Человеческое тело из каких химических элементов состоит. Химический состав живых организмов

Говорят, жизнь - «это форма существования белковых тел». Другими словами, человек - это тоже белковое тело. Что это значит? Почему именно белковые, а не какие-нибудь другие? Что такое белок? Живое и неживое состоит из одних и тех же химических соединений. Белок - это определенным образом упорядоченный набор аминокислот. Аминокислоты широко распространены в природе. Известно около 80 их видрв. Но в состав белков входит только двадцать. Двадцать аминокислот дали жизнь всему живому. Элементарный состав аминокислот хорошо известен. Он включает атомы углерода, водорода, кислорода и азота.

Среди всех химических элементов углерод был, пожалуй, первым элементом, с которым соприкоснулся человек. Древесный уголь - тоже углерод, равно как графит и алмаз. Но основная заслуга углерода - не драгоценные камни, не уголь и нефть, а зарождение жизни.

Водород - то вещество, из которого строились звезды. Он есть и в человеке. Водород, соединяясь с горючим кислородом, образует воду, из которой на 2/3 состоим и мы. Практически все биохимические реакции внутри живых клеток протекают в водных растворах. Тело человека на 60-85 % состоит из воды. Чем моложе организм, тем он богаче водой.

Месячный эмбрион состоит на 97 % из воды, новорожденный - на 75-80 %. В пожилых людях содержание воды - 57 и менее процентов.

В разных тканях содержание воды различно. Кровь, к примеру, жидкая, водянистая ткань. Много воды содержит печень, почки, мышцы (75-80 %). Бедные водой кости (15-30 %) и особенно жировая ткань (10-12 %). Каждая живая клетка организма человека содержит живительный водный раствор различных питательных веществ.

«Азот» в переводе с греческого «нежизненный». Однако это далеко не так. На долю азота приходится около 3 % массы человеческого тела. Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, гормонов, многих витаминов. Его большее значение для организма нашло отражение в слове «витамин» вита - «жизнь» и амин - «содержащий азот». И хотя, как оказалось, не все витамины содержат азот, но слово прочно закрепилось, укоренилось, вошло в обиход.

Это не единственные вещества, входящие в состав клеток. В человеке также есть немного железа; больше 1 кг кальция (фосфаты и карбонаты Са3 (РО4)2 и СаСО3 - основные минеральные вещества костей скелета); фосфор (в костях, мышцах, в мозговой ткани и нервах), калий, магний, медь, сера и др. В целом, клетка состоит из 1,5 млн атомов семидесяти с лишним химических элементов. Четыре из них можно назвать жизнеобразующими (углерод, водород, кислород и азот), шесть встречаются в большом количестве и обеспечивают жизнедеятельность организма. Это уже упомянутые кальций, фосфор, сера, натрий, кремний, хлор. В состав клетки входят даже некоторые редкие элементы таблицы Менделеева. Трудно поверить, что появление их случайно.

Железо - один из важнейших элементов жизни. Именно благодаря наличию в организме железа кровь приобретает красный цвет. Железо также определяет основное свойство крови связывать и отдавать кислород. Эту функцию выполняет гемоглобин. Его недостаток вызывает опасное заболевание - лейкемию, или белокровие.

Соли кальция способствуют свертыванию крови, управляют проницаемостью клеточных мембран и нервно-мышечным возбуждением, активизируют действие некоторых ферментов. Именно ионы кальция первыми реагируют на изменение электромагнитного поля и участвуют в тончайшей нейрогормональной регуляции.

В теле человека содержится около 4,5 кг фосфора, чаще всего в соединении с кальцием. Большая часть этого количества приходится на кости - примерно 4,4 кг, приблизительно 150 г (чуть больше обычной пачки чая) - на мышцы, 12 г содержится в нервной и мозговой ткани.

Фосфор принимает непосредственное участие почти во всех жизненно важных реакциях в организме. С фосфором связаны явления иммунитета, процесс развития и роста, проницаемость клеток и т. д. Это неудивительно, ведь фосфор входит в состав ДНК и РНК.

Химические элементы входящие в состав клеток человека

Первая группа - это элементы, которые необходимы людям в первую очередь.

Вторая группа в общей сложности составляет не более 2 % от массы всего организма.

Третья группа - микроэлементы. В живой клетке таких элементов очень мало, однако без них невозможно нормальное функционирование организма.

Сахара, углеводы, жиры, гормоны и ферменты - все, что ни есть в организме, как бы сложно оно не называлось, - все это соединения упомянутых исходных элементов. Даже трудно выговариваемая дезоксирибонуклеиновая кислота состоит из углерода, водорода (сахара), фосфорной кислоты и азотного основания.

Хочется подчеркнуть различие в назначении углеводов, жиров и белков как компонентов пищи. Жиры и углеводы важны как источники энергии для организма, белки же - его основной строительный материал.

Углеводы и жиры откладываются про запас. Белки - нет. Они поступают во все клетки организма, где претерпевают соответствующие превращения.

Нет похожих записей.

Введение______________________________________________________ 3

Глава 1.Химия как наука.

1. 
   Значение химии в жизни человека____________________________5

2.1. Химический состав человеческого тела. Его изучение_____________9

Следовательно, целью нашей работы нашей является:

Понять каким образом химия связана со здоровьем человека;

Выяснить влияние химических соединений и элементов на здоровье человека.

Для этого нам необходимо решить следующие задачи:

Изучить основные аспекты химии, связанные с человеком;

Изучить химический состав тела человека;

Проанализировать влияние химического состава тела человека на здоровье;

Понять, как химические знания помогают сохранять здоровье.

Глава 1. Химия как наука.

1. 
   Значение химии в жизни человека.

Оглянитесь вокруг, и Вы увидите, что жизнь современного человека невозможна без химии. Мы используем химию при производстве пищевых продуктов. Мы передвигаемся на автомобилях, металл, резина и пластик которых сделаны с использованием химических процессов . Мы используем духи, туалетную воду, мыло и дезодоранты, производство которых немыслимо без химии. Есть даже мнение, что самое возвышенное чувство человека, любовь, это набор определённых химических реакций в организме.

Изучая поведение людей и особенно влияние на их поведение того, чем они питаются, можно сделать однозначное заключение. В натуральной здоровой пище содержатся вещества, которые могут не только повысить физическую отдачу организма, но и стимулировать его мозговую деятельность. Поэтому, применяя такую пищу в нужное время в нужных количествах, мы могли бы ускорить развитие человеческой цивилизации, не затрачивая на это больше ресурсов, чем сейчас.

Современная химия тесно связана как с др. науками, так и со всеми отраслями народного хозяйства. Качественная особенность химической формы движения материи и её переходов в др. формы движения обусловливает разносторонность химической науки и её связей с областями знания, изучающими и более низшие, и более высшие формы движения. Познание химической формы движения материи обогащает общее учение о развитии природы, эволюции вещества во Вселенной, содействует становлению целостной материалистической картины мира. Соприкосновение химии с др. науками порождает специфические области взаимного их проникновения. Так, области перехода между химией и физикой представлены физической химией и химической физикой. Между химией и биологией, химией и геологией возникли особые пограничные области - геохимия, биохимия, биогеохимия, молекулярная биология. Важнейшие законы химии формулируются на математическом языке, и теоретическая химия не может развиваться без математики. Химия оказывала и оказывает влияние на развитие философии и сама испытывала и испытывает её влияние.

Химия нужна человеку, прежде всего для получения из природных веществ по возможности всех необходимых материалов - металлов, керамики, стекла, топлива и т.д. Для этого химия должна разрешить свою основную проблему: из каких химических элементов состоят вещества и каким образом следует осуществлять взаимные превращения веществ для получения необходимых материалов. Отсюда вытекают задачи химии - получение веществ с заданными свойствами и выявление путей управления свойствами вещества. На достижение первой из них направлена производственная деятельность человека, а второй - его познавательная деятельность.

Глава 2. Химия здорового человека .

2.1. Химический состав тела здорового человека.

Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу. В клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях. Сходство в строении и химическом составе разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения.

Одни элементы содержатся в клетках в относительно большом количестве, другие - в малом. Особенно велико содержание в клетке четырех элементов - кислорода, углерода, азота и водорода (до 98%). Сера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций, железо составляют вместе 1,9%. Все остальные элементы содержатся в клетке в исключительно малых количествах (меньше 0,01%). В живых телах наряду с веществами , распространенными в неживой природе, содержится много веществ, характерных только для живых организмов.

Вода составляет почти 80% массы клетки. Ей принадлежит существенная многообразная роль в жизни клетки. Она определяет физические свойства клетки - ее объем, форму, упругость. Вода участвует в образовании структурных молекул органических веществ, в частности структуры белков. Большинство реакций, протекающих в клетке, могут идти только в водном растворе; многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки. Вода является непосредственным участником многих химических реакций (расщепление белков, углеводов, жиров и др.).

Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной структуры, полярностью молекул воды. Частица воды - диполь: в области атомов водорода (протона) преобладает положительный заряд, а в области атомов кислорода - отрицательный. Этим объясняется способность воды к ориентированию в электрическом поле и присоединению к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд, с образованием гидратов. Много веществ способно растворяться в воде: соли, кислоты, щелочи, а из органических веществ - многие спирты, амины, углеводы, белки и др.

Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными веществами (греч.

“гидрос” - вода, “филео” - люблю). Жиры, клетчатка и другие вещества плохо или вовсе не растворяются в воде, их называют гидрофобными (греч. “гидрос” - вода, “фобос” - страх, ненависть).

Гидрофильность объясняется наличием групп атомов, способных вступать с молекулами воды в

электростатическое взаимодействие или образованием с ними водородных связей. Гидрофильные вещества - это соли, углеводы, белки, низкомолекулярные органические соединения. Многие жиры - гидрофобны. Гидрофобные вещества входят в состав клеточных мембран, обусловливая их полупроницаемость.

Для процессов жизнедеятельности клетки наиболее важны такие катионы, как K+, Na+, Ca2+, Mg2+, из анионов - HPO42-, Cl-, HCO3-. Концентрация анионов и катионов в клетке и среде ее обитания , как правило, резко различна. К примеру, внутри клетки всегда довольно высокая концентрация ионов калия и очень малая - ионов натрия, а в окружающей среде (плазме крови, морской воде) мало ионов калия и много ионов натрия. Пока клетка жива, это соотношение ионов строго поддерживается, а после смерти клетки содержание ионов в среде и клетке выравнивается. Ионы клетки способствуют

поддержанию постоянного осмотического давления внутри клетки и рН. В норме реакция

клеток слабощелочная, почти нейтральная, обеспечиваемая содержащимися в клетке

анионами слабых кислот (НСО3-, НРО4-) и слабыми кислотами (Н2СО3), которые связывают и отдают ионы водорода, в результате чего реакция внутренней среды клетки практически не изменяется. Некоторые неорганические вещества содержатся в клетке не только в растворенном, но

и в твердом состоянии. Так, прочность и твердость костной ткани обеспечивается фосфатом кальция,

а раковин моллюсков - карбонатом кальция. Не все вещества, содержащиеся в клетке, специфичны для живой природы. Вода и соли

распространены и вне живого. Но в организмах и продуктах их жизнедеятельности обнаружено

большое количество углеродсодержащих соединений, характерных только для живых клеток и организмов, получивших название органических веществ.

3. Водород , как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.

Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.

Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций - важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.

4. Фосфор , как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.

5 . Калий , со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.

Может ли сера , с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.

Сначала сера, теперь хлор . Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов . Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.

Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.

Магний жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже. Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них.

Мужской организм содержит больше железа , чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.

Кобальт - составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.

Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.

Цинк относится к элементам, которые нужны всем живым существам на земле. Он важен для обмена веществ и содержится во многих важных ферментах.

Йод - составляющая часть гормонов тироксин и трийодтиронин, которые производит щитовидная железа. Недостаток йода может вызвать тяжёлые нарушения в обмене веществ.

Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время , при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.

До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировке.

Поликлиническая лаборатория при Карабановской районной поликлинике.

В рамках нашего исследования мы посетили поликлиническую лабораторию, где побеседовали с лаборантами. Они рассказали нам об основных способах качественного анализа, при помощи, которого можно изучить химический состав крови человека.

Химический состав крови в норме относительно постоянен. Это объясняется наличием в организме мощных регулирующих механизмов (ЦНС, гормональная система и др.), обеспечивающих взаимосвязь в работе таких важных для жизнедеятельности органов и тканей, как печень, почки, легкие и сердечнососудистая система.

Все случайные колебания в составе крови в здоровом организме быстро выравниваются. Напротив, при многих патологических процессах отмечаются более или менее резкие сдвиги в химическом составе крови .

Нам рассказали об основных способах анализа.

Химия имела огромное место на протяжении всей истории. Будучи составной частью, в истории формирования общей естественнонаучной картины мира, история познания химических свойств вещества, история практического овладения им, тесно переплеталась с историей развития отношения человека с окружающим миром, с историей познания материальной и духовной стороны этих отношений. История химии убедительно свидетельствует о том, что многие крупные представители этой науки отличались высокой гносеологической культурой и в той или иной мере всегда проявляли интерес мировоззренческой, методологической и социальной стороне развития химии, а характер и уровень их позиции всегда отражался в направлениях, методах и результатах их исследований.

Пища - это белки, жиры и углеводы, одним словом смесь химических соединений. Все эти вещества состоят, в основном, как раз из тех четырех элементов, о которых шла речь выше (кислород, углерод, водород и азот). Все органические вещества в конечном итоге обязаны своим происхождением фотосинтезу в растениях. Растения поглощают углекислый газ из воздуха, который под действием света и катализаторов (в роли последних выступают особые белковые структуры, так называемые энзимы) взаимодействует с водой, втягиваемой корневой системой, с образованием простейших "кирпичиков" органических веществ. Из этих "кирпичиков" также с помощью катализаторов - энзимов создаются сложные органические молекулы углеводов, жиров и белков.

Большую роль в медицине играют синтетические полимерные материалы. Из них делают многое: от одноразовых шприцов до искусственных клапанов сердца.

Заключение.

При выполнении работы мы выяснили, что тело человека особый живой организм, состоящий из химических соединений. Каждый день мы пополняем или теряем, какие-то из элементов. Вместе с пищей мы получаем незаменимые элементы питания, которые позволяю т поддерживать химический баланс в организме. Изучить химический состав организма в целом можно при помощи анализов (крови, кожи и других продуктов жизнедеятельности). Людям, которые заботятся о своем здоровье полезно знать какие химические элементы и соединения должна содержать пища, чтобы питание было сбалансированным, помогало поддерживать их здоровье. Химические знания могут помочь нам лучше ориентироваться при выборе продуктов питания, лекарственных препаратов, косметических средств, обезопасить себя тем самым от пищевых отравлений и прочих неприятностей. В общем, изучая химический состав человека, мы пришли к выводу, что он доказывает родство человека со всем окружающем его миром, говорит о его происхождении .

Список использованной литературы:

1. 
   Аналитическая химия. Физические и физико-химические методы анализа./ Под ред. О.М.Петрухина. - М., 2007
2. 
   Артеменко А.И. Органическая химия.- М., 2006
3. 
   Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М., 2009
4. 
   Биологическая химия./Под ред.Ю.Б.Филипповича,Н.И.Ковалевская,Г.А.Севастьяновой. - М., 2008
5. 
   Биохимия./Под редакцией В.Г.Щербакова. - СПб., 2003
6. 
   Вольхин В.В. Общая химия. Избранные главы. - СПб, М, Краснодар., 2008
7. 
   Вольхин В.В. Общая химия. Основной курс. - СПб, М, Краснодар., 2008
8. 
   Гельфман М.И., Юстратов В.П. Химия. - СПб, М, Краснодар., 2008
9. 
   Глинка Н.Л. Общая химия. - М., 2005
10. 
    Говарикер В.Р., Васванатхан Н.В., Шридхар Дж.М. Полимеры. - М., 2000
11. 
    Гранберг И.И. Органическая химия. - М., 2002
12. 
    Дорохова Е.Н., Прохорова К.В. Аналитическая химия. Физико-химические методы. - М., 2004
13. 
    Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. - М., 1990
14. 
    Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия.- М., 2003
15. 
    Зимон А.Д. Физическая химия.- М., 2003
16. 
    Ипполитов Е.Г., Артемов А.В., Батраков В.В. Физическая химия.- М., 2005

18.http//orghimija.org/ru/trek//.

19.http//ru .himijadliavseh/org/

«Всё- химия»- выражение, которое чаще всего можно услышать от преподавателей химии в школе, тем не менее, оно правильно. Так как, в конечном счёте, абсолютно всё состоит из химических элементов. Наше тело- тоже.

1. Кислород. Он не только существенная часть вдыхаемого нами воздуха и питьевой воды, он так же занимает значимое место в нашем теле. С 65 % общей массы нашего тела, кислород, самый важный химический элемент в составе человеческого организма.

2. Углерод может похвастаться не только самым большим количеством химических соединений в периодической системе, (самые известные из них- уголь и нефть). Он так же занимает почётное второе место в нашем списке.

3. Водород, как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.

4. Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.

5. Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций- важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.

6. Фосфор, как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.

7. Калий, со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.

8. Может ли сера, с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.

9. Сначала сера, теперь хлор. Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов. Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.

10. Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.

11. Магний жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже. Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них.

12. Мужской организм содержит больше железа, чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.

13. Кобальт- составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.

14. Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.

15. Цинк относится к элементам, которые нужны всем живым существам на земле. Он важен для обмена веществ и содержится во многих важных ферментах.

16. Йод- составляющая часть гормонов тироксин и трийодтиронин, которые производит щитовидная железа. Недостаток йода может вызвать тяжёлые нарушения в обмене веществ.

17. Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время, при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.

18. До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировке

В организме человека содержится более 40 эле­ментов периодической системы Менделеева. В наибольшем количестве в тканях находятся углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Эти вещества называются органогенами, поскольку они входят в состав органических компонентов клеток. Меньше в клетках натрия, калия, кальция, магния, марганца, кобальта, железа, меди, селена. Все перечислен­ные элементы должны поступать в организм из внешней среды. Органогены соединяются между собой и с другими элементами, образуя белки, нуклеиновые кислоты, липи-ды, углеводы и другие сложные вещества.

Углерод является центром органических соединений. Он образует стабильные молекулы разнообразной конфигурации с большим числом функциональных групп.

Азот часто ошибочно называют безжизненным, потому что он не поддерживает горения, однако без этого элемента жизнь невозможна, поскольку он входит в состав белков, нук­леиновых кислот и многих других соединений, составляю­щих основу жизнедеятельности организма. Азот легко меняет валентность; в организме он находится в трех- или пятива­лентном состоянии. При изменении валентности азот присо­единяет или теряет электрон, что обусловливает его роль в обмене веществ.

Кислород участвует в образовании кислотных, спирто­вых и других групп в органических соединениях. Без него не­возможны биохимические процессы. Благодаря реакции с кислородом осуществляется дыхание в клетках, протекают энергетические процессы, необходимые для жизнедеятель­ности.

Водород - не только пластический компонент органи­ческих соединений, но и «горючее» для растительного и жи­вотного мира: при его соединении с кислородом выделяется большое количество энергии.

Сера принимает участие в образовании легкоокисляю­щихся тиоловых групп, дисульфидных мостиков, которые стабилизируют структуру определенных участков молекул белков. Она - один из компонентов процессов обезврежива­ния токсических веществ.

Фосфор широко представлен в организме как в свобод­ном виде, так и в соединении с различными веществами (бел­ками, жирами, углеводами). Он входит в состав фосфолипинок, фосфопротеинов, мононуклеотидов АТФ, ГТФ, является частью буферной системы крови. Находящийся в организме фосфор участвует в активации различных соединений, в фор­мировании костной системы и зубов.

Живая материя состоит из веществ, имеющих молекулы огромных размеров (макромолекулы), благодаря чему они приобретают одновременно и стабильность, и высокую реакционную способность. Такими соединениями являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы. С ними связаны мсс жизненно важные процессы.

Не менее ответственную роль в живой материи играют вода и минеральные вещества. Соли и вода составляют около 2/3 человеческого тела. Большая часть минеральных веществ приходится на долю костей, в состав которых входит не раствори-млн и коде соль - фосфорнокислый кальций. Жидкости в теле человека и животных представляют собой растворы электролитов. Они обеспечивают постоянство осмотического давле­нии и жидких фазах организма, кислотно-щелочное равновесие в тканях. В этих процессах преобладают катионы натрия и калия, анионы хлора, карбонаты, фосфаты.

Минеральные вещества, входящие в состав живых организмов, условно делят на три группы: макро-, микро- и ультрамикроэлементы. К макроэлементам относят те химические элементы, содержание которых превышает 0,001 % (О, С, Н, Са, К, N, Р, S, Мg, Na, Сl, Fе и др.). Если содержание химического элемента в организме составляет от 0,001 до 0.000001 %, то его причисляют к микроэлементам (Сu, Мn, Co и др.). Вещества, находящиеся в еще меньших количествах, называют ультрамикроэлементами (Рb, V, Аu, Нg и др.).

Вода. За небольшим исключением (кости, эмаль зубов) они ниляется преобладающим компонентом в структуре клетки. Вода служит естественным растворителем для многих веществ, а мкже дисперсионной средой, играющей важную роль в коллоидной системе цитоплазмы. Все химические процессы в организме происходят в водной среде, вода принимает не­посредственное участие и во многих реакциях. Кроме того, она выводит из организма различные вещества.

О значении воды для жизнедеятельности организма крас­норечиво говорит тот факт, что потеря даже пятой части ее неминуемо приводит к гибели.

СТРУКТУРА КЛЕТКИ

Клетка - одна из форм организации живой материи, лежащей в основе строения и развития растений и животных.

Размеры, форма и строение клеток, входящих в состав органов и тканей, различны. Они зависят от стадии развития и функции клетки, их видовой принадлежности и т. д, В основ­ном диаметр клеток составляет от 1 микрона до нескольких сантиметров. Однако некоторые из них имеют большую вели­чину, например, нервные клетки с длинными отростками, достигающими 1 м. Наиболее типичны для клеток шаровид­ная, овальная, цилиндрическая, кубическая формы. Количе­ство клеток в организме и даже в отдельных его органах может быть огромно, например, в коре больших полушарий голов­ного мозга человека содержится 14-15 миллиардов нервных клеток, а в крови - до 25 биллионов красных кровяных телец.

По своему строению клетки растений, животных и чело­века, подобно атомам, сходны между собой. Каждая из них содержит в середине плотное образование - ядро, которое плавает в «полужидкой» цитоплазме. Клетка окружена кле­точной мембраной.

Клетка состоит из многих элементов, совокупность кото­рых имеет определенное значение не только для нее самой, но и для всего организма в целом. Если каким-то образом нару­шится структура клетки, то изменятся ее функции, она поте­ряет свои свойства как организованная единица и погибнет.

Содержимое клетки представляет собой очень сложную систему разнообразных компонентов. Схема строения клет­ки, полученная с помощью электронного микроскопа, пред­ставлена на рисунке 1.

Цитоплазматическая мембрана. Внутренняя среда клетки отличается от наружной. Естественным барьером между ними служит клеточная мембрана, основная функция которой зак­лючается в регуляции обмена веществ между клеткой и окру­жающей средой (рис. 2).

Цитоплазматическая мембрана обеспечивает постоянство состава внутриклеточного содержимого. По своей структуре мембрана представляет вязкую липидную фазу (липидный слой) с погруженными в нее белками. Липидный слой состо­ит в основном из фосфолипидов, холестерина, гликолипи-дов и является двойным слоем молекул. При этом длинные остатки жирных кислот одного и другого слоя липидных мо­лекул обращены друг к другу и образуют жидкую гидрофоб­ную фазу, а гидрофильные группы этих липидов (холин, фосфорная кислота, этаноламин и др.) расположены снару­жи. Строение мембраны обусловливает ее основное свойство - избирательную проницаемость, т. е. регулирование поступле­ния в клетку необходимых питательных веществ и выведение из нее продуктов обмена. Такая избирательность обеспечива­ет постоянство внутренней среды клетки, поддерживает нуж­ное осмотическое давление, значение рН и т. д.

Белки, входящие в состав мембраны, располагаются на периферии (периферические) или пронизывают всю ее тол­щу (интегральные).

Функции мембранных белков разнообразны. Одни из них являются ферментами, выступающими катализаторами мно­гих важных реакций, другие транспортируют различные ве­щества (жирные кислоты, холестерин) через мембрану. Осо­бая группа белков образует в мембране «поры» для переноса ионов (водорода, натрия, калия и др.). Поверхностно распо­ложенные белки и гидрофильные группы липидов связаны с углеводами и образуют участки, способные «узнавать» дру­гие клетки или вещества. Такие участки называются рецепто­рами. Соединяясь со специфическими рецепторами, вещества (например, гормоны) передают свои сигналы внутрь клетки. Мембраны эластичны и обладают способностью самопроиз­вольно восстанавливать свою целостность при повреждении.

Цитоплазма. Внутреннее пространство клетки заполнено цитоплазмой, в которой расположены органоиды клетки. Цитоплазма пронизана многочисленными каналами, кото­рые называют эндоплазматической сетью (ретикулумом).

Эндоплазматический ретикулум является продолжением ядерной мембраны. Он представляет собой сеть мембран, об­разующих трубочки и пузырьки; по эндоплазматической сети осуществляется транспорт различных веществ из клетки во внешнюю среду и обратно, здесь же протекают процессы синтеза и распада химических веществ.

Различают два типа ретикулума - гладкий и шерохова­тый. «Шероховатость» последнего обусловлена расположен­ными на его поверхности многочисленными мелкими части­цами сферической формы - рибосомами.

Рибосомы - мелкие плотные гранулы небольших разме­ров. Они состоят из двух частей (субъединиц) округлой фор­мы, соединение которых можно образно представить в виде гриба или восьмерки. Они рассеяны по всей клетке. Часть их связана с зндоплазматической сетью, другие находятся в сво­бодном состоянии в цитоплазматическом матриксе. Рибосо­мы выполняют важнейшую функцию - участвуют в процес­се синтеза белка.

Аппарат Гольджи представлен тонкими плоскими мешоч­ками. Он играет двоякую роль: участвует в синтезе углеводных компонентов гликопротеидов и осуществляет вынос готовых молекул из клетки.

Митохондрии (от греч. mitos - нить, сhondrion - зерныш­ко, крупинка) являются крупными органоидами клетки, по форме напоминающими зерно фасоли.

Митохондрии окружены двумя мембранами, образован­ными белками и липидами различной природы. Внутрен­няя мембрана имеет множество направленных внутрь вы­пячиваний - крист, которые тем многочисленнее, чем

к дыхательная активность клетки. Внутреннее простран­ство митохондрий заполняет мелкозернистое вязкое веще­ство. Митохондрии - в высшей степени специализирован­ные частицы: именно в них протекают процессы дыхания и окисления различных веществ. Их главная функция екать заключен­ную з органических веществах энергию и накапливать ее в фосфатных связях аденозинтрифосфата (АТФ), который не­обходим для осуще­ствления различных процессов жизнедеятельности. Митохондрии называют «силовыми подстанциями»

Следует отметить и еще одну особенность митохондрий. В их матриксе обнаружены ДНК. Кроме тото, здесь находятся рибосомы и ряд других веществ, необходимых для синтеза мембранных белков, основная масса которых является фер­ментами, принимающими участие в образовании АТФ,

Еще одни важные органоиды клетки - лизосомы (от греч. 1у515 - растворение, зота - тело). Эти структуры представля­ют собой ограниченные мембраной тельца, содержащие про-теолитические ферменты. Неповрежденная лизосомная мем­брана очень прочна и устойчива к действию ферментов. Они опасны для клетки и заключены как бы в мешочек, образо­ванный мембраной. Назначение лизосом многообразно: они способны расщеплять уже использованные белки, жиры, уг­леводы и их промежуточные продукты. Мембрана лизосом полупроницаема и препятствует выходу ферментов в цито­плазму, если для этого нет необходимости. Когда в результате какого-либо воздействия нарушается целостность мембраны лизосом, то лизосомные ферменты разрушают клетку.

В растительных клетках содержатся пластиды - неболь­шие гранулы с двойной мембраной, в которых происходит синтез и накопление органических веществ. К ним относятся хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Хлоропласты со­держат зеленый пигмент хлорофилл, который способен син­тезировать энергию солнечного света. В хлоропластах солнеч­ная энергия превращается в химическую, которая запасается в виде химических связей различных пищевых веществ, об­разующихся в процессе фотосинтеза. Лейкопласты - бес­цветные пластиды, в них накапливаются крахмал и другие вещества. Хромопласты содержат различные пигменты, обус­ловливающие окраску плодов, овощей и цветков.

Микроэлементы - химические элементы, содержащиеся в растительных и животных организмах в малых количествах (в тысячных и меньших долях процента, а в некоторых случаях - сотых долях процента). Микроэлементы, которые содержатся в организмах в количестве стотысячных долей процента и меньше (например, золото, ртуть), были названы В. И. Вернадским ультраэлементами. Одни из микроэлементов необходимы для жизнедеятельности всех организмов, другие - для отдельных видов, значение некоторых еще не выяснено. Для осуществления основных жизненных функций растениям необходимы медь, бор, молибден, марганец и цинк. Растениям некоторых видов необходимы также кремний, алюминий, титан, ванадий, хром, осмий, кобальт, никель, мышьяк, йод, фтор, галлий, литий, бериллий и селен. Животным организмам необходимы медь, кобальт, цинк, марганец, йод, фтор, кремний и бром. Важную роль в организме животных некоторых видов играют мышьяк, алюминий, никель, барий, бериллий, литий, рубидий, стронций, титан, кадмий, молибден и ванадий. Кроме того, в организмах растений и животных встречаются скандий, германий, цирконий, сурьма, олово, серебро, цезий, лантан, ртуть, вольфрам, золото, талий, свинец, висмут, церий, радий, торий и другие микроэлементы, значение которых еще не выяснено.

Содержание многих микроэлементов в отдельных тканях и органах растений и животных изучено еще недостаточно. Известно, что в состав крови ряда позвоночных животных входят 24 микроэлемента. Одни из этих микроэлементов (например, медь, цинк, марганец, олово, кадмий, свинец) концентрируются в форменных элементах, другие (например, титан, кобальт, кремний, алюминий) -в плазме крови.

В мозге млекопитающего обнаружено 15 микроэлементов (медь, цинк, марганец, свинец, титан, молибден и другие). Некоторые микроэлементы накапливаются в определенных органах и тканях: в половых железах (цинк), гипофизе (цинк, хром), поджелудочной железе (цинк, никель), селезенке эмбрионов и плаценте (кобальт), печени эмбрионов и новорожденных (медь), почках (кадмий), легких (литий), сетчатке (барий), стекловидном теле глаза (кремний) и другие. Избирательное концентрирование микроэлементов отдельными тканями и органами может быть весьма значительным.

Микроэлементы входят в состав ряда соединений, обладающих специальной функцией: ферментов, например карбоангидразы (цинк), моно- и полифенолоксидаз, а также формикодегидразы (медь), аргиназы (марганец); витаминов, например витамина Bi (кобальт); гормонов, например тироксина (йод), инсулина (кобальт, цинк); дыхательных пигментов, например гемоцианина (медь). Микроэлементы обнаружены также в составе ряда соединений, роль которых в организме еще не выяснена (например, соединения цинка с фосфатидами у растений, соединения цинка и марганца с белками у беспозвоночных животных, белковые соединения меди и кобальта у позвоночных животных).

Обьект исследования: организм человека.

Предмет исследования: влияние содержания микроэлементов на физиологические процессы в человеческом организме.

Основополагающий вопрос: микроэлементы: зло или благо?

Цель работы: используя различные источники информации изучить физиологическое воздействие некоторых микроэлементов на организм человека.

Задачи работы:

Изучить литературу по данному вопросу

По методике М. Хамма и А. Россмайера провести исследование содержания кальция, калия, железа в организме человека.

Глава 1. Химический состав человеческого организма

Английские ученые подсчитали суточное потребление различных элементов вместе с пищей. Оказалось, например, что житель Великобритании ежедневно поглощает 5400 мг хлора и 4600 мг натрия, 23,2 мг железа, 0,32 мг свинца, по 0,3 мг серебра и сурьмы, 0,01-0,001 мг золота, по 0,001-0,0001 мг платины и урана. Всего был определен суточный рацион для 40 элементов.

Цифры, естественно, осредненные, относящиеся к среднестатистической « душе населения». У 60 млн. англичан не может не быть больших различий в ежедневном «микроэлементном меню». К тому же у каждого из них это меню разное летом и зимой, в будни и праздники.

Конечно, и у обитателей других местностей - Явы, Тибета или Судана -суточный рацион микроэлементов будет выглядеть иначе.

А из чего состоит сам человек? Какие химические элементы входят в ткани его тела и в каких количествах?

Эта проблема очень занимала академика В. И. Вернадского. Он обобщил все материалы, имевшиеся в начале 20-х гг. , и в 1922г. в Петрограде вышла в свет его брошюра «Химический состав живого вещества в связи с химией земной коры». Там была помещена таблица, цифры которой отвечали на вопрос: из чего состоит человек?

Три четверти по весу приходится на кислород и водород. Прав был немецкий физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон, назвавший человека «Одушевленной водой». Если же приплюсовать сюда еще углерод, кальций и азот, то на долю пяти элементов приходится 97,4 %. Десятки других химических элементов, вместе взятые, составляют 1/40 весовую часть-человека, но они присутствуют повсюду, проникают в его плоть, мозг, кровь.

Состав человека близок к среднему составу живого вещества. Это и неудивительно, ведь человек существо всеядное.

Во мне. и длинные нити меха, и плоды, и зерна, и коренья, годные в пищу, четвероногими я весь доверху набит, птицами весь я начинен.

В старых популярных изданиях встречаются подсчеты вроде таких: содержащейся в теле человека извести хватит на побелку курятника, железа - на гвоздь средних размеров, фосфора - на 2200 спичек и т. п.

Шестьдесят лет назад В. И. Вернадский писал о присутствии 24 элементов в человеческом организме.

Теперь мы знаем, что в человеческом зубе установлено обязательное присутствие 43 элементов, и, кроме того, еще 25 элементов могут находиться в зубной ткани. (В действительности же по закону всеобщего рассеивания в зубах должны присутствовать все химические элементы, имеющиеся в земной коре. Часть из них просто еще не определена из-за очень малых концентраций.)

В 1964 г. в сыворотке крови было установлено количественное содержание 78 элементов. Заметим, что исследовалась кровь здоровых людей среднего возраста 35 лет; все они были донорами Красного Креста. Легче сказать, чего нет в крови. Нет инертных газов, трансурановых элементов и элементов под номерами 84-89 (полоний, астатин, франций, радий, актиний).

Кровь солона. Уже давно обратили внимание на поразительное сходство состава человеческой крови и морской воды.

Если сравнивать ионный состав этих двух жидкостей, то в крови на долю натрия и хлора приходится 76,2 %, а в морской воде - 85,7 %. Для калия цифры будут соответственно 2,3 и 1,1 %, а содержание кальция в том и другом случае одинаково - по 1,2 %. Близкие значения отмечены и для других элементов. Такое сходство не случайно. Оно постоянно напоминает нам о тех гипотезах, согласно которым зарождение и развитие жизни произошло в океане.

Конечно, всякое определение содержания микроэлементов в человеческом организме, основанное на анализах крови, мышечной или костной ткани и т. п. , представляет собой не что иное, как некий «моментальный снимок», «стоп-кадр». Ведь те несколько десятков элементов, наличие которых установлено в теле человека находятся в непрерывном движении - поступают в организм, пребывают в нем, задерживаются, накапливаются, покидают его. Одни микроэлементы медлительны, другие - торопливы. Вся эта пестрая и изменчивая во времени (в определенных пределах) картина связана с процессами обмена веществ, составом пищи и воды, составом вдыхаемого воздуха, зависит от возраста и индивидуальных особенностей организма.

Итак, без малого вся таблица Менделеева в куске горной породы, в комке гумуса, в ежедневном обеде, в капле крови и в капле морской воды, в метеоритной пылинке! Такое распределение элементом В. И. Вернадский назвал «микрокосмической смесью» (в малых дозах везде).

Да, можно найти общее в составе человека и тростника! Но, с другой стороны, внимательно сравнивая состав двух организмов, всегда* можно заметить элементы, различия в концентрациях которых очень велики. В процентном отношении человек содержит в 34,5 раза кальция и в 40 раз больше йода, чем тростник, но в 20 раз меньше никеля. Тростник содержит в 80 раз больше йода, чем люцерна.

Итак, при сравнении химического состава разных живых организмах выявляются противоречивые особенности, находящиеся в диалектическом единстве. Содержание преобладающих элементов -кислорода, водорода и углерода всегда характеризуется близкими цифрами. Но зато различия в концентрации отдельных микроэлементов могут быть очень значительными, что придает черты химической неповторимости каждому виду.

«Нам представляется бесспорным положение, что химический состав организма есть его признак - видовой, родовой и т. д. », - пишет академик А. П. Виноградов.

Среди элементов таблицы Менделеева выделяют 21 биофил, т. е. такие элементы, которые обязательно входят в состав любого живого организма (теоретически, исходя из закона микрокосмического рассеяния, мы должны предположить наличие всех известных на Земле элементов в любом организме. Те элементы, которые аналитически сегодня не обнаруживаются, присутствуют, очевидно в очень малых концентрациях). Это прежде всего, кислород, водород, углерод, азот и сера - великолепная пятерка, из которой формируются белковые молекулы. Далее следует весьма широко распространенные фосфор, хлор, магний, калий, натрий и железо. Остальные 10 принадлежат к микроэлементам: йод, бор, цезий, ванадий, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт и селен. Биофилы входят в состав любого живого существа, будь то человек, сосна или рак-отшельник. Без них жизнь невозможна. Другие микроэлементы, хоть и не являются такими универсальными, как упомянутые десять, также существенно влияют на развитие жизни, несмотря на более чем скромные, часто почти неуловимые концентрации.

При этом отнюдь небезразлично их количественное содержание в организме. Один и тот же элемент (даже биофил), в зависимости от концентрации может быть и полезным, и вредным может заслуживать и похвального слова, и справедливого обвинения.

Глава 2. Химия микроэлементов и здоровье человека

2. 1. Щелочные металлы и здоровье человека

Натрий и здоровье человека

Биологическая роль натрия

Поддерживает постоянство осмотического давления крови, необходимое для нормальной жизнедеятельности клеток тканей. Участвует в регулировании водного обмена, т. к. ионы натрия способствуют увеличению потребления воды и связыванию воды в организме, а также повышению кровяного давления.

Активизирует пищеварительные ферменты, регулирует работу нервной и мышечной тканей. Обмен натрия контролируется гормонами коры надпочечников, способствующими задержке натрия и воды в организме.

Источники поступления натрия в организм человека

1. Пищевые продукты. Содержание природного натрия в пищевых продуктах относительно невелико.

Суточная потребность в натрии – 1-2 г.

2. Употребление продуктов, приготовленных с поваренной солью.

Реакция организма на недостаток натрия

Недостаток натрия может наступить при длительной рвоте или поносе, что повлечет за собой уменьшение объема крови и низкое артериальное давление. Усвоение натрия снижается при сильном потоотделении (в условиях жаркого климата), а также при больших физических нагрузках.

Реакция организма на избыток натрия

Поскольку натрий обладает способностью связывать воду в организме (1 г поваренной соли в состоянии связать до 100 мл воды), то организм испытывает жажду. Всем хорошо известно, как после соленой воды хочется пить. При перенасыщении тканей и кровеносных сосудов поваренной солью возникает избыток воды, что приводит к перегрузке всех органов. В первую очередь страдают почки (при образовании мочи они перерабатывают кровь с повышенным содержанием натрия). В результате возникают отеки ног и лица.

Страдает также сердце, т. к. вынуждено работать с большей нагрузкой.

Ограничение употребления соли желательно и в последние месяцы беременности.

Исследования, проведенные в Лондоне, показали, что избыток употребляемой соли может привести к состоянию, угрожающему жизни людей, страдающих астмой. Немаловажен контроль за потреблением соли при таком заболевании, как геморрой, т. к. при ее избыточном потреблении жидкость остается в кровеносной системе, что способствует набуханию вен в анусе.

У людей, болеющих остеопорозом (разрежение кости), при большом содержании натрия в пище наблюдается и большее его выделение, а вместе с ним и кальция – элемента, так необходимого организму.

Известно, что в древности человек не добавлял соль в пищу. На заре человечества она ценилась на вес золота, ею платили дань. Великий Платон называл соль даром богов. Человек начал использовать поваренную соль в питании только в последние 1-2 тыс. лет, сначала как вкусовую приправу, а затем как консервирующее средство. На протяжении тысячелетий люди пользовались солью, не подозревая о коварстве симпатичных белых кристалликов. (Известно, что многие народности Африки, Азии и Севера до настоящего времени обходятся без соли.). Не подозревал этого и Келвин Смит – обычный заводской врач на одном из заводов Форда в Детройте. Регулярно обследуя рабочих, Смит установил, что у одних артериальное давление всегда в норме, у других периодически подскакивало, у третьих из года в год оно становилось все выше и выше (последних доктор лечил от гипертонии).

Форд, как известно, впервые в мире ввел на своих заводах конвейер, и в общий обеденный перерыв тысячи рабочих усаживались за стол, получая стандартные порции одинаковой пищи. Присутствуя в столовой по долгу службы, Смит обратил внимание на то, что некоторые рабочие никогда не пользовались солонкой, другие рабочие пробовали еду и иногда подсаливали, третьи же, не пробуя, подсаливали всегда. До поры до времени эти привычки рабочих доктор автоматически фиксировал, но однажды его осенило: у тех, кто никогда не солил, давление на протяжении многих лет оставалось в норме, а в число тех, кто всегда подсаливал пищу, входили его пациенты с высоким давлением. Так мир узнал, что избыток соли в пище вызывает гипертонию.

Около 50% всех гипертоников реагируют на соль, поскольку они являются солевосприимчивыми, т. е. показатели кровяного давления у них заметно изменяются при увеличении или сокращении потребления соли. Подобная солевая чувствительность, по мнению большинства представителей медицины, является наследственной. Она сильнее проявляется при избыточной массе тела и чаще наблюдается у людей преклонного возраста.

Восприимчивость к соли встречается и у людей, считающихся практически здоровыми в отношении кровяного давления.

Спровоцировать гипертонию у них может злоупотребление солью на протяжении многих лет.

Ограничивать потребление соли следует постепенно, в течение 2 или 3 месяцев, придерживаясь при этом следующих этапов:

1. Пробуйте пищу на вкус, прежде чем посолить.

2. Уберите солонку со стола.

3. Меньше кладите соли, готовя пищу. Для начала ограничьте ¾ привычного количества. Затем солите наполовину меньше.

4. Кладите в пищу травы, перец, чеснок, сухую горчицу, лимонный сок, пряности, мускатный орех.

5. Ограничьте потребление соли, которую вы получаете с готовыми продуктами (консервированные супы, овощи, мясо, рыба).

Калий и здоровье человека

Биологическая роль калия

Регулирует кислотно-щелочное равновесие крови.

Участвует в передаче нервных импольсов.

Активизирует работу ряда ферментов.

Обладает защитными свойствами против нежелательного действия избытка натрия и нормализкет давление крови. В организме людей, употребляющих в пищу много богатых калием овощей, - вегетарианцев – количество калия и натрия находятся в равновесии. Эти люди чаще всего имеют более низкие показатели кровяного давления, нежели их сограждане, увлекающиеся мясом.

Оказывает противосклеротическое действие.

Калий обладает способностью усиливать образование мочи.

Калий поступает в организм с пищей. Его ежедневное поступление 1400-7400 мг. Лучший источник калия – растительная пища. Это – арбузы, дыни, апельсины, мандарины, бананы, сухофрукты (инжир, абрикосы, шиповник). Богаты калием ягоды – брусника, земляника, черная и красная смородина. Много калия и в овощах (особенно в картофеле), бобовых, изделиях из муки грубого помола, рисе.

Реакция организма на недостаток калия

При недостатке калия в организме наблюдаются мышечная слабость, вялость кишечника, нарушения сердечной деятельности. Может наступить внезапная смерть пр иувеличении нагрузок. Наблюдается плохая передача нервных импульсов. Снижают усвоение калия мочегонные средства (диуретики). При приготовлении пищи необходимо обращать внимание на то, что соединения калия водорастворимы. Это обстоятельство обязывает мыть продукты, его содержащие, до их измельчения и готовить их в небольшом количестве воды.

Реакция организма на избыток калия

При избытке калия в организме угнетены основные функции сердца: уменьшение возбудимости сердечной мышцы, урежение ритма сердечных сокращений, ухудшение проводимости, ослабление силы сокращений сердца. В больших концентрациях ионы калия вы. зывают остановку сердца в диастоле (фаза сокращения желудочков сердца). Токсическая доза калия составляет 6 г. Летальная доза – 14 г. Соли калия могут быть токсичны для организма за счет аниона, связанного с ионом калия, это, например, KCN (цианид калия).

Знаете ли вы, что

Народная медицина считает, что страстное желание употреблять алкоголь связано с недостатком калия в организме.

2. 2. Кальций и здоровье человека

Биологическая роль кальция

Является «строительным материалом» для образования костей и зубов.

Важен для регуляции процессов роста и деятельности клеток всех видов тканей.

Влияет на обмен веществ.

Важен для нормальной деятельности мышечной и нервной систем.

Обеспечивает нормальную свертываемость крови.

Оказывает противовоспалительное действие.

Обеспечивает устойчивость организма к внешним неблагоприятным факторам.

Источники поступления кальция в организм человека

Кальций поступает при употреблении молока, молочных продуктов, сыров. Хорошими источниками кальция являются яичный желток, капуста, соя, шпроты, зелень петрушки и др.

Чем больше кальция поступает в организм с растительной пищей, крупами, тем лучше состояние костной ткани. Употребление животных жиров, питье воды способствуют поступлению кальция в организм человека.

Реакция организма на избыток кальция

Избыточное поступление кальция в клетки соединительной ткани частично обезвоживает их, в результате чего клетки увядают, снижается их физиологическая активность. Это приводит к повышенной возбудимости нервной системы, развитию мочекаменной болезни. При избыточном приеме солей кальция внутрь развивается гиперкальцемия, которая приводит к отложению солей в различных тканях и органах.

Реакция организма на недостаток кальция

Понижение концентрации кальция в организме приводит к понижению возбудимости нервной системы, следствием чего является появление судорог. Если отрицательный баланс кальция сохраняется долго, то могут возникнуть явления кальциевой недостаточности, такие, как остеопороз.

Наиболее уязвимы и подвержены травмам позвоночник, шейка бедра, запястье.

С лечебной целью назначают препараты кальция, которые рекомендуют запивать молоком.

Остеопороз, по данным Всемирной организации здравоохранения, занимает 4 место среди других заболеваний, распространенных на Земле, уступая только болезням сердечно-сосудистой системы, онкологическим, эндокринным.

Остеопороз возникает в результате медленной и незаметной потери кальция, при этом происходит уменьшение обьема и прочности костей. В большей степени остеопорозу подвержены женщины со светлой кожей, курящие женщины, любительницы алкоголя и кофе.

Чтобы кости оставались твердыми, между ними и кровью должен происходить сбалансированный обмен кальцием, способствующий постоянному самообновлению костной ткани. Именно этот непрерывный процесс самовосстановления костей поддерживают эстрогены и другие гормоны.

Поскольку уровень эстрогенов в женском организме с возрастом уменьшается, кости теряют способность удерживать кальций. Они становятся тоньше и легче до такой степени, что делаются похожими на губку.

Концентрация кальция в крови находится под контролем гормонов паращитовидных желез. Этот гормон обуславливает всасывание кальция в кишечнике, высвобождение его из костей и обратное всасывание из первичной мочи в почечных канальцах.

Знаете ли вы, что

Кровь с пониженным содержанием кальция не свертывается на воздухе.

Если пища будущей матери насыщена кальцием и магнием, то в потомстве преобладает женский пол, а избыток кальция приводит к тому, что у нее рождается потомство преимущественно мужского пола.

В местностях, где природная вода содержит повышенное количество ионов кальция и магния, в каждом доме в течение года накапливается столько накипи, что ею можно наполнить мусорное ведро.

2. 3. Галогены и здоровье человека

Хлор и здоровье человека

Биологическое значение хлора

Поддерживает нормальное осмотическое давление плазмы крови, лимфы, спинномозговой жидкости.

Участвует в образовании соляной кислоты, обмене веществ, построении тканей.

Необходим для дезинфекции клеток.

Способствует избавлению от лишнего веса.

Растворяет отложения на суставах.

Источники поступления хлора в организм человека

Хлор должен поступать в организм ежедневно в количестве 3-6,6 г с растительной и животной пищей, а не в виде поваренной соли (хлорида натрия), ибо последняя приводит к защелачиванию организма, сгущает кровь и вызывает заболевания сердечно-сосудистой системы. Из венозной крови в желудок поступает СО2 и протекает реакция: фермент

СО2+Н2О+Сl- → НСl (желудок)+НСО-3 (кровь).

Эта реакция ферментивная, причем фермент катализирует ее протекание в сторону образования соляной кислоты.

Реакция организма на недостаток хлора

Нарушения в обмене хлора ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока и т. д. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тяжелому состоянию, вплоть до смертельного исхода.

Реакция организма на избыток хлора

Избыток хлора в организме является причиной заболеваний желудочно-кишечного тракта, головных болей, нарушения общего обмена веществ.

Повышение его концентрации в крови наступает при обезвоживании организма, а также при нарушении выделительной функции почек.

Выделение хлора происходит главным образом с мочой (90%) и потом (6%). Содержание хлора в моче зависит в основном от его содержания в пище. Интересна способность хлора при избыточном поступлении отлагаться в коже, задерживаться в организме, выделяться с потом в значительных количествах.

Газообразный Cl2 очень токсичен.

Применение хлора

Хлор применяется в медицине для обеззараживания предметов, помещений и в коммунальном хозяйстве для хлорирования воды, т. к. он обладает сильнымдезинфицирующим действием за счет своих окислительных свойств. Такие же свойства проявляют хлорная вода (раствор хлора в воде) и хлорная известь Ca (OCl)2. Действие этих агентов основано на том, что в водных растворах этих веществ существует кислая среда, в которой свертываются белки, а при реакции Cl2 с Н2О и при гидролизе Ca (OCl)2 в присутствии СО2 образуется сильный окислитель – хлорноватистая кислота НсlО. Эта кислота на свету разлагается на HCl и атомарный кислород О, который является сильным окислителем и разрушает структуру клеток, при этом микроорганизмы погибают.

Поскольку хлор обладает отбеливающим действием, его используют в целлюлозно-бумажной и текстильной отраслях промышленности.

Соляная кислота и здоровье человека

В составе желудочного сока наряду с другими веществами содержится соляная кислота. ЕЕ массовая доля составляет 0,4-0,5%. При такой концентрации HCl губительна для живых чужеродных клеток: таким образом она выполняет защитную функцию, препятствует развитию в желудке микрофлоры. Однако HCl не действует на клетки самого желудка. Величина рН желудочного сока 1,6-1,8% (кислая среда) (убедись сам, исследовав желудочный сок лакмусовой бумажкой). В состав желудочного сока входят ферменты, одним из них является пепсин. Когда выделение желудочного сока не происходит, пепсин находится в неактивной форме – в виде пепсиногена. Затем под влиянием HCl, входящей в состав желудочного сока, пепсиноген превращается в пепсин, который расщепляет белки до аминокислот. Пепсин действует только в кислой среде. Соляная кислота усиливает секрецию поджелудочной железы. Под влиянием кислоты задерживается переход содержимого желудка в двенадцатиперстную кишку. Кислотность желудочного сока можно исследовать, взяв пробу его натощак или после пробного завтрака. Кислотность желудочного сока может быть нормальной, нулевой, пониженной или повышенной.

Нулевая кослотность – отсутствует свободная соляная кислота.

Пониженная кислотность – слишком низкая концентрация кислоты в желудке. Люди, страдающие пониженным содержанием HCl в желудочном соке, больше подвергаются опасности заражения инфекционными заболеваниями, т. к. HCl выполняет бактерицидную функцию; при этом затрудняется переваривание белковой пищи. Пониженной кислотности могут сопутствовать раковые заболевания желудка, хронические запоры, воспаление желудка. Таким людям назначают желудочный сок (натуральный или искуственный). К средствам, увеличивающим концентрацию соляной кислоты, относят углекислые минеральные воды, крепкий чай, черный хлеб, овощные и фруктовые соки, различные пряности (хрен, горчица и др.).

Повышенная кислотность – избыток соляной кислоты в желудке. Часто сопровождается язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки. Признаком язвы желудка являются не очень сильные боли в средней части живота, всегда связанные с приемом пищи.

Иногда они наступают сразу, иногда через 2-3 ч, а то и через 5-6 ч после приема пищи (голдные боли). Болезнь обычно начинается вяло, приступы ее чередуются с довольно большими промежутками; обострения весной и осенью. Наиболее грозное осложнение – прободение язвы. Больной ощущает кинжальную боль. Она вызывается тем, что язва, захватившая все слои стенки желудка, прорывается, и его содержимое оказывается в полости брюшины. В этом случае нужна срочная операция.

Одним из признаков повышенной кислотности является изжога. Возникает характерное чувство жжения. Оно обычно устраняется, если выпить немного щелочной минеральной воды «Боржоми», «Ессентуки», №4, №17 (воду следует немного подогреть, чтобы удалить углекислый газ). Для профилактики заболевания имеют большое значение правильный режим питания, отказ от вредных привычек, соблюдение режима труда и отдыха, исключение стрессов и конфликтных ситуаций.

В Древне Греции при изжоге и болях в желудке врачи использовали для лечения порошок из высушенных кораллов. Основной компонент кораллов – гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2 – вступал в реакцию с соляной кислотой и нейтрализовывал ее.

Лекарственные вещества «антациды», нейтрализующие соляную кислоту желудочного сока, «прародителями» которых были кораллы, получили свое название в сязи с направленностью этой реакции: от греч. «anti»-против и лат. «acidus»-кислый.

Антациды как компонент лечения язвенной болезни желудка привлекли внимание врачей только в начале XX в. Первыми современными препаратами этой группы были гидрокарбонат натрия NaHCO3 – питьевая сода 0 и карбонат кальция СаСО3 – мел. Однако лекарства, содержащие соду и мел, имеют много побочных действий. Например, в результате реакции гидрокарбоната натрия с соляной кислотой выделяется большое количество углекислого газа:

NaHCO3+HСl = NaСl + Н2О + СО2.

Углекислый газ, растворяясь в воде, дает угольную кислоту, которая возбуждает железы желудка и провоцирует новое выделение соляной кислоты. По этой причине вздутие живота и отрыжка после приема таких лекарств сменяются новым приступом боли и изжогой.

Дальнейшие исследования были направлены на разработку препаратов, не всасывающихся в желудочно-кишечном тракте. Подобные лекарства, в состав которых входят гидроксид алюминия Аl(OH)3 и оксид (или гидроксид магния) MgO (Mg(OH)2), поглощают соляную кислоту без выделения углекислого газа и выводят ее из организма «транзитом», проходя через желудочно-кишечный тракт. Гидроксид алюминия производит закрепляющий эффект, а оксид или гидроксид магния – послабляющий. В невсасывающемся антациде «Маалокс» соотношение алюминия и магния подобрано таким образом, чтобы избежать этих неприятностей.

Аl(OH)3 + 3HCl = АlCl3 + 3Н2О,

MgO + 2HCl = MgCl2 + Н2О.

В качестве профилактического или дополнительного средства при лечении язвенной болезни используют капусту, капустный и картофельный сок. Это практиковалось еще в Древнем Риме, т. к. в капусте находится противоязвенный витамин U (от лат. «ulcer» - язва).

Йод и здоровье человека

Содержание йода в организме человека (масса тела 70 кг), по некоторым данным, составляет 25-30 мг. Из этого количества 15 мг. Находится в щитовидной железе. Она расположена на передней поверхности шеи и имеет форму бабочки – две доли и перешеек. В нормальном состоянии она не должна быть видна. Усвоение организмом йода происходит довольно быстро уже в желудке. С током крови он попадает в щитовидную железу.

Биологическая роль йода

Йод необходим для нормального функционирования щитовидной железы. Щитовидная железа вырабатывает гормоны тироксин и трийодтиронин, для синтеза которых необходим йод. Без йода гормоны щитовидной железы, контролирующие скорость обмена веществ в организме, образоваться не могут.

Через щитовидную железу весь обьем циркулирующей в организме крови проходит в течение 17 мин. Если щитовидная железа обеспечена йодом, то за эти 17 мин. йод убивает нестойкие микробы, попадающие в кровь через повреждения кожи, слизистую оболочку носа или горла, при адсорбции пищи в пищеварительном тракте. Стойкие микроорганизмы при прохождении через щитовидную железу становятся слабыми, пока окончательно не погибнут при условии нормалльного обеспечения ее йодом. В противном случае микроорганизмы, циркулирующие в крови, сохраняются.

Йод оказывает успокаивающее действие на организм и нервную систему. При нервном напряжении, раздражительности, бессонице возникает необходимость в йоде для расслабления организма и его оптимистического настроя. При нормальном обеспечении организма йодом наблюдается повышение умственной активности.

Йод – один из лучших катализаторов окисления в организме. При его недостатке происходит неполное сгорание пищи, что приводит к нежелательному образованию жировых запасов.

Йод восстанавливает энергию человека.

Источники поступления йода в организм человека

Источники поступления йода в организм с йодсодержащими минеральными водами, с пищей (морская рыба), с морским воздухом и морской водой. Поступление йода уменьшается при употреблении в пищу кочанной и цветной капусты.

Реакция организма на недостаток йода

При недостаточном поступлении йода в организм снижается функция щитовидной железы и развивается гипотиреоз. При недостатке йода у детей наблюдается задержка роста, физического развития, глубокая умственная отсталость.

При недостатке йода у взрослых симптомы недостатка гормонов щитовидной железы – снижение обмена веществ, падение температуры тела, выпадение волос, вялость, слабость.

Дефицит йода восполняют, принимая йодированную поваренную соль, в которую введен хлорид калия (25 г на 1000 кг соли).

Знаете ли вы, что

Заболевания, связанные с дефицитом йода, Всемирная организация здравоохранения определила как глобальную проблему, стоящую в одном ряду с сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями.

В целях профилактики заболеваний щитовидной железы ни в коем случае нельзя использовать спиртовой раствор йода, так как он предназначен для других целей.

При избытке в почве йода наблюдается ослабление синтеза йодистых соединений щитовидной железы.

Барабуля океаническая и японский карась содержат так много йода, что их невозможно употреблять в пищу из-за лекарственного запаха.

2. 4. Железо и здоровье человека

Содержание железа в организме человека (масса тела 70 кг) составляет по некоторым данным - 3,5 г. Распределение железа в организме человека (в процентах от общей массы железа) показано в приложении 1. Небольшая часть железа расходуется на рост покровных тканей организма - кожи и ногтей. Железо входит в состав пигмента, окрашивающего волосы (рыжие волосы содержат в 5 раз больше железа, чем любые другие). Как видно из приведенных данных в приложении 1, основная масса железа находится в крови - эритроцитах. Это стало известно благодаря открытию француза Мери в 19 веке. Эритроциты-красные кровяные клетки, главная функция которых заключается в осуществлении газообмена организма с окружающей средой, т. е. эритроциты переносят в организме кислород, поступающий при дыхании.

Входя в состав железосодержащего пигмента - гемоглобина, железо определяет красную окраску этого вещества, а также цвет крови. Молекула гемоглобина состоит из двух частей: из белка - глобина (основная часть молекулы, которая у разных живых организмов имеет разное строение) и железосодержащей группы - гема, который у всех организмов один и тот же. В составе молекулы гемоглобина четыре гема и в каждом - по одному атому железа, на их долю приходится всего лишь 0,35 % массы огромной молекулы.

Именно железо помогает захватывать кислород и* отдавать его там, где он нужен. В организме человека циркулирует ~25 трлн эритроцитов (в них находится большая часть всего железа, имеющегося в организме), благодаря деятельности которых мы можем дышать. Срок жизни эритроцитов 3-4 мес, после чего, выполнив свою функцию, они разрушаются.

«Производство» новых эритроцитов - функция кроветворных органов, главный из которых - костный мозг.

У здорового человека он каждые сутки вырабатывает ~200 млрд. эритроцитов, за среднюю человеческую жизнь (70 лет) их поступает в кровь в количестве 5*10 с общей массой -500 кг. Каждый из этого несметного числа эритроцитов нужно «зарядить» гемоглобином, а значит, и железом. Чтобы приготовить 0,5 т эритроцитов, требуется примерно 0,5 кг железа. Однако поступление железа в организм с пищей измеряется считанными миллиграммами в сутки, десятками граммов за всю человеческую жизнь.

Источники поступления железа в организм человека

В организм железо поступает с пищей.

Чтобы железо было усвоено, оно подвергается сложнейшим превращениям. В пищевых продуктах железо находится в трёхвалентной форме. Клетки же слизистой оболочки кишечника пропускают железо в двухвалентной форме - в виде соли хлорида железа (II) FeCL2 или сульфата железа (II) FeSO4. Двухвалентным оно бывает только в составе специальных лекарственных препаратов. Миновав пищевод и попав в желудок, трехвалентное железо под действием желудочного сока восстанавливается в двухвалентное. Важнейшую роль в этом процессе играют соляная кислота и другие вещества, входящие в состав желудочного сока. Поэтому при пониженной кислотности назначают препараты железа вместе с соляной кислотой или желудочным соком. Из всего железа, которое находится в пище, усваивается 2-20 %, причем немаловажно и то, что из продуктов растительного происхождения усваивается только от 2 - 8 % железа. В продуктах животного происхождения атомы железа входят в состав белковых молекул, что облегчает его усвоение.

Влияет на усвоение железа и состав пищи. Витамин С и фруктоза (содержится в овощах, фруктах, соках, мёде) создают благоприятные условия для усвоения железа, т. к. образуют с ним хорошо растворимые соединения. Большую роль играют витамины группы В. Однако у железа кроме «друзей» имеются и «враги». «Враги» железа - это чай, кофе, молочные продукты и яичные желтки. Чашка чая, выпитая во время еды, сократит усвоение железа почти на 2/3, поскольку при этом образуются труднорастворимые соединения. Если кофе выпит после приёма пищи, то организм недосчитается 40 % железа, а если - за 1ч до еды, он оставит железо в неприкосновенности. Если с железом у вас всё в порядке, то можно спокойно есть продукты, которые числятся во «врагах» железа. Если же нет, то необходимо изменить свой образ жизни.

Из желудка железо проникает сквозь мембрану в клетку слизистой оболочки кишечника. Здесь его поджидает белок апоферритин, относящийся к группе гамма-глобулинов. Он образует с железом комплексное водорастворимое соединение - ферритин. В ходе этой реакции железо во второй раз изменяет свою валентность: в составе ферритина оно уже снова трехвалентное. Апоферритин выполняет двойную роль. Во-первых, он служит «проводником» железа сквозь клетку слизистой оболочки, а во-вторых, регулирует поступление железа из кишечника. Как только весь имеющийся в клетке апоферритин «насытится» железом и превратится в ферритин, всасывание железа сквозь мембрану блокируется. Такой механизм, работающий по принципу обратной связи, защищает организм от ненужного избытка железа.

Следующая преграда на пути железа - мембрана, которая отделяет клетку слизистой оболочки от кровеносного русла. Железо минует эту преграду и, попадая в плазму крови, в третий раз меняет валентность: отщепляясь от ферритина, оно вновь превращается в двухвалентное. Сменяется и его «проводник»: с кровью железо разносит по организму другой белок - трансферрин. Наконец, прежде чем отложиться в той или иной ткани, железо снова соединяется с белком, образуя ферритин (в составе которого железо трехвалентно), удобный для хранения запасов железа.

Итак, железо, поступив в организм, минует пищевод и попадает в желудок, где под действием соляной кислоты желудочного сока восстанавливается из трехвалентного в двухвалентное. Далее, в кишечнике часть железа, содержащегося в пище, в среднем -10% (остальная часть выводится из организма), всасывается сквозь слизистую оболочку и попадает в кровь, при этом дважды меняя свою валентность. По кровяному руслу железо разносится по всему организму и, снова окислившись в трехвалентное, отлагается в тканях.

Круговорот железа в организме человека показан приложении 3.

В воде железо находится в виде солей Fe. ГОСТ разрешает содержание железа в питьевой воде до 0,3 мг/л, а если нет станции обезжелезивания, то до 1 мг/л. Если же содержание железа превышает указанную величину, то это отрицательно сказывается на органах пищеварительной и сердечно-сосудистой систем.

Реакция организма на недостаток железа

Организм человека очень бережно обращается с железом, но даже у здорового человека железо понемногу выводится из организма: взрослый мужчина теряет в сутки ~1 мг железа. У женщин потери гораздо больше, т. к. главное вместилище железа - кровь. Много железа уносят кровотечения, особенно менструации. Поэтому потребность в железе у мужчин 0,9-1,2 мг в сутки, а у женщин 1,3-2,5 мг, во время беременности до 5 мг. Если человек не получает с пищей достаточного количества железа, в расход идёт резервное железо. У мужчин эти запасы составляют 2-3 года, если даже в пище не будет ни одного атома железа. У женщин эти запасы в 3 раза меньше, поэтому дефицит железа у них возникает намного раньше.

Когда железа начинает не хватать и организм приступает к расходованию его запасов, хранящихся в печени, печень отвечает на это резким увеличением производства «проводников» железа - апоферритина и трансферрина. Всасывание железа через слизистую оболочку кишечника тут же увеличивается: организм стремиться за каждым атомом железа и из тех же пищевых продуктов усваивает в 1,5-4 раза больше железа, чем обычно.

И все же эти резервы могут оказаться недостаточными, если с пищей поступает слишком мало железа или слишком велики его потери: возникает заболевание железодефицитная анемия, или малокровие.

Существует разновидность железодефицитной анемии, которая наблюдается у каждого человека в первый год жизни. В первые 6 месяцев внутриутробного развития плод не получает железа от матери. Накопление железа начинается лишь в последние 3 месяца перед родами. К моменту рождения нормальный ребенок запасает 250-300 мг, а недоношенный - 100-150 мг. Однако бурный рост ребенка требует огромных затрат железа, запасы которого быстро истощаются. Это служит сигналом растущему организму, что уже недостаточно одного материнского молока и нужно переходить на более разнообразное питание. С материнским молоком железа поступает в организм очень мало - в 100 г женского молока только 0,7 мг железа, из которого усваивается 0,02 мг. Потребность же ребенка в железе - 0,5 мг в сутки, т. е. ребенок длительное время развивается в условиях тяжёлого дефицита железа. При смешанном и искусственном вскармливании дефицит железа ещё больше, т. к. из коровьего молока железа усваивается в 2-3 раза меньше, чем из женского.

Ещё в прошлом веке врачи обратили внимание на анемию, поражавшую девушек в закрытых учебных заведениях. Признаки заболевания: зеленовато-бледный цвет лица, слабость, головокружение, обмороки, плохой аппетит.

Для работы мозга требуется огромное количество кислорода, а при анемии мозг не получает его в нужном количестве. Чаще анемия развивается в подростковом возрасте, когда происходит период полового созревания. В этот период особенно нужно следить за питанием, чтобы оно было богато железом. При сильной степени анемии назначают лекарственные препараты, содержащие железо.. После приема этих препаратов необходимо тщательно полоскать рот, т. к. может произойти потемнение эмали зубов. Препараты железа могут вызвать раздражение слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, тошноту, рвоту. Поскольку такие препараты связывают сероводород кишечника (естественный стимулятор перистальтики), они могут вызвать запоры.

Удовлетворить потребность в железе помогут железистые (марциальные) минеральные воды Сибири, Кавказа и Карелии. Они получили своё название в честь Марса - бога войны и алхимического символа железа. Это - «Дарасут», «Полюстрово» и другие. Марциальная вода не может долго храниться, т. к. в ней содержится FeSO4 * 7H2O -соединение, быстро подвергающееся процессу окисления. Из прозрачного раствора воды выпадает бурый осадок Fe (ОН)з.

Реакция организма на избыток железа

Если же в плазму крови внезапно поступает большое количество железа, то такое избыточное, ненужное организму железо также откладывается в тканях. В этом случае образуется соединение трехвалентного железа с белками, но уже в виде нерастворимого в воде комплекса - гемосидерина. Это соединение уже не может быть использовано организмом в будущем. Его накопление расстраивает функции тех тканей и органов, где оно происходит, и приводит к развитию заболевания - гемосидероза.

Знаете ли вы, что.

Граф А. П. Бестужев-Рюмин (1693-1766) - канцлер императрицы Елизаветы и генерал-фельдмаршал императрицы Екатерины 11 -предложил капли, получившие название «бестужевские», как укрепляющее и возбуждающее средство. Капли представляли собой раствор хлорида железа (111) в смеси этилового спирта и этилового эфира. Екатерина их часто употребляла.

Гематоген производится из бычьей крови и применяется для профилактики анемии.

Экспериментально показано, что у здоровых мужчин и женщин однократный прием умеренной дозы алкоголя вызывает усиленное выведение через кишечник железа, алюминия, цинка, что создаёт предпосылки для дефицита этих металлов в организме. - Чай содержит дубильную кислоту. Если смешать светлый настой чая с раствором соли железа, то он почернеет, т. к. дубильная кислота, содержащаяся в чае, в соединении с железом образует чернила. Вот почему нельзя заваривать чай в металлическом чайнике.

2. 5. Ртуть и здоровье человека

Ртуть - яд кумулятивного действия, способна накапливаться в организме, главным образом в жировых тканях, вызывает уродства у детей. Токсическая доза составляет 0,4 мг, летальная - 150-300 мг.

Токсические свойства ртути

В отличие от многих веществ, которые в газовой фазе находятся в форме двух-, трёх- и четырехатомных молекул, ртуть существует в виде атомов Hg. Попадая в лёгкие, пары ртути проникают в кровеносную систему и вступают в химическое взаимодействие с белками-ферментами, биокатализаторами, которые осуществляют в нашем организме тысячи химических процессов. Одни ферменты, связавшись атомами ртути, теряют свои каталитические свойства, а другие - начинают ускорять реакции, продуктами которых являются вещества, отравляющие организм.

Так или иначе, каждый из нас имеет дело с ртутью. Всем нам приходится измерять температуру тела. Возможно такая ситуация, когда при измерении температуры градусник выпадает у вас из рук и. разбивается. Мельчайшие капельки ртути рассыпаются по полу.

Обстоятельства осложняются, если это происходит в помещении, где паркетный пол: тогда капельки попадают в щели между планками. Концентрация ртути становится больше ПДК примерно в 100 раз.

В этом случае необходимо выполнить ряд действий для предотвращения хронического отравления обитателей комнаты:

1. Собрать с помощью медной (латунной) проволоки (пластинки) или листочков фольги («серебряной», оловянной бумажки от конфет) вытекшую ртуть. К медной и оловянной поверхности жидкая ртуть, смачивая её, прилипнет. Для этого также можно воспользоваться обыкновенной медицинской грушей. После сбора капель место, где могла задержаться ртуть, надо засыпать порошком серы или алюминиевой пылью или же залить раствором хлорида железа.

2. Поместить в стеклянную баночку все собранные шарики и отвезти на ближайшую санитарно-эпидемиологическую станцию.

3. Место, где находилась ртуть, протереть влажной тряпкой, после чего тщательно вымыть руки (а тряпку выбросить).

Опасность хронического отравления ртутью заключается в том, что человек в течение длительного времени не обнаруживает признаков расстройства здоровья. В это время и происходит развитие тех биологических изменений, результатом которых становятся тяжёлые последствия, а именно: повышенная возбудимость, острые головные боли, общая слабость, повышенная утомляемость, прогрессирующее ослабление памяти, обмороки. Позже начинают дрожать руки, веки, в тяжелых случаях - ноги. Эти признаки хронического отравления ртутью могут сопровождаться разрыхлением десен, выпадением зубов и волос, расстройством пищеварительного тракта.

Организм детей и женщин более чувствителен к воздействию ртути, чем организм мужчин.

Арабские алхимики и врачи, не знавшие о пагубных последствиях нахождения в помещении со ртутью, заметили, что скорпионы покидают жилище, в котором разлита ртуть. Это происходит потому, что ферментные белки скорпиона отличаются от человеческих. Молекулы тканей скорпиона немедленно «ощущают» действие атомов ртути, например, на ферменты, обеспечивающие процесс дыхания. Было бы неплохо иметь и человеку такую «сигнальную систему раннего реагирования» на наличие в воздухе паров ртути. А пока ничтожное содержание ртути в воздухе лабораторий и промышленных предприятий химики определяют на основе чувствительных цветовых реакций.

Ртуть - единственный (в природных условиях) жидкий металл, который испаряется даже при комнатной температуре. Её пары имеют свойство равномерно распространяться по всему объему, сорбируясь тканями, деревянными изделиями и материалами различных конструкций. При температуре выше 28 С ртуть начинает испаряться и её" пары снова попадают в воздух. Поэтому её действие всеобъемлюще: она загрязняет почву, воздух и воду.

Если металлическая ртуть по разным причинам попадает в организм человека, отравляющего эффекта не наблюдается. В литературе описывается случай, когда в кровь человека попало несколько миллилитров ртути. Жидкая ртуть в течение девяти лет обнаруживалась при рентгеноскопии в желудочке сердца и на поверхности лёгких. Но признаков ртутного отравления не наблюдалось.

Известно, что в старину заворот кишок лечили, давая больному выпить стакан ртути. Основная масса ртути, пройдя через кишечник, выводится из организма, но капельки её задерживались в организме, не вызывая негативных последствий.

Возникает вопрос: как объяснить то обстоятельство, что инертный металл, встречающийся в природе в самородном виде, который в обычных условиях не окисляется кислородом, не взаимодействует с водой и щелочами, не растворяется в большинстве кислот (растворяется только в царской водке, горячей концентрированной H2SO4) и вдруг проявляет ядовитые свойства?

Необходимо различать действия металлической ртути, её паров и солей.

Наиболее токсичны соли Hg, например сулема HgCL2. Если в организм попадают соли Hg , то немедленно возникает рвота и наступает упадок сердечной деятельности, резкое понижение температуры тела и обморок.

Металлическая ртуть практически безвредна для живых существ, т. к. в организме процесс образования иона двухвалентной ртути, который и может вызвать отравление, не происходит.

Токсичность паров ртути объясняется изменением химических свойств вещества при его измельчении, в предельном случае - атомизации вещества, которая является очень эффективным способом повышения его химической активности.

Соединения одновалентной ртути менее токсичны, чем соединения двухвалентной ртути.

Соединения одновалентной ртути обладают низкой растворимостью в воде, соединения двухвалентной ртути, напротив, водорастворимы.

Нахождение ртути в живых организмах

В молодых животных ртути меньше, чем в старых. В хищниках больше, чем в объектах, которыми они питаются. Особо «отличившиеся» рыбы - тунец - содержат до 0,7 мг/кг и более. Отсюда следует, что в питании не следует злоупотреблять хищной рыбой. В Японии сброс отходов промышленности в р. Агано и залив Минамата привёл в 1960-х гг. к обогащению ртутью рыб, крабов и устриц. Употребление их в пищу вызвало сильнейшее отравление местных жителей. Рыбный промысел в заливе до сих пор запрещён, поскольку на дне моря лежит ~600 т ртути. «Накопителем» ртути являются почки животных (до 0,2 мг/кг). Но если при приготовление почек их неоднократно вымачивать, меняя воду, и дважды их выварить, то можно снизить содержание ртути примерно в 2 раза.

В растительных продуктах ртуть больше всего содержится в орехах, в какао-бобах и шоколаде (до 0,1 мг/кг). В большинстве остальных продуктах содержание ртути не превышает 0,01-0,03 мг/кг. С пищей человек в сутки получает её 20 мкг. Ртуть, попав в организм, сосредоточивается в почках и нарушает их нормальную деятельность.

С 1819 г. амальгаму (сплав ртути с каким-либо металлом, чаще всего с серебром, оловом или медью) применяют для пломбирования зубов. И до сих пор она остается лучшим материалом для лечения некоторых случаев кариеса. Немецкие стоматологи выяснили, каким образом она влияет на организм человека. Оказалось, что в день из пломбы в организм просачивается ~5 мкг ртути. Это количество безопасно в сравнении с тем, сколько её поступает в организм при активном и пассивном курении.

При приеме препаратов ртути внутрь возникает острое отравление. Симптомы отравления обусловлены:

Раздражающим и прижигающим действием соединений ртути на желудочно-кишечный тракт;

Всасыванием (резорбцией) ионов ртути;

Действием ртути на органы выделения.

Раздражающее и прижигающее действия препаратов ртути на слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта развиваются вскоре после приема препаратов внутрь. При этом появляются металлический вкус и чувство жжения во рту, боли в животе, тошнота и рвота (нередко с примесью крови), усиливается слюноотделение. В первые часы отравления в связи с резким раздражением желудочно-кишечного тракта и возникновением в нем острых болей может развиться шок.

Всасывание ионов ртути происходит уже в первые часы отравления и влияет на центральную нервную систему (вначале происходит ее возбуждение, судороги, затем ее угнетение), наблюдается нарушение деятельности сердечно-сосудистой системы (сердечная слабость, падение артериального давления, слабый и частый пульс) и функции почек (вначале усиление, затем уменьшение мочеотделения). Ионы ртути всасываются преимущественно слизистыми оболочками пищеварительного тракта и почками, в связи с чем у пострадавших развиваются стоматит, язвенный колит и поражение почек.

Действие ионов ртути на органы выделения развивается на 2-е - 3-й сутки от момента приема яда.

Помощь при острых отравлениях препаратами ртути

1. Предпринять меры к удалению яда и предупреждению его всасывания из желудочно-кишечного тракта. Для этого пострадавшему необходимо дать внутрь молоко, яичный белок (для связывания ртути с белком).

2. Осторожно промыть желудок водой с активированным углём. Принять внутрь активированный уголь и солевое слабительное (сульфат магния).

З. Для предупреждения всасывающего действия ионов ртути рекомендуется как можно раньше начать парентеральное (например, посредством инъекции) введение антидотов (противоядие).

Знаете ли вы, что.

В прошлом веке около 120 человек, производивших золочение Исаакиевского собора в Петербурге, получили смертельные отравления.

Купола золотили, натирая металлическую кровлю амальгамой золота - раствором золота в ртути. Смертельное отравление было вызвано парами ртути, которыми ежедневно дышали рабочие. Это произошло потому, что рабочие и руководство плохо знали токсические свойства ртути и не обратили внимания на симптомы начавшегося отравления: отсутствие аппетита, головные боли и желудочные расстройства.

В средние века отравление ртутью получило название «болезнь сумасшедшего шляпочника», т. к. заболевали мастера, применявшие ртутные препараты при изготовлении фетровых шляп.

В 140 г. н. э. Китайский алхимик Вый Поян занимался изготовлением «пилюль бессмертия». Их состав - сульфид ртути. Эти пилюли он принимал сам, давал их ученикам и своей любимой собаке.

Все они, конечно, умерли.

С увеличением кислотности воды в озере на 1 единицу рН концентрация ртути в тканях рыб повышается в среднем на 0,14 мг/кг. В Швеции и США рыболовам рекомендовано возвращать в озеро пойманную рыбу, если её возраст более трёх лет.

Одним из широко распространенных источников ртути являются всем известные люминесцентные лампы. Одна такая лампа дневного света содержит -150 мг ртути и, выброшенная на свалку и лишившаяся герметичности, способна загрязнить ртутью 500 тыс. м воздуха на уровне ПДК. Только московский завод ЗИЛ ежегодно отправлял на свалки 200 тыс. отработанных ртутных ламп.

2. 6. Мышьяк и здоровье человека

Больше всего мышьяка в ткани мозга, мышцах и органах с развитой мышечной тканью.

Из истории

С древних времен этот элемент привлекал внимание человека. О нем говорили со страхом, с восхищением и презрением. Для большинства людей слово «мышьяк» давно стало синонимом слова «яд». Ученые до сих пор ломают голову над разрешением вопроса: мышьяк и смерть Наполеона 1 (1769-1821). Шотландские врачи Смит и Форшуфвуд проводили анализ волос Наполеона, срезанных с его головы, спустя несколько часов после смерти. (Уже тогда врачи знали, что мышьяк, попав в человеческий организм, постепенно накапливается в волосах в виде оксида). Анализ показал, что мышьяк в волосах Наполеона было в 13 раз больше обычного. Врачи пришли к заключению, что он был отравлен мышьяком, который, по их мнению, в виде оксида подмешивали к его пище в малых дозах.

В ту эпоху ядом мог быть только мышьяк. 1/5 г мышьяка достаточно, чтобы убить человека за 24 ч, но мышьяк сохраняет свои свойства и при введении малыми дозами, при этом убийство растягивается на месяцы. Это вещество серого цвета без запаха и вкуса, а симптомы отравления им напоминают симптомы холеры, распространенной тогда в Европе.

Диагностировать отравление во времена Наполеона было практически невозможно, как и долгое время спустя. А если человека, которого решили отравить, заставляли принимать одновременно такие медикаменты, как каломель (хлорид ртути) или же некоторые соли калия и сурьмы, то при вскрытии и вовсе невозможно было обнаружить следы мышьяка. (А эти медикаменты часто прописывались докторами в эпоху Наполеона, что позволяло лечить и одновременно убивать жертву, не оставляя следов, совершая в определенном смысле идеальное преступление.) Поскольку император все последние дни принимал каломель и соли калия и сурьмы, то к моменту вскрытия малейший след мышьяка должен был пропасть.

Оказалось также, что обои в апартаментах бывшего императора тоже содержали мышьяк. Каждый квадратный метр обоев стен наполеоновской спальни содержал 0,12 г мышьяка. При отсыревании таких обоев в воздух могли попадать токсичные соединения мышьяка.

Чередование дремоты и бессонницы, отек ног, потеря волос *- все это симптомы хронического отравления мышьяком. Увеличение печени умершего, не имевшей явных следов поражения, - это точно соответствует состоянию печени при таком отравлении.

До самой кончины Наполеон прибавлял в весе, тогда как больные раком (официальная версия его смерти - рак желудка) резко худеют во время болезни. Тучность - один из симптомов постепенного мышьякового отравления.

В 1840 г. вскрыли могилу Наполеона. Тело Наполеона не бальзамировали и предали земле таким, каким оно было после вскрытия. Оно было закрыто в четырех гробах, в том числе двух металлических, но не один из них не был воздухонепроницаемым. Со дня погребения прошло 19 лет, но тело Наполеона не было тронуто тлением. Его лицо изменилось меньше, чем лица людей, стоявших вокруг его могилы. Существует объяснение этого чуда - мышьяк; он - смертельный яд, но в то же время предохраняет живые ткшш от разложения. Музеи используют это свойство мышьяка для консервации экспонатов.

И несмотря на вышеизложенное, соединения мышьяка - ценнейшие лекарственные средства, целебные свойства которых были известны Гиппократу и Аристотелю. И хотя роль соединений мышьяка с открытием антибиотиков значительно снизилась, некоторые его препараты применяют до сих пор. Мистический ореол, окружавший мышьяк, его многоликость имеют под собой реальное обоснование: по своему положению в периодической системе он проявляет свойства, характерные и для металлов, и для неметаллов, а отсюда и разнообразие свойств.

Биологическая роль мышьяка

Мышьяк участвует в процессах, связанных с механической работой и мышлением, уменьшает токсичность селена (наилучшее средство против селенового токсикоза), ртути и свинца при их избытке в организме. Принимает участие в нуклеиновом обмене, т. е. имеет прямое отношение к синтезу белка. Мышьяк необходим для синтеза гемоглобина, хотя и не входит в его состав.

Источники поступлении мышьяка в организм человека

Диет, свободных от мышьяка, не существует. Богаты мышьяком морские организмы: морская рыба (содержание мышьяка в ней в 10-100 раз больше, чем в пресноводной) и морские ракообразные - креветки, омары (в них содержание мышьяка достигает 174 мг/кг). Даже существует термин «креветочный мышьяк». Мышьяк, находящийся в морских животных, несмотря на его большое количество, для человека нетоксичен. Его избыток выводится из организма.

Мышьяк может поступать в организм при использовании мышьяксодержащих минеральных вод. Их применяют как внутрь, так и в виде ванн на бальнеологических курортах. Их используют для профилактики и лечения сердечно-сосудистой, нервной систем, желудочно-кишечного тракта, опорио-двигателыгого аппарата строго под контролем врача. Обнаружилось, что в процессе хранения минеральной воды «Нарзан» в ней появляются какие-то черные хлопья. Химики Е. В. Иосифова и Ф. И. Головин, сделав анализы «Нарзан», установили, что в нем содержится мышьяк в довольно большом количестве. Пока в воде много углекислого газа, соли в ней находятся в виде взвеси, но по мере того, как газ улетучивается и давление падает, они выпадают в осадок. Питьевые воды, содержащие мышьяк в количестве 0,7 мг/л и выше, оказывают специальное лечебное действие. В лечебно-столовых водах мышьяк содержится не более 1,5 мг/л - это воды «Авадхара», «Вардзия», «Джермук» и др. В лечебных водах, которые применяются строго по назначению врача, мышьяка может быть в несколько раз больше. Среди таких отличилась вода «Синегорская» (о. Сахалин), в ней мышьяка содержится до 50 мг/л.

В романе Г. Флобера «Госпожа Бовари» подробно описывается отравление мышьяковистой кислотой главной героини Эммы.

Знаете ли вы, что.

В желудочно-кишечном тракте животных нередко образуется камень, называемый безоар. Он использовался веками как средство от различных ядов, особенно от мышьяка, которым в средние века отравили немало людей. Камень носили в перстне или медальоне и принимали внутрь с водой, Такой камень был у английской королевы Елизаветы 1. Современные американские исследования показали, что безоар действительно эффективно обезвреживает соединения мышьяка.

Глава 3. Исследование содержания некоторых элементов в организме человека

С целью ответа на основополагающий вопрос нашей работы мы провели среди учащихся разных возрастных групп и педагогов МОУ СОШ №11 при помощи методики М. Хама и А. Россмайера исследование содержания железа, кальция и калия. (Приложения 7,8,9). Данная методика довольно проста, ее смысл сводится к тому, что отвечая на вопросы анкеты «да», или «нет», можно получить представление о достаточном (недостаточном) содержании того или иного элемента в организме.

На основании опроса вышеназванных групп респондентов мы получили следующие результаты.

Возрастная Количество Содержание калия Содержание кальция Содержание железа группа опрошенных

Да Нет Да Нет Да Нет

13-14 лет 30 2 28 10 20 15 15

15-16 лет 25 1 24 11 14 10 15

25-35 лет 10 0 10 6 4 3 7

35-45 лет 15 6 9 4 11 5 10

Старше 45 лет20 10 10 15 5 8 12

Анализ результатов анкетирования.

Старшеклассники (13-16 лет), отвечая на вопросы анкеты, отмечают наличие чувство усталости и подавленности (25 из 55 опрошенных), изменение кожи и ногтей (20 из 55 опрошенных), употребление в рационе малого количества овощей (60% из числа опрошенных), употребление более 3х чашек чая или кофе в день (48% ответов «да»). В целом получены данные о том, что 50% старшеклассников отвечая на большинство вопросов анкеты «да», имеют в своем организме недостаточное содержание железа (по мнению авторов методики определения содержания железа, если на большинство вопросов получены ответы «нет», то организм в достаточной степени обеспечен железом);

Анализ ответов педагогов позволяет увидеть следующую информационную картину: у взрослых до 35 лет достаточное содержание железа (70% ответов «нет»); возрастные группы 35-45 лет и старше 45 лет имеют соответственно 50% и 67% ответов «да», что свидетельствует о недостаточной обеспеченности организма железа.

2. Анализируя полученную информацию по обеспеченности организма кальцием у разных возрастных групп респондентов, отмечается наличие ответов «да» (авторы методики анкетирования утверждают, что если на большинство вопросов получен ответ «нет», то организм в достаточной степени обеспечен кальцием):

Старшеклассники (13-16 лет) – 62%;

Педагоги до 35 лет – 60%, 35-45 лет – 27%, старше 45 лет – 75%.

Причем участники анкетирования отмечают у себя частое проявление судорог, употребление (а чаще нет) меньше одного стакана молока в день, редкое наличие в своем рационе таких продуктов, как йогурт и сыр, и, наоборот, изобилие мяса и колбас.

Старшие школьники (13-16 лет) на большинство вопросов анкеты ответили «нет» (авторы методики утверждают, что если на большинство вопросов получен ответ «да», то организму не хватает калия) – 93%, что говорит о достаточном содержании калия;

Педагоги до 35 лет на все вопросы ответили «нет» - 100%, 35-45 лет – 60% отрицательных ответов, старше 45 лет – 50% ответов «нет», то есть у большинства педагогов все в порядке с содержанием калия в организме.

Участники опроса ознакомлены результатами и анализом, а также информированы о той биологической роли, которую выполняют в организме калий, кальции и железо.

Полученные результаты анкетирования свидетельствуют о не совсем благоприятном у ряда участников опроса содержание вышеназванных элементов в организме, что можно объяснить рядом объективных и субъективных факторов:

1. Экология места проживания, так как организм человека – это сложная химическая система, которая не может функционировать самостоятельно, без взаимосвязи с окружающей средой.

2. Социальный статус, так как доходы у различных социальных групп населения очень сильно разнятся, отсюда не всегда есть возможность приобретения тех или иных продуктов питания, что приводит к снижению содержания определенных химических элементов в организме.

3. Физиологические особенности определенных возрастных групп, связанные с гормональной перестройкой организма.

4. Наличие вредных привычек, не понимание значения здорового образа жизни.

Заключение

Главнейшая особенность микроэлементов - их вездесущность. Будучи необычайно распыленными, рассеянными, они присутствуют буквально повсюду, хотя и подчас в исчезающе малых количествах. Человек сегодня нуждается, как и все живое, в определенном содержании микроэлементов в своем организме, но, тем не менее, осознавая это, производственная деятельность человека на природу привела к изменению химического состава окружающего мира: меняется концентрация микроэлементов в воздухе, природных водах, почвенном покрове, организмах, что не проходит бесследно для органического мира, в том числе и для человека.

В ходе работы над рефератом был изучен химический состав человеческого организма, физиологическое воздействие щелочных металлов, кальция, галогенов, железа, ртути и мышьяка на организм.

В результате можно сказать, что все рассмотренные микроэлементы имеют благоприятную функцию в организме человека и любого другого живого существа. Но избыток или недостаток этих микроэлементов в организме ведет к неблагоприятным последствиям, а в ряде случаев к летальному исходу.

В этой связи актуально и уместно высказывание древнегреческого философа, врача Т. Парацельса: «Все есть яд и ничто не лишено ядовитости, одна только доза делает яд незаметным».

Может быть, настало время, когда каждый человек должен задуматься над своим здоровьем: как сохранить и укрепить здоровье и не навредить себе. Представленный в нашей работе информационный материал позволяет формировать знания о сохранении и укреплении своего здоровья, так как из него мы узнаем каким образом вещества влияют на процессы жизнедеятельности организма, и в целом на саму жизнь человека, что полезно нам и в каких количествах, что вредно и до какой степени.