Значение микроэлементов в клетке кратко

Обновлено: 30.06.2024

Врач-реабилитолог
отделения медицинской реабилитации
Лешкевич В.В.

Микроэлементы - это группа химических элементов, которые содержатся в организме человека в очень малых количествах, в пределах 10 -3 -10 -12 %. Микроэлементы выполняют важнейшие функции в организме человека. Даже в микроскопических количествах они обладают огромной эффективностью. Микроэлементы входят в состав структуры биологически активных веществ: ферментов, гормонов и витаминов. Их нехватка приводит к серьезным заболеваниям организма. Микроэлементы участвуют в обмене белков, жиров, углеводов, синтезе белка в организме, теплообмене, кроветворении, костеобразовании, размножении, реакциях иммунитета.

К основным необходимым организму микроэлементам относятся йод, магний, железо, цинк, кальций, калий, фосфор, селен, фтор.

Йод. Необходим для построения гормонов щитовидной железы. Недостаток йода в организме приводит к нарушению деятельности нервной, сердечно-сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта. У детей наблюдается снижение умственного, физического и полового развития, интеллектуальных способностей, памяти. У беременных увеличивается вероятность выкидышей, рождения мертворожденных детей. Норма йода - 150-300 мкг в сутки. Много йода содержится в морских продуктах, грецких орехах. Для успешной борьбы с возникновением йодной недостаточности ведущие ученые мира пришли к единому мнению - нужно употреблять в пищу йодированную соль.

Магний. Помогает организму преодолеть переутомление, перевозбуждение, вызванное чрезмерным потреблением кофе, алкоголя, никотина, быстро восстановить силы после интенсивной умственной нагрузки, нервных срывов и тяжелых психических переживаний. Он рекомендуется беременным и тем, кто сидит на “суровой” диете, принимает снотворные и контрацептивные препараты. Уровень потребления для взрослого человека - 400-800 мг в сутки.

Источники: мед, пшеничные отруби, овсяная, гречневая и перловая крупы, курага, фасоль, зеленый салат, петрушка, бананы, семечки.

Железо. Неотъемлемый элемент многих ферментов и белков. “Железное голодание” сильно бьет по организму. Прежде всего, нарушается синтез гемоглобина - железосодержащего белка эритроцитов крови, вследствие чего поступает меньше кислорода к органам и тканям. Развивающееся кислородное голодание негативно отражается на качестве жизни человека. Прежде всего страдают сердце, головной мозг, почки. Норма железа - 10 мг для мужчин и 18 мг для женщин. Верхний допустимый уровень потребления 45 мг в сутки.

Источники: субпродукты, мясо, грибы, гречка, какао, черника, орехи. Этому микроэлементу отводится важная роль в развитии иммунологических реакций, особенно клеточного иммунитета. Цинк принимает участие в функционировании гормонов гипофиза, надпочечников, поджелудочной железы. Он незаменим для нормального развития и работы органов чувств: вкуса, зрения, обоняния. Суточная потребность составляет 10-20 мг.

Источники: отруби, семечки, грибы, рыба, хлеб, мясные и рыбные консервы.

Кальций. Заботится о формировании и укреплении костной ткани. Необходим для роста зубов. Способствует восстановлению всех клеток, так как является составной частью не только их ядра, но и клеточных, и тканевых жидкостей. “Подпитывая” нервную систему, не позволяет “расшатываться” нервам. Обеспечивает нормальную работу эндокринных желез. Для взрослого человека уровень потребления кальция - 1000-2500 мг в день. Увеличивается норма при занятиях спортом, при длительном приеме гормональных препаратов, при заболеваниях крови, кишечника, почек. Вы перенесли несколько переломов, и каждый раз кости срастались плохо и долго? У Вас слезятся глаза и “течет” нос из-за аллергических реакций? Значит Вашему организму не хватает кальция.

Источники: молоко и молочные продукты (сыр, творог, йогурт), куриные яйца, крупа гречневая, горох, салат.

Калий. Помогает сердцу биться спокойно, ритмично и ровно, регулирует в организме водно-солевой обмен, участвует в проведении нервных импульсов к мышцам, нормализует углеводный и жировой обмен. Суточная доза - 2,5 г для взрослых, для детей - 10-15 г.

Источники: курага и другие сухофрукты, картофель, морская капуста, бананы, апельсины.

Фосфор. Вместе с другими минералами строит костную систему, оказывает благотворное действие на функции нервной системы и мозговую ткань. Обеспечивает нормальную деятельность печени и почек. Уровень потребления- 700-1600 мг в день.

Источники: морепродукты, рыба, пшено, сыр, мясо птицы, яйца, бобовые.

Селен. Является участником защиты иммунной системы от разрушительного воздействия бактерий, вирусов и других негативных факторов. Его даже относят к противникам образования раковых клеток из-за способности действовать против свободных радикалов. Благодаря ему клетки живут дольше, поэтому селен считают “элементом долголетия”. Норма потребления - 60-150 мкг в сутки. Содержание его в почве, воде, воздухе Республики Беларусь - 10-12% от нормы.

Источники: чеснок, овсяная и гречневая крупы, пивные дрожжи, морская капуста. В рафинированных и вареных продуктах содержание селена снижается на 50%.

Фтор. Играет значительную роль в минеральном обмене человеческого организма. Предотвращает развитие повреждений эмали зубов, сглаживая ее неровности и проникая в микротрещины. Без фтора невозможен процесс кроветворения, он предупреждает развитие остеопороза, а при переломах помогает костной ткани регенерироваться как можно быстрее. Суточная потребность - 1,5 мг.

Источники: морепродукты, грецкие орехи, рыба, гречневая и рисовая крупы, картофель, черный и зеленый чай.

Большую часть микроэлементов человек получает извне вместе с едой, водой, воздухом. Пищевой рацион, состоящий из рафинированных продуктов, не обеспечивает необходимыми количествами витаминов и микроэлементов, потребность в которых существенно повышается при неблагоприятной экологической обстановке, физических и психологических перегрузках. К рафинированным продуктам относятся, к примеру, белый рис, манка, мука высших сортов, сахар и изделия из них. Если Ваш рацион состоит из таких продуктов, дефицит микроэлементов и витаминов может быть устранен приемом поливитаминно-минеральных комплексов.

Минеральные вещества входят в состав тканей организма человека, ферментов, гормонов. Они поступают в организм человека с пищевыми продуктами и водой. Химические элементы, встречающиеся в организме в очень малых концентрациях, называются микроэлементами.

К микроэлементам, необходимым для нормальной жизнедеятельности нашего организма, относятся железо, медь, селен, йод, хром, цинк, фтор, марганец, кобальт, молибден, кремний, бром, ванадий, бор.

Железо. В организме здорового взрослого мужчины содержится около 4 г железа, женщины - 2,8 г.Большая часть железа (примерно 75 %) находится в гемоглобине эритроцитов, также железо входит в состав миоглобина, некоторых ферментов. Оставшиеся 25% железа накапливаются в ретикулоэндотелиальной системе в печени, селезенке и костном мозге. Железо в пищевых продуктах присутствует в виде гемового железа, которое содержится в продуктах животного происхождения (красное мясо и субпродукты (печень, сердце)), и негемового железа, присутствующего в растительных продуктах (зародыши пшеницы, яичные желтки,бобовые, сухофрукты (например, финики) и зеленые овощи). Рекомендуемая норма суточного потребления железа – 14 мг.

Медь. Содержание меди в организма взрослого человек составляет70–120 мг, причем примерно треть меди равномерно распределяется между печенью и мозгом, треть находится в мышцах, а остальная часть распределяется в другие ткани. Количество меди в продуктах растительного происхождения варьируется в зависимости от почвы, на которой они выращены. Богаты медью зеленые листовые овощи, бобовые, цельное зерно и миндаль, изюм и другие сухофрукты, мясо (особенно печень), морепродукты (моллюски).

Цинк. В организме взрослого человека содержится около 2–2,5 г цинка, причем около 70% содержится в костях. У новорожденного содержание цинка достигает 140 мг. Высокое содержание цинка также в тканях глаза, семенных пузырьках, придатках, предстательной железе и сперме. Цинк содержится в белках и металлоферментах во всех фракциях крови. Хорошими источниками цинка являются мясо, птица, яйца и морепродукты (особенно устрицы), зерновые и бобовые (однако из-за присутствия фитиновой кислоты в этих продуктах цинк менее доступен, чем содержащийся в продуктах животного происхождения). Рекомендуемая норма суточного потребления цинка – 15 мг.

Кобальт в основном содержится в печени, почках и костях. В организме кобальт используется в качестве компонента витамина В12. Кобальтом чрезвычайно богаты морепродукты, гречка, овощи (капуста, салат, шпинат, зелень свеклы и кресс-салат). Среднее потребление кобальта у человека составляет около 0,3 мг/день. Он хорошо всасывается, но большая часть его (около 0,26 мг/день) выделяется с мочой.

Молибден встречается во всех тканях и жидкостях организма. Организм взрослого человека содержит около 9 мг молибдена, преимущественно в печени, почках, надпочечниках и костях. Молибден входит в состав различных ферментов, а также препятствует развитию кариеса. Богаты молибденом молочные продукты, бобовые, субпродукты (печень, почки), зерновые продукты и некоторые зеленые листовые овощи.

Селен встречается во всех клетках и тканях организма в концентрациях. Наиболее высокие концентрации селена в организме – в печени и почках. В среднем содержание селена у взрослого составляет около 15 мг. Селен влияет на метаболизм и токсичность некоторых лекарств и химикатов, токсичность некоторых соединений усиливается при дефиците селена. Уровень селена в продуктах растительного происхождения зависит от его концентрации в почве. Богаты селеном зерновые и злаковые, субпродукты (печень и почки), рыба (тунец), моллюски. Рекомендуемая норма суточного потребления селена – 0,07 мг.

Марганец. В организме взрослого человека содержится около 12–20 мг марганца. Самая высокая концентрация марганца - в костях, печени и гипофизе. Концентрация марганца выше в тканях, богатых митохондриями, потому что марганец сконцентрирован в митохондриях. Марганец является кофактором для различных ферментов организма, а также он необходим для нормального развития скелета и соединительной ткани. Источники марганца:зерно, крупы, фрукты, овощи и чай.

Йод. В организме взрослого человека общее количество йода составляет 20–50 мг и распределяется следующим образом: мышцы - 10%; кожа - 10%; скелет - 7%; щитовидная железа - 20%; оставшиеся 13% распределены в других эндокринных органах и центральной нервной системе. Йод является неотъемлемым компонентом гормонов щитовидной железы, которые играют важную роль в регулировании основного метаболизма взрослого человека, а также роста и развития ребенка. Источниками йода являются морепродукты, молочные продукты, мясо и яйца, овощи, фрукты и злаки, выращенные на богатых йодом почвах. Рекомендуемая норма суточного потребления йода – 150 мкг.

Хром распределен по всему организму человека. Общее содержание этого минерала в организме взрослого человека в возрасте 30 лет оценивается в 6–10 мг. Основная роль хрома заключается в поддержании нормальной толерантности к глюкозе, а также он играет роль в метаболизме липопротеинов. Лучшие пищевые источники хрома – это пивные дрожжи, некоторые специи (например, черный перец), моллюски (особенно устрицы), яйца, мясные продукты, сыры, цельное зерно и нерафинированный коричневый сахар

Фтор. В среднем в организме взрослого человека содержится менее 1 г фтора, и примерно 99% из этого количества - в костях и зубах. Фтор оказывает положительное влияние на здоровье скелета и зубов. Источниками фтора могут быть овощи, мясо, крупы,фрукты, морепродукты, чай (в средней чашке чая содержится 0,1 мг фтора).

Кремний присутствует во всех клетках организма, более высокие его концентрации обнаруживаются в аорте, трахее, сухожилиях, костях, коже и ее придатках. Кремний необходим для кальцификации, роста и образованиямукополисахаридов в качестве сшивающего агента. Кремнием богаты ячмень и овес.

Бор является составной частью тканей животных и людей, которые потребляют растения. В организме взрослого человека присутствует примерно 48 мг бора. Бор может предотвратить или замедлить остеопороз у женщин старше 40 лет, поддерживая относительно высокий уровень эстрогена в сыворотке.Бором богаты продукты растительного происхождения, особенно фрукты, листовые овощи, орехи и бобовые. Вино, сидр и пиво также имеют высокое содержание бора.

Ванадий. В организме взрослого человека содержится около 25 мг ванадия, большая его присутствует в жировых тканях, сыворотке крови, а также в костях и зубах. Продукты, богатые ванадием: моллюски, грибы, семена укропа, черный перец и петрушка. Ванадий может влиять на обмен йода и функцию щитовидной железы.

Бром. Бром необходим для нормализации состояния нервной системы человека. Наибольшие его концентрации определяются в щитовидной железе, почках и гипофизеНаиболее богаты бромом бобовые – фасоль, чечевица, горох.

Клетки всех живых организмов имеют сходный химический состав, включающий в себя органические и неорганические вещества. Каждое из таких соединений выполняет в структуре живого определенную функцию, которая связана с их строением.

Химический состав клетки

Областью биологии, занимающейся изучением химического состава клеток, является биохимия. На долю органических веществ выпала функция определения уникальности живого организма на планете.

Макро- и микроэлементы

Все содержащиеся внутри живых клеток элементы объединяют в две большие группы: микроэлементы и макроэлементы.

О микроэлементах

Внутри живых клеток содержится минимальная часть микроэлементов (0,01%), но без этого количества живые организмы не могут полноценно существовать. В категорию микроэлементов относят:

фтор (формирует зубную эмаль);
йод (синтезирует гормон щитовидной железы);
кобальт (составная часть витамина В12);
медь (участвует в дыхании);
цинк (входит в состав инсулина);
магний (входит в состав молекулы хлорофилла у растений);
кремний (образование коллагеновых волокон);
литий (регулирует процессы размножения).

Условия окружающей среды определяют концентрацию химических элементов внутри живого организма. К примеру, повышенное содержание меди имеется внутри моллюсков, а железа – в позвоночных организмах.

Про макроэлементы

Внутри живого организма содержание макроэлементов составляет около 99%. Наиболее важная роль из них отводится:

азоту;
углероду;
водороду;
кислороду.

Это органогенные элементы, так как они образуют главные органические соединения. Остальные (сера, фосфор и прочие) отвечают за происходящие в живом организме процессы.

При избытке либо дефиците в организме микро- и макроэлементов развиваются различные заболевания. Поэтому, периодически следует восполнять концентрацию данных элементов в живом организме, увеличивая или уменьшая их количество в пище.

Неорганические вещества клетки

В категорию неорганических соединений относят минеральные соли и воду.

Органические вещества клетки

К органическим соединениям, находящимся внутри живого относят:

Белки. Данные органические полимеры состоят из аминокислот, образуя в организме первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры строения. Основными их функциями являются: строительная (входят в состав клеточных мембран), защитная (иммунобелки) и транспортная (перенос кислорода гемоглобином).
Жиры. Это липидоподобные соединения, обладающие яркими гидрофобными свойствами. При расщеплении 1 г. жира высвобождается значительное количество энергии(38,9 кДж), идущей на поддержание температуры тела и выполнение движений.
Углеводы. Данные соединения состоят из углерода, кислорода и водорода. Различают следующие группы углеводов: моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза), дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза). При их расщеплении выделяется много энергии, необходимой для протекания процессов жизнедеятельности. Также, они способны накапливаться как запасные питательные вещества в виде крахмала и гликогена.
Нуклеиновые кислоты. Представлены молекулами рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот. РНК ответственна за синтез белковых молекул и транспортировку аминокислот. ДНК отвечает за хранение наследственных признаков с их последующей передачей.
Аденозинтрифосфорная кислота. Состоит из: трех остатков фосфорной кислоты, аденина (азотистое основание) и рибозы (пятиосновного сахара). Молекулы аденозинтрифосфорной кислоты АТФ отвечают за идущий в митохондриях синтез энергии и ее хранение.

Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ

Выполняемые неорганическими и органическими веществами функции тесно связаны с их строением. Так, покрывающая клетку мембрана (оболочка) содержит в своем составе углеводы, белки и липиды. Находящиеся на поверхности клеточной оболочки белки-рецепторы воспринимают сигналы из окружающего пространства, выполняя тем самым рецепторную функцию.

Содержание липидов (жиров) внутри мембран определяет проницаемость оболочки для одних соединений и непроницаемость для других. Углеводы ответственны за синтез молекул АТФ, запасающих энергию. Аналогично связано строение других компонентов клетки с их составом.

Роль химических веществ в клетке и организме человека

Внутри живых организмов каждое химическое вещество играет определенную роль, благодаря чему весь организм способен полноценно жить. Так, присутствие в клетке магния способствует выработке некоторых ферментов и формированию хлорофилла у растений. Кальций формирует прочность зубов и костей человека, а также активирует работу волокон мышц.

Без серы в организме не смогут образовываться белки, а без ионов натрия и калия в клетку не смогут поступать некоторые соединения.

Микроэлементы (микронутриенты) – важнейшие вещества, от которых зависит жизнедеятельность организмов.

Не являются источником энергии, однако отвечают за жизненно важные химические реакции. Необходимы в очень малых количествах (суточная норма измеряется в милли- и микрограммах, меньше 200 мг).

Если человеческий организм подвергнуть тщательному анализу, то становится понятно: мы состоим из разных видов химических соединений, 30 из которых – микроэлементы. Они отвечают за оптимальную работу человеческого тела, а их недостаток крайне негативно сказывается на здоровье взрослых и развитии детей.

Микронутриенты: какие бывают

Группу микронутриентов в науке принято разделять на 2 категории: эссенциальные вещества (жизненно важные); условно эссенциальные (важные для организма, но в дефиците бывают редко).

Эссенциальные микровещества – это: железо (Fe); медь (Cu); йод (I); цинк (Zn); кобальт (Co); хром (Cr); молибден (Mo); селен (Se); марганец (Mn).

Условно эссенциальные микронутриенты: бор (В); бром (Вr) ; фтор (F); литий (Li); никель (Ni); кремний (Si); ванадий (V).

Согласно иной классификации, микроэлементы разделяют на 3 категории:

стабильные элементы: Cu, Zn, Mn, Co, B, Si, F, I (есть в количестве около 0,05 %);
20 элементов, которые присутствуют в концентрации ниже 0,001 %;
подгруппа загрязняющих элементов, стабильный избыток которых ведет к болезням (Mn, He, Ar, Hg, Tl, Bi, Al, Cr, Cd).

Польза микроэлементов для человека

Почти все биохимические процессы зависят от баланса микроэлементов. И хотя их необходимое количество определяется микрограммами, но роль этих нутриентов огромная. В частности, от микроэлементов зависит качественный процесс обмена веществ, синтезирование ферментов, гормонов и витаминов в организме. Эти микровещества укрепляют иммунитет, способствуют кроветворению, правильному развитию и росту костной ткани. От них зависит баланс щелочи и кислот, работоспособность половой системы. На уровне клеток – поддерживают функциональность мембран, в тканях – способствуют кислородному обмену.

Дефицит и передозировка микронутриентов

Любая дисгармония микроэлементов – это почти всегда развитие множества болезней и патологических изменений в организме.

И как свидетельствуют некоторые исследования, дисбаланс микровеществ разной интенсивности диагностируют у каждого третьего жителя планеты.

Среди причин, вызывающих нехватку или переизбыток полезных элементов, чаще всего оказываются:

плохая экология;
психологическое напряжение, стрессовые ситуации;
нерациональное питание;
длительный прием некоторых лекарств.

Понять, каких микроэлементов не хватает человеку, а также узнать точный уровень дефицита можно только в условиях лаборатории, сдав кровь на биохимический анализ. Но дисбаланс нутриентов также можно рассмотреть и по некоторым внешним признакам.

Скорее всего, человек испытывает нехватку полезных веществ если:

часто подвергается вирусным заболеваниям;
очевидны признаки ослабленного иммунитета;
ухудшилось состояние волос, ногтей, кожи (появились угри, сыпь);
стал раздражительным, склонным к депрессиям.

Состояния, вызванные нехваткой микроэлементов

Кроме того, тщательно проанализировав состояние своего здоровья, даже без лабораторных исследований порой можно определить, в каком именно микронутриенте нуждается организм, чего не хватает ему на данное время:

Проблемы с пищеварением – дефицит цинка, хрома.
Дисбактериоз – не хватает цинка.
Пищевая аллергия – недостаток цинка.
Дисфункция предстательной железы – дефицит цинка.
Повышение уровня сахара в плазме – нехватка магния, хрома, марганца, цинка.
Ломкие ногти – не хватает кремния и селена.
Медленный рост ногтей и волос – сниженный уровень селена, цинка, магния, кремния.
Выпадают волосы – в дефиците кремний, селен, цинк.
Пигментные пятна на коже – недостаток меди, марганца, селена.
Раздражения и воспаления на коже – сигнал нехватки цинка, селена, кремния.
Акне – дефицит хрома, селена, цинка.
Аллергическая сыпь – недостаточно селена либо цинка.

Кстати, интересный факт относительно волос. Именно по их структуре легче всего определить дефицит микроэлементов. Обычно в составе волос представлено от 20 до 30 микровеществ, в то время как анализ крови или мочи покажет уровень содержания в организме не больше 10 полезных веществ.

Как сохранить баланс

Существует несколько правил для восстановления баланса микроэлементов. В них нет ничего сложного или нового, но в современном ритме жизни порой забываем об этих советах врачей.

Прежде всего важно следить за здоровьем нервной системы, регулярно бывать на свежем воздухе и правильно питаться.

Ведь лучший источник большинства микроэлементов – натуральная экологически чистая пища.

Кстати, если говорить о пищевых источниках, то больше всего микровеществ содержится в растительной еде. Лидером среди продуктов животного происхождения можно было бы назвать молоко, в котором есть 22 микроэлемента. Меж тем, концентрация нутриентов в нем столь низкая, что говорить о молоке, как о продукте, способном обеспечить баланс веществ, не приходится. Поэтому диетологи настаивают на важности сбалансированного и разнообразного питания.

Но как утверждают биологи, было бы ошибкой думать, что, например, все томаты мира имеют в себе идентичный набор микроэлементов. И даже если продукт содержит одинаковые нутриенты, количество их может значительно отличаться. На эти показатели влияют качество почвы, сорт растения и частота осадков. Порой даже собранные с одной грядки овощи одного сорта могут значительно отличаться своим химическим составом.

Причины дефицита микроэлементов:

плохая экология, что сказывается на минерально-солевом составе воды;
неправильная термообработка продуктов (ведет к почти 100-процентным потерям полезных веществ);
болезни пищеварительной системы (препятствуют правильному всасыванию микровеществ);
нерациональное питание (монодиеты).

Микроэлементы – незаменимые для человека полезные вещества. От них зависят процессы метаболизма, развитие и рост ребенка, функционирование всех систем (в том числе репродуктивной), поддержание работоспособности и иммунитета. А поскольку организм не в силах самостоятельно синтезировать микронутриенты, важно позаботиться о рациональном и сбалансированном питании, чтоб ежедневно пополнять запасы необходимых элементов.

Специальность: терапевт, врач-рентгенолог, диетолог .

Общий стаж: 20 лет .

Место работы: ООО “СЛ Медикал Груп” г. Майкоп .

Образование: 1990-1996, Северо-Осетинская государственная медицинская академия .

Читайте также: