организм человека через воздух поражаются дыхательные пути, возможны параличи.

Калий. Он является основным внутриклеточным катионом (позитивно заряженный ион). Калий принадлежит к щелочным металлам и по содержанию в земной коре занимает седьмое место. Он постоянно есть в составе тканей растительных и животных организмов. В организме человека его содержится 160-250 г, из которых 98% - внутриклеточно. Одной из самых важных функций калия является поддержка потенциала клеточной мембраны. Концентрация ионов калия влияет на осмотическое давление в клетках – давление раствора на полупроницаемую перепонку, которая отделяет его от растворителя или раствора меньшей концентрации. Конкуренция между ионами калия и натрия обуславливает участие калия в регуляции кислотно-щелочного равновесия в организме.

Избыток калия в организме человека может вызвать внезапную остановку сердца, проявления паралича. Дефицит калия обуславливает нарушение функций нервно-мышечной и сердечнососудистой систем, депрессии, дискоординации движений, мышечную и артериальную гипотонии.

Магний. По распространенности в земной коре магний занимает восьмое место среди химических элементов. Общая масса магния в организме человека не превышает 20г. это второй после калия внутриклеточный катион. Находится в костных тканях, мягкой мышечной составляющей организма. Он активирует ферменты, регулирует реакции фосфорного обмена, метаболизм белков, липидов и нуклеиновых кислот.

Человеку магний необходим для обеспечения нормального функционирования нервной и мышечной тканей. Он защищает организм от негативных эмоциональных влияний, эмоциональных нагрузок в стрессовых ситуациях. Недостаток его вызывает повышенную возбудимость психики, психоневрологические расстройства.

Избыток магния в организме может угнетать дыхательные центры. Повышенное его содержание в крови наблюдается при заболеваниях почек, сахарном диабете, а также может создавать наркотический эффект.

Натрий. Как и калий, он принадлежит к группе щелочных металлов, занимает шестое место по наличию в земной коре и первое место среди металлических элементов в Мировом океане.

Натрий является основным внеклеточным катионом. В организме человека до 50% его находится во внеклеточной жидкости, 40% - в костях и хрящах, 10% - в клетках. Он принимает участие в поддержании кислотно-щелочного равновесия и входит в состав бикарбонатной, фосфатной буферных систем. Обмен натрия – это основа водно-солевого обмена организма. Натрий обеспечивает постоянство осмотического давления в организме. С участием его ионов передается возбуждение по нервному волокну, от них зависит нервно-мышечная активность. Вместе с калием натрий играет основную роль в сократительной функции миокарда.

Суточная потребность натрия для организма в среднем составляет 4г. избыток натрия возникает при употреблении с пищевыми продуктами большого количества кухонной соли, обезвоживании организма, разных повреждениях головного мозга и т.д. Клинически это проявляется повышенным возбуждением, сильной жаждой, сухостью слизистых оболочек. В тяжелых случаях возможны судороги, нарушение сознания. У детей при хронической гипернатриемии (избытке натрия) возможно отставание в умственном развитии.

Недостаток натрия в организме может возникать при дефиците кухонной соли, введении в больших количествах гипотонических растворов хлорита натрия при шоковом состоянии. Хронический недостаток натрия наступает при раковом заболевании легких. Клинически гипонатриемия (недостаток натрия) характеризуется общей слабостью, анемией, головными болями и гипотонией.

Кальций. Этот щелочноземельный металл химически является очень активным. По распространенности в земной коре занимает пятое место.

В организме человека есть 1-2кг кальция, из которых 99% аккумулируется в костной и хрящевой тканях. В крови он находится в неорганических соединениях и белковых комплексах. Кальций основной структурный элемент костных тканей, влияет на проницаемость клеточных мембран, принимает участие в работе многих ферментных систем, в передаче нервных импульсов, мышечном сокращении, играет важную роль во всех стадиях сворачиваемости крови. Его ионы, присутствуя в разных белковых структурах, управляют функциями, жизненным циклом клеток. Эффективность их влияния базируется на способности живых клеток поддерживать в цитоплазме минимальный уровень кальция в свободном состоянии, затрачивая на устранение его избытка много своей метаболической энергии. Поэтому незначительные колебания его уровня являются управляющими сигналами. С этим связаны и определенные проблемы, т.к. с нарушением работы механизмов, поддерживающих необходимый баланс кальция, его ионы могут вызвать снижение регулятивной функции клеток.

Накапливаются ионы кальция в митохондриях, откуда по необходимости возвращаются в внутриклеточной круговорот.

Уникальные физико-химические характеристики ионов (Са²⁺) делают их участниками любых жизненных процессов в клетке, однако излишняя их активность может быть смертельно опасной для человека. Поэтому регуляция внутриклеточного кальциевого обмена - одна из главных проблем. Избыток (гиперкальциемия) его проявляется в замедлении роста организма, гипотонии мышц, ощущении жажды. При длительной гиперкальциемии возможны артериальная гипертензия, рахит, злокачественные образования, а также закупорка сосудов, потеря их эластичности, известкования суставов, отложение камней в почка и мочевом пузыре. Недостаток каль­ция вызывает остеохондроз, заболевания зубов, желудка, почечную недостаточность, сахарный диабет, судороги.

Суточная потребность организма в кальции составляет 800-1100мг.

Железо. По распространенности в земной коре железо занимает четвертое место, оно есть в составе почти 300 минералов.

В организме человека в среднем содержится 3-5 г железа. Оно принимает участие в транспортировании крови и депонировании (хранении) кислорода. До 80% железа находится в гемоглобине, 5—10% в составе миоглобина, 1% — в дыхательных ферментах. Без него не обходится формирование окислительно-восстановительных ферментов. Остаток железа объемом до 20% образует специфический резерв, который используется в процессах энергетического обмена и в работе мышечной системы. Суточная потребность организма в железе составляет 15мг. Усвоению железа благоприятствует витамин С, а мешают – кальций и фосфор.

Избыток железа собирается в печени и поджелудочной железе, что вызывает пожелтение кожи, разрушение печени и диабет.

При дефиците железа возникают анемия, головные боли, насморк, трофические изменения ногтей, повышается вероятность инфекционных заболеваний.

Наличие макрокомпонентов в организме человека в четко обозначенном количестве – необходимое условие его слаженного функционирования, а их недостача или избыток приводят к серьезным проблемам. Организм не способен самостоятельно синтезировать абсолютное большинство макроэлементов, что актуализирует необходимость придерживаться экологии питания.

Дата добавления: 2016-06-05 | Просмотры: 518 | Нарушение авторских прав