Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
«Биогенные элементы в организме человека»
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Содержание и биологическая роль химических элементов в организме человека
1.1 Биогенные элементы - неметаллы, входящие в состав организма человека
.2 Биогенные элементы - металлы, входящие в состав организма человека
. РОЛЬ КИСЛОРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
. РОЛЬ УГЛЕРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
. РОЛЬ ВОДОРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
. РОЛЬ КАЛИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
. РОЛЬ СЕРЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
. РОЛЬ КАЛЬЦИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Мнение о том, что в организме человека можно обнаружить практически все элементы периодической системы Д.И. Менделеева, становится привычным. Однако учёные предполагают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет какую-то биологическую функцию. Вполне возможно, что эта гипотеза не подтвердится. По мере того как развиваются исследования в данном направлении, выявляется биологическая роль всё большего числа химических элементов.
Для сохранения своего здоровья человек должен обеспечивать организм сбалансированным поступлением питательных элементов с пищей, водой, вдыхаемым воздухом. Часто рекламируют продукты питания с повышенным содержанием кальция, йода и других химических элементов, но полезно ли это для нашего организма? К каким заболеваниям может привести избыток или недостаток того или иного химического элемента у детей и взрослых?
В наше время, когда здоровых людей уже с детского возраста становится всё меньше, эта проблема является действительно актуальной.
1. Содержание и биологическая роль химических элементов в организме человека
В человеческом организме непрерывно образуются невообразимое множество различных химических соединений. Часть из синтезированных соединений используется в качестве строительного материала или источника энергопитания и обеспечивает организму рост, развитие и жизнедеятельность; другая же часть, которую можно рассматривать как шлаки или отходы, выводится из организма.
В обмене веществ участвуют и неорганические и органические вещества. Химические элементы, которые образуют эти вещества, называются биогенными элементами. Достоверно биогенными считаются около 30 элементов.
На рисунке 1 представлены основные химические элементы, входящие в состав организма человека.
Рисунок 1 - Диаграмма. Элементарный состав организма человека.
1.1 Биогенные элементы - неметаллы, входящие в состав организма человека
Среди биогенных элементов особое место занимают элементы-органогены, которые образуют важнейшие вещества организма - воду, белки, углеводы, жиры, витамины, гормоны и другие. К органогенам относятся 6 химических элементов: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера. Их общая массовая доля в организме человека составляет примерно 97,3% (см. таблицу 1).
Все элементы-органогены являются неметаллами. Среди неметаллов биогенными являются также хлор (массовая доля 0,15%), фтор, йод и бром. Эти элементы не включают в число элементов-органогенов, поскольку, в отличие от последних, они не играют столь универсальной роли в построении органических структур организма. Существуют данные о биогенности кремния, бора, мышьяка, селена.
Таблица 1. Содержание элементов-органогенов в организме человека.
|
Элементы - органогены |
Массовая доля (в %) |
Масса (в г / 70 кг) |
|
углерод (С) |
21,0 |
14700 |
|
кислород (О) |
62,4 |
43680 |
|
водород (H) |
9,7 |
6790 |
|
азот (N) |
3,1 |
2170 |
|
фосфор (P) |
0,95 |
665 |
|
сера (S) |
0,16 |
112 |
|
Всего |
97,3 |
68117 ≈ 68 кг |
1.2 Биогенные элементы - металлы, входящие в состав организма человека
К числу биогенных элементов относится ряд металлов, среди которых особенно важные биологические функции выполняют 10 так называемых «металлов жизни». Этими металлами являются кальций, калий, натрий, магний, железо, цинк, медь, марганец, молибден, кобальт (см. таблицу 2).
Кроме 10 «металлов жизни» к числу биогенных элементов относят еще несколько металлов, например, олово, литий, хром и некоторые другие.
Таблица 2. Содержание «металлов жизни» в организме человека
|
Металл |
Массовая доля (в %) |
Масса (в г / 70 кг) |
|
Кальций (Ca) |
1,5 |
1050 |
|
Калий (K) |
0,35 |
245 |
|
Натрий (Na) |
0,15 |
105 |
|
Магний (Mg) |
0,05 |
35 |
|
Железо (Fe) |
0,006 |
4,2 |
|
Цинк (Zn) |
0,0027 |
1,9 |
|
Медь (Cu) |
2*10-4 |
0,14 |
|
Марганец (Mn) |
3*10-5 |
0,02 |
|
Молибден (Mo) |
2*10-5 |
0,015 |
|
Кобальт (Co) |
4*10-6 |
0,003 |
|
Всего |
≈ 2,1% |
≈ 1450 г |
В зависимости от массовой доли в организме все биогенные элементы делятся на:
а) макроэлементы (массовая доля в организме больше 10-2%, или больше 7г);
б) микроэлементы (массовая доля в организме меньше 10-2%, или меньше 7г).
К макроэлементам относятся все органогены, хлор и 4 «металла жизни»: магний, калий, кальций, натрий. Они составляют 99,5%, причем более 96% приходится на 4 элемента (углерод, кислород, водород, азот). Они являются главными компонентами всех органических соединений.
Микроэлементы содержатся в клетках в очень малых количествах. К ним относятся цинк, марганец, медь, йод, фтор и другие. Но даже те элементы, которые содержатся в ничтожно малых количествах, необходимы для жизни и ничем не могут быть заменены. Биологическая роль и функции, которые выполняют эти элементы в организме человека, очень разнообразны, а их недостаток или избыток может привести к серьезным заболеваниям (см. приложения Б и Г). [4, с. 21] Достаточно сказать, что около 200 ферментов активизируются металлами. Всего в организме человека выявлено около 70 минеральных веществ, из них 14 микроэлементов считаются незаменимыми - это железо, кобальт, медь, хром, никель, марганец, молибден, цинк, йод, олово, фтор, кремний, ванадий, селен. Многие микроэлементы поступают в организм почти исключительно за счёт плодовоовощного питания. Дикорастущие съедобные растения также богаты микроэлементами, которые, будучи извлечены из глубинных слоёв, накапливаются в листьях, цветах, плодах.
2. РОЛЬ КИСЛОРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Содержание кислорода в организме взрослого человека составляет около 62% от общей массы тела (43 кг на 70 кг массы тела).
Главной функцией молекулярного кислорода в организме является окисление различных соединений. Вместе с водородом кислород образует воду, содержание которой в организме взрослого человека в среднем составляет около 55-65%.
Кислород входит в состав белков, нуклеиновых кислот и других жизненно-необходимых компонентов организма. Кислород необходим для дыхания, окисления жиров, белков, углеводов, аминокислот, а также для многих других биохимических процессов.
Обычный путь поступления кислорода в организм лежит через легкие, где этот биоэлемент проникает в кровь, поглощается гемоглобином и образует легко диссоциирующее соединение - оксигемоглобин, а затем из крови поступает во все органы и ткани. Кислород поступает в организм также и в связанном состоянии, в виде воды. В тканях кислород расходуется преимущественно на окисление различных веществ в процессе метаболизма. В дальнейшем почти весь кислород метаболизируется до диоксида углерода и воды, и выводится из организма через легкие и почки.
Пониженное содержание кислорода в организме.
При недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации развиваются явления гипоксии (кислородного голодания).
Основные причины дефицита кислорода:
· прекращение или снижение поступления кислорода в легкие, пониженное парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе;
· значительное уменьшение количества эритроцитов или резкое понижение содержания в них гемоглобина;
· нарушение способности гемоглобина связывать, транспортировать или отдавать тканям кислород;
· нарушение способности тканей утилизировать кислород;
· угнетение окислительно-восстановительных процессов в тканях;
· застойные явления в сосудистом русле вследствие расстройств сердечной деятельности, кровообращения и дыхания;
· эндокринопатии, авитаминозы;
Основные проявления дефицита кислорода:
· в острых случаях (при полном прекращении поступления кислорода, острых отравлениях): потеря сознания, расстройство функций высших отделов ЦНС;
· в хронических случаях: повышенная утомляемость, функциональные нарушения деятельности ЦНС, сердцебиение и одышка при незначительной физической нагрузке, снижение реактивности иммунной системы.
Токсическая доза для человека: токсичен в виде О3.
Повышенное содержание кислорода в организме.
Длительное повышение содержания кислорода в тканях организма (гипероксия) может сопровождаться кислородным отравлением; обычно гипероксии сопутствует повышение содержания кислорода в крови (гипероксемия).
Токсическое действие озона и избытка кислорода связывают с образованием в тканях большого числа радикалов, возникающих в результате разрыва химических связей. В небольшом количестве радикалы образуются и в норме, как промежуточный продукт клеточного метаболизма. При избытке радикалов инициируется процесс окисления органических веществ, в том числе перекисное окисление липидов, с их последующим распадом и образованием кислородосодержащих продуктов (кетоны, спирты, кислоты).
Кислород входит в состав молекул множества веществ - от самых простых до сложных полимеров; наличие в организме и взаимодействие этих веществ обеспечивает существование жизни. Являясь составной частью молекулы воды, кислород участвует практически во всех биохимических процессах протекающих в организме.
Кислород незаменим, при его недостатке эффективным средством может быть только восстановление нормального снабжения организма кислородом. Даже кратковременное (несколько минут) прекращение поступления кислорода в организм может вызвать тяжелые нарушения его функций и последующую смерть.
3. РОЛЬ УГЛЕРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
УГЛЕРОД - важнейший биогенный элемент, составляющий основу жизни на Земле, структурная единица огромного числа органических соединений, участвующих в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности (биополимеры, а также многочисленные низкомолекулярные биологически активные вещества - витамины, гормоны, медиаторы и др.). Значительная часть необходимой организмам энергии образуется в клетках за счёт окисления углерода. Возникновение жизни на Земле рассматривается в современной науке как сложный процесс эволюции углеродистых соединений.
В организм человека углерод поступает с пищей (в норме около 300 г в сутки). Общее содержание углерода достигает около 21% (15 кг на 70 кг общей массы тела). Углерод составляет 2/3 массы мышц и 1/3 массы костной ткани. Выводится из организма преимущественно с выдыхаемым воздухом (углекислый газ) и мочой (мочевина).
Главной функцией углерода является формирование разнообразия органических соединений, тем самым, обеспечивая биологическое разнообразие, участие во всех функциях и проявлениях живого. В биомолекулах углерод образует, полимерные цепи и прочно соединяется с водородом, кислородом, азотом и другими элементами. Столь существенная физиологическая роль углерода определяется тем, что этот элемент входит в состав всех органических соединений и принимает участие практически во всех биохимических процессах в организме. Окисление соединений углерода под действием кислорода приводит к образованию воды и углекислого газа; этот процесс служит для организма источником энергии. Двуокись углерода CO2 (углекислый газ) образуется в процессе обмена веществ, является стимулятором дыхательного центра, играет важную роль в регуляции дыхания и кровообращения.
В свободном виде углерод не токсичен, но многие его соединения обладают значительной токсичностью. К таким соединениям следует отнести окись углерода СО (угарный газ), четыреххлористый углерод CСl4, сероуглерод СS2, соли цианистой кислоты HCN, бензол С6Н6 и другие. Углекислый газ в концентрации свыше 10% вызывает ацидоз (снижение рН крови), одышку и паралич дыхательного центра.
Длительное вдыхание каменноугольной пыли может привести к антракозу, заболеванию, сопровождающемуся отложением угольной пыли в ткани легких и лимфатических узлах, склеротическими изменениями легочной ткани. Токсическое действие углеводородов и других соединений нефти у рабочих нефтедобывающей промышленности может проявиться в огрубении кожи, появлении трещин и язв, развитии хронических дерматитов.
Для человека углерод может быть токсичен в форме окиси углерода (СО) или цианидов (CN-).
4. РОЛЬ ВОДОРОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Вода важнейшее соединение водорода в живом организме. Основные функции воды следующие:
. Вода, обладающая высокой удельной теплоемкостью, обеспечивает поддержание постоянства температуры тела. При перегреве тела происходит испарение воды с его поверхности. Из-за высокой теплоты парообразования этот процесс сопровождается большими затратами энергии, в результате чего температура тела понижается. Так поддерживается тепловой баланс организма.
. Вода поддерживает кислотно-основное равновесие организма. Большинство тканей и органов в основном состоят из воды. Соблюдение общего кислотно-основного баланса в организме не исключает больших различий в значениях рН для разных органов и тканей. Важным соединением водорода является пероксид водорода Н2O2 (традиционное название перекись водорода). Н2O2 окисляет липидный слой мембран клеток, разрушая его.
5. РОЛЬ КАЛИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Калий - обязательный участник многих обменных процессов. Важное значение имеет калий в поддержании автоматизма сокращения сердечной мышцы - миокарда; обеспечивает выведение ионов натрия из клеток и замену их ионами калия, что в свою очередь сопровождается выведением избыточной жидкости из организма.
По сравнению с другими продуктами калия больше всего в сушеных абрикосах, инжире, апельсинах, мандаринах, картофеле (500 г картофеля обеспечивают суточную потребность), сушеных персиках, репе, шиповнике, черной и красной смородине, бруснике, землянике, арбузах, дыне, сое, алыче, свежих огурцах, брюссельской капусте, грецких и лесных орехах, зелени петрушки, изюме, черносливе, ржаном хлебе, овсяной крупе.
Общее содержание калия в организме человека составляет 160-250 г. Но это количество меняется в зависимости от возраста, пола, конституции человека. Эти сдвиги связаны и с изменением клеточной массы тела.
Суточная потребность калия для взрослого человека 2-3 г в сутки, а для ребенка - 16-30 мг на кг массы тела. Необходимый минимум потребления калия для человека в сутки составляет около 1 г. При нормальном пищевом рационе суточная потребность в калии полностью удовлетворяется, но отмечаются еще сезонные колебания в потреблении калия. Так, весной его потребление невысоко - около 3 г/сутки, а осенью максимальное потребление - 5-6 г/сутки.
Учитывая тенденцию современных людей к употреблению с пищей большого количества поваренной соли, также возрастает и потребность в калии, который может нейтрализовать неблагоприятное влияние избытка количества натрия на организм.
Недостаток поступления калия с пищей может привести к дистрофии даже при нормальном содержании белков в рационе. Нарушение обмена калия проявляется при хронических заболеваниях почек и сердечно-сосудистой системы, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (особенно, сопровождающихся поносом и рвотой), при заболевании желез внутренней секреции и другой патологии.
Недостаток калия в организме проявляется, прежде всего нарушениями нервно-мышечной и сердечнососудистой систем (сонливость, нарушение движений, дрожание конечностей, замедленное сердцебиение). В лечебных целях применяются препараты калия.
Избыток калия наблюдается значительно реже, но представляет собой крайне опасное состояние: вялые параличи конечностей, изменения со стороны сердечно-сосудистой системы. Такое состояние может проявляться при выраженном обезвоживании организма, гиперкортицизме с нарушением функции почек и при введении больному большого количества калия.
6. РОЛЬ СЕРЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Сера в организме человека - непременная составная часть клеток, тканей органов, ферментов, гормонов, в частности, инсулина важнейшего фермента поджелудочной железы и серосодержащих аминокислот; обеспечивает пространственную организацию молекул белков, необходимую для их функционирования, защищает клетки, ткани и пути биохимического синтеза от окисления, а весь организм - от токсического действия чужеродных веществ. Довольно много ее в нервной, соединительной, костной тканях. Сера является компонентом структурного белка коллагена. Пополнение организма серой обеспечивается правильно организованным питанием, в которое включают мясо, куриное яйцо, овсяную и гречневую крупы, мучные изделия, молоко, сыры, бобовые овощи и капусту.
Содержание серы в теле взрослого человека - около 0,16% (110 г на 70 кг массы тела). Суточная потребность здорового организма в сере составляет 4-5 г.
Несмотря на значительное число проведенных исследований, роль серы в обеспечении жизнедеятельности организма выяснена не в полной мере. Так, пока отсутствуют четкие клинические описания каких-либо специфических расстройств, связанных с недостаточным поступлением серы в организм. В то же время известны ацидоаминопатии - расстройства, связанные с нарушением обмена серосодержащих аминокислот (гомоцистинурия, цистатионурия). Имеется также обширная литература, относящаяся к клинике острых и хронических интоксикаций соединениями серы.
Основные проявления дефицита серы:
· симптомы заболеваний печени;
· симптомы заболеваний суставов;
· симптомы заболеваний кожи;
· разнообразные и многочисленные проявления дефицита в организме и нарушения метаболизма биологически активных серосодержащих соединений.
Повышенное содержание серы в организме.
При высоких концентрациях сероводорода во вдыхаемом воздухе, клиническая картина интоксикации развивается очень быстро, в течение нескольких минут возникают судороги, потеря сознания, остановка дыхания. В дальнейшем последствия перенесенного отравления могут проявляться стойкими головными болями, нарушениями психики, параличами, расстройствами функций системы дыхания и желудочно-кишечного тракта.
Установлено, что парентеральное введение мелко измельченной серы в масляном растворе в количестве 1-2 мл сопровождается гипертермией с гиперлейкоцитозом и гипогликемией. Полагают, что при парентеральном введении токсичность ионов серы в 200 раз выше, чем ионов хлора.
Токсичность соединений серы, попавших в желудочно-кишечный тракт, связана с их превращением кишечной микрофлорой в сульфид водорода, весьма токсичным соединением.
В случаях смертельных исходов после отравления серой при вскрытии, отмечают признаки эмфиземы легких, воспаления мозга, острого катарального энтерита, некроза печени, кровоизлияния (петехии) в миокард.
При хронических интоксикациях (сероуглерод, сернистый газ), наблюдаются нарушения психики, органические и функциональные изменения нервной системы, слабость мышц, ухудшение зрения и разнообразные расстройства деятельности других систем организма.
В последние десятилетия одним из источников избыточного поступления серы в организм человека стали серосодержащие соединения (сульфиты), которые добавляются во многие пищевые продукты, алкогольные и безалкогольные напитки в качестве консервантов. Особенно много сульфитов в копченостях, картофеле, свежих овощах, пиве, сидре, готовых салатах, уксусе, красителях вина. Возможно, увеличивающееся потребление сульфитов отчасти повинно в росте заболеваемости бронхиальной астмой. Известно, напр., что 10% больных бронхиальной астмой проявляют повышенную чувствительность к сульфитам (т.е., являются сенсибилизированными к сульфиту). Для снижения отрицательного действия сульфитов на организм рекомендуется увеличивать содержание в рационе сыров, яиц, жирного мяса, птицы.
Основные проявления избытка серы:
· кожный зуд, сыпи, фурункулез;
· покраснение и опухание конъюнктивы;
· появление мелких точечных дефектов на роговице;
· ломота в бровях и глазных яблоках, ощущением песка в глазах;
· светобоязнь, слезотечение;
· общая слабость, головные боли, головокружение, тошнота;
· катар верхних дыхательных путей, бронхит;
· ослабление слуха;
· расстройства пищеварения, поносы, снижение массы тела;
· малокровие;
· судороги и потеря сознания (при острой интоксикации);
· психические нарушения, понижение интеллекта.
Роль серы в организме человека чрезвычайно важна, а нарушения серного обмена сопровождаются многочисленными патологиями. Между тем, клиника этих нарушений недостаточно разработана. Точнее сказать, различные "неспецифические" проявления расстройства здоровья человека пока не ассоциируются у клиницистов с нарушениями обмена серы.
7. РОЛЬ КАЛЬЦИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Кальций непосредственно участвует в самых сложных процессах, например, таких, как свертываемость крови; регуляция внутриклеточных процессов; регуляция проницаемости клеточных мембран; регуляция процессов нервной проводимости и мышечных сокращений; поддержание стабильной сердечной деятельности; формирование костной ткани, минерализация зубов.
Кальций является важной составляющей частью организма; его общее содержание около 1,4% (1000 г на 70 кг массы тела). В организме кальций распределен неравномерно: около 99% его количества приходится на костную ткань и лишь 1% содержится в других органах и тканях. Выводится кальций из организма через кишечник и почки.
Кроме того, длительный недостаток кальция в пище нежелательно сказывается на возбудимости сердечной мышцы и ритме ее сокращений.
Несмотря на то, что в питании большинства людей вполне достаточно кальцийсодержащих продуктов, очень многие страдают от недостаточности кальция. Причина в том, что кальций тяжело усваивается.
Прежде всего, следует отметить, что кальций теряется при термической обработке (например, при варке овощей - 25%). Потери кальция будут незначительны, если вода, в которой варились овощи, идет в употребление.
Необходимо также помнить, что всасываемость кальция в кишечнике затрудняется фитиновой кислотой, которой больше всего в ржаном хлебе, и щавелевой кислотой, имеющейся в изобилии в щавеле, какао. Затрудняется утилизация кальция пищей, богатой жирами. 'Врагами" кальция являются тростниковый сахар, шоколад и какао.
Основные проявления дефицита кальция.
Последствия дефицита кальция могут проявляться как на уровне всего организма, так и его отдельных систем:
· общая слабость, повышенная утомляемость;
· боли, судороги в мышцах;
· боли в костях, нарушения походки;
· нарушения процессов роста;
· гипокальциемия, гипокальциноз;
· декальцинация скелета, деформирующий остеоартроз, остеопороз, деформация позвонков, переломы костей;
· мочекаменная болезнь;
· болезнь Кашина-Бека ;
· нарушения иммунитета;
· снижение свертываемости крови, кровоточивость.
Повышенное содержание кальция в организме.
Токсическое действие кальция проявляется только при длительном приеме и обычно у лиц с нарушенным обменом этого биоэлемента (напр., при гиперпаратиреозе). Отравление может наступить при регулярном потреблении более 2,5 г кальция в сутки.
Основные проявления избытка кальция:
· подавление возбудимости скелетных мышц и нервных волокон;
· уменьшение тонуса гладких мышц;
· гиперкальциемия, повышение содержания кальция в плазме крови;
· повышение кислотности желудочного сока, гиперацидный гастрит, язвы желудка;
· кальциноз, отложение кальция в органах и тканях (в коже и подкожной клетчатке; соединительной ткани по ходу фасций, сухожилий, апоневрозов; мышцах; стенках кровеносных сосудов; нервах);
· брадикардия, стенокардия;
· подагра, обызвествление туберкулезных очагов и т.д.;
· увеличение содержания солей кальция в моче;
· нефрокальциноз, почечно-каменная болезнь;
· увеличение свертываемости крови;
· увеличение риска развития дисфункции щитовидной и околощитовидных желез, аутоиммунного тиреоидита;
· вытеснение из организма фосфора, магния, цинка, железа.
Самым легкоусвояемым является кальций молока и молочных продуктов (за исключением сливочного масла) в сочетании с овощами и фруктами. Для удовлетворения суточной потребности достаточно 0,5 л молока или 100 г сыра. Кстати, молоко не только является прекрасным источником кальция, но и способствует усвоению кальция, содержащегося в других продуктах.
Очень важным для усвоения кальция является присутствие в рационе витамина D, который нейтрализует действие различных антикальцирующих веществ и является регулятором фосфорно-кальциевого обмена.
Высоким содержанием кальция отличаются: свежее и сквашенное молоко, творог, сыры, фасоль, соя, хрен, зелень петрушки, репчатый лук, толокно, урюк и курага, яблоки, сушеные персики, груши, сладкий миндаль, яичный желток.
химический биологический органоген кислород
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Все живые организмы имеют тесный контакт с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствует питание и потребляемая вода. Организм состоит из воды на 60%, 34% приходится на органические вещества и 6% на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются С, Н, О. В их состав входят также N, P, S. В составе неорганических веществ обязательно присутствуют 22 химических элемента (смотрите таблицу № 1). Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нём содержится (в граммах): Са - 1700, К - 250, Na -70, Mg - 42, Fe - 5, Zn - 3. На долю металлов приходится 2,1 кг. Содержание в организме элементов IIIA-VIA групп, ковалентносвязанных с органической частью молекул, уменьшается с ростом заряда ядра атомов данной группы периодической системы Д. И. Менделеева.
Современное состояние знаний о биологической роли элементов можно характеризовать как поверхностное прикосновение к этой проблеме. Накоплено много фактических данных по содержанию элементов в различных компонентах биосферы, ответные реакции организма на их недостаток и избыток. Составлены карты биогеохимического районирования и биогеохимических провинций. Но нет общей теории рассматривающей функции, механизм воздействия и роль микроэлементов в биосфере
При недостаточном поступлении элемента в организм (г) наносится существенный ущерб росту и развитию организма. Это объясняется снижением активности ферментов, в состав которых входит элемент. При повышении дозы этого элемента (в) ответная реакция организма возрастает, достигает нормы (биотическая концентрация элемента). Чем больше ширина плато (а), тем меньше токсичность элемента. Дальнейшее увеличение дозы (с) приводит к снижению функционирования вследствие токсического действия избытка элемента вплоть до летального исхода (г). Дефицит и избыток биогенного элемента наносит вред организму. Все живые организмы реагируют на недостаток и избыток или неблагоприятное соотношение элементов.
Обычные микроэлементы, когда их концентрация в организме превышает биотическую концентрацию, проявляют токсическое действие на организм. Токсичные элементы при очень малых концентрациях не оказывают вредного воздействия на растения и животных. Например, мышьяк при микроконцентрациях оказывает биостимулирующее действие. Следовательно, нет токсичных элементов, а есть токсичные дозы. Таким образом, малые дозы элемента - лекарство, большие дозы - яд. «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным» - Парацельс. Уместно вспомнить слова таджикского поэта Рудаки: «Что нынче снадобьем слывет, то завтра станет ядом».
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авцын А.П., Жаворонков А.А. и др. Микроэлементы человека. -М.: Медицина, 1991. -496 с.
. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З., Михайличенко Н.И. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. -М.: Высшая школа, 1993. -560 с.
. Ершов Ю.А., Плетнева Т.В. Механизмы токсического действия неорганических соединений. -М.: Медицина, 1989. -272 с.
. Жолнин А.В. Комплексные соединения. Челябинск: ЧГМА, 2000. -28 с.
. Бингам Ф.Г., Коста М., Эйхенберг Э. И др. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. -М.: Медицина, 1993. -368 с.
. Фримантл М. Химия в действии. -М.: Мир, 1991. т.2, 620 с.
. Хьюз М. Неорганическая химия биологических процессов. -М.: Мир, 1983. - 416 с.
. Жолнин А.В., Арбузина Р.Ф., Констанц Э.В., Рыльникова Г.И. Методическое пособие к лабораторным занятиям по общей химии. ч. II. -Челябинск: ЧГМА, 1993 -176 с.
. Энтеросорбция. /Под. ред. проф. Н.А. Белякова. Центр сорбционной технологии. -Л., 1991. - 336 с.