§ 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы

Микроэлементы. Химические элементы, массовая доля которых в живых организмах не превышает 0,01 %, относятся к микроэлементам. В состав этой группы входят такие металлы, как железо (Fe), цинк (Zn), медь (Сu), марганец (Мn), кобальт (Со), а также неметаллы фтор (F), йод (I) и др.

Микроэлементы необходимы живым организмам для осуществления важнейших биохимических и физиологических процессов. Они входят в состав многих ферментов, некоторых гормонов, витаминов и других биологически активных веществ. Например, железо и медь входят в состав ферментов, обеспечивающих клеточное дыхание, а кобальт — в состав витамина В12. Структурным компонентом гормона инсулина является цинк. Молекулы трийодтиронина и тироксина (важнейших гормонов щитовидной железы, регулирующих обмен веществ, рост и развитие организма) содержат атомы йода.

В организме взрослого человека содержится около 20 мг йода, из них не менее 60 % сосредоточено в щитовидной железе. Суточная потребность в йоде определяется возрастом человека, его физиологическим состоянием, массой тела и другими факторами. Для здорового взрослого человека она составляет 0,15 мг. 

Интересно, что целебные свойства йода были известны за несколько тысяч лет до того, как был открыт этот химический элемент. В китайском кодексе 1567 г. до н. э. содержались рекомендации по применению морских водорослей, содержание йода в которых может достигать 1 %, для лечения заболеваний щитовидной железы.

Степень важности того или иного химического элемента для организма не определяется его массовой долей. Так, медь, содержание которой в живых организмах обычно не превышает 0,0002 %, и кобальт, массовая доля которого составляет менее 0,0001 %, абсолютно необходимы для процессов кроветворения у животных и синтеза хлорофилла у растений.

Информация о содержании биологически важных микроэлементов в живых организмах и их функциях представлена в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Биологически важные микроэлементы

Элемент

Содержание, %1

Биологическая роль

Железо (Fe)

0,01

Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина. Участвует в процессах клеточного дыхания и фотосинтеза
*Хром (Cr) 0,0001—0,005 Участвует в регуляции сердечной деятельности и уровня глюкозы в крови, обеспечивает нормальное функционирование кровеносных сосудов*
*Кремний (Si) 0,001 Участвует в формировании костей и коллагена — основного белка соединительной ткани животных. Для растений является макроэлементом (содержание в растениях составляет 0,02–0,15 %), входит в состав клеточной стенки*

*Бор (В)

0,0001—0,001

Регулирует обмен углеводов и жиров, влияет на активность ряда ферментов. У растений стимулирует деление клеток и развитие плодов, входит в состав клеточной стенки*

Цинк (Zn)

0,0003—0,0005

Входит в состав инсулина и многих ферментов. Принимает участие в процессах синтеза гормонов растений

Медь (Cu)

0,0002

Участвует в процессах фотосинтеза и клеточного дыхания, необходима для синтеза хлорофилла и гемоглобина. Входит в состав гемоцианинов — дыхательных пигментов крови и гемолимфы некоторых беспозвоночных животных

Фтор (F)

0,0001

Входит в состав костной ткани и эмали зубов

Йод (I)

0,0001

Входит в состав гормонов щитовидной железы

Марганец (Mn)

менее 0,0001

Входит в состав или повышает активность ряда ферментов. Участвует в процессе фотосинтеза

Кобальт (Co)

менее 0,0001

Входит в состав витамина B12, участвует в процессах кроветворения. Необходим для синтеза хлорофилла

*Молибден (Mo)

менее 0,0001

Входит в состав некоторых ферментов, обеспечивает фиксацию атмосферного азота клубеньковыми бактериями*

*Селен (Se)

менее 0,0001

Регулирует обмен белков, нуклеиновых кислот и других органических веществ, обеспечивает протекание окислительно-восстановительных реакций. Входит в состав ряда ферментов, стимулирует синтез гормонов щитовидной железы*

1 Содержание химических элементов приведено не для запоминания