ГлавнаяТайны планеты Земля → Микроэлементы

Микроэлементы

9 Июнь 2014

microelМИКРОЭЛЕМЕНТЫ – это минеральные вещества, содержащиеся в растительных и животных организмах. Они названы так потому, что, необходимые организмам в крайне незначительных количествах- от тысячных до миллионных долей процента,- играют, однако, важную роль в жизнедеятельности растений, животных и (человека. Одни из них нужны всем организмам, другие -лишь отдельным видам живых существ. Растениям, например, для осуществления их основных жизненных функций необходимы медь, марганец, бор, молибден, цинк; животным организмам – медь, марганец, кобальт, йод, фтор, кремний, цинк и др.
В тканях и органах происходит избирательное концентрирование некоторых микроэлементов. Так, например, в почках накапливается кадмий, в поджелудочной железе – цинк, никель, в легких – литий. Многие из изученных к настоящему времени микроэлементов, как выяснилось, настолько важны, что при недостатке или избытке их возникают специфические эндемические (местные) заболевания.
Влияние микроэлементов на развитие организма весьма многообразно. Они необходимы для нормальных процессов обмена веществ. И в этом отношении очень важна их связь с такими регулирующими биохимические процессы веществами, как витамины, стимуляторы роста, гормоны, ферменты. Микроэлементы влияют на синтез и действие витаминов. Марганец, например, необходим для образования витамина С, роль которого в организме столь велика. С марганцем связано также действие антирахитического витамина Д и антиневритного витамина В1. Намечается определенная взаимосвязь между цинком и витамином В1. Очень интересным является открытие антианемического витамина B12, который представляет собой соединение, состоящее из кобальта и сложной органической группы.
Большое значение имеет влияние микроэлементов на активность и функцию в организме гормонов – химических веществ, вырабатываемых железами внутренней секреции и выделяемых ими в кровь. Выяснилось, что медь стимулирует выработку гормонов гипофизом; медь, кадмий и кобальт связаны с действием адреналина; йод является структурным компонентом гормона щитовидной железы-тироксина и его производных. Действие микроэлементов, входящих в состав гормонов или влияющих на их функции, проявляется в изменении активности процессов обмена веществ в животном организме.
Наиболее важными являются, пожалуй, взаимоотношения между микроэлементами, с одной стороны, белками и ферментами – с другой. В первом случае возникают такие вещества, которые обладают каталитической активностью даже тогда, когда образующееся соединение не является ферментом. Исследования последних лет показали, что многие ферменты представляют собой соединения белка со специфическим микроэлементом. К их числу принадлежит, например, карбоангидраза или угольная ангидраза – фермент, обусловливающий разложение угольной кислоты в организме до газообразного угольного ангидрида, выделяемого легкими, и воды. Кроме того, угольная ангидраза способна связывать угольный ангидрид, образующийся в тканях, в угольную кислоту, которая превращается в соли и вместе с незначительным количеством свободной формы переходит в кровь и приносится в легкие. Из этого следует, что карбоангидраза является жизненно необходимым ферментом, без которого невозможен процесс дыхания.
Химический анализ строения угольной ангидразы показал, что она представляет собой соединение белка с цинком. Удаление цинка из молекулы угольной ангидразы влечет за собой разрушение фермента. Карбоангидраза крови почти целиком сосредоточена в красных кровавых тельцах – эритроцитах. Оказалось, что весь цинк, обнаруживаемый в эритроцитах, целиком принадлежит карбоангидразе. Таким образом, цинку карбоангидразы принадлежит столь же важная роль в переносе углекислоты, как и содержащемуся в гемоглобине железу – в переносе кислорода.
В состав окислительных ферментов, определяющих характер и интенсивность тканевого дыхания, входит также и ряд других микроэлементов: медь, марганец и др.
Такова коротко роль микроэлементов в процессе дыхания. При отсутствии либо недостатке в пищевом рационе тех или иных микроэлементов происходит задержка роста, нарушаются процессы кровообразования, окостенения, пигментации, роста волос, отделения молока, развития плода в период беременности. Эти нарушения нормальной жизнедеятельности организма лучше всего изучены пока на экспериментальных животных. Однако есть уже многочисленные данные, свидетельствующие о том, что все сказанное выше относится и к человеку.
В экспериментальных условиях на животных можно было показать, что добавление углекислого стронция к диете вызывает наступление «стронциевого рахита». Известно также, что и в природных условиях, на почвах, богатых стронцием (в Кара-Кумах и Кызыл- Кумах), у животных, питающихся растениями, насыщенными стронцием, отмечается повышенная ломкость костей. Еще в 1861 году Кашин описал обнаруженный в долине реки Уровы, в Восточной Сибири, случай поражения костного скелета как эндемический деформирующий полиартрит. Эта болезнь поражает людей преимущественно в детском возрасте, в период интенсивного роста костей. Наступающая в тяжелых случаях деформация костей сопровождается атрофией мышц, малокровием и другими симптомами так называемой «уровской болезни». При этом резко нарушаются процессы окостенения, на концах трубчатых костей появляются разрастания. По-видимому, причиной возникновения «уровской болезни» является высокое содержание стронция при недостаточном количестве кальция в питьевых водах и растениях.
Недостаток, равно как и избыток, марганца вызывает нарушение процессов окостенения у животных: перозис у птиц, хромоту у поросят при недостаточности марганца, «марганцевый рахит» у животных при избытке этого микроэлемента. Однако у человека аналогичных заболеваний пока не отмечено.
Очень важное значение для состояния костной ткани и зубов имеет фтор. При содержании фтора в питьевой воде выше предельно допустимой концентрации – 1,2 мг на 1 литр-наступает поражение зубов «пятнистой эмалью», которое выражается в образовании непрозрачных матовых или меловидных пятнышек на зубной эмали, окрашенных иногда в желтый цвет. При дальнейшем развитии болезни белые пятна увеличиваются, появляется темножелтая пигментация, поверхность эмали становится густо усыпанной крапинками. Отсюда другое название этого заболевания «крапчатая эмаль». Вследствие глубоких нарушений химического состава эмали изменяется ее прочность, нарушается целостность: зубы приобретают изъеденный вид и становятся хрупкими. Изменения имеют место и в костной ткани.
Описанное заболевание встречается только в определенных местностях, характеризующихся высоким содержанием фтора в почвах и питьевой воде, и поражает не только человека, но и животных и рыб, обитающих в данном районе. Оно получило название эндемического флуюроза. Обогащение почв, вод, атмосферы фтором наблюдается, главным образом, в районах прежней и современной вулканической деятельности, а также в тех местностях, где есть залежи фтороапатитов.
В производственных условиях при изготовлении химических удобрений из фтороапатитов, при выработке эмали и цемента, а также при применении фтористых соединений в металлургии возможно появление промышленного флуороза у лиц, связанных с этим производством. Главнейшими токсическими симптомами хронического отравления фтором у человека являются повышенная хрупкость костей, костные деформации и общее истощение. Профилактические и гигиенические мероприятия исключают возможность появления этого заболевания.
Понижение оптимального уровня содержания фтора в питьевой воде также вызывает поражение зубной ткани – зубной кариес. Образующийся в зубах при недостаточности фтора гидрооксиапатит, вместо содержащегося в них фтороапатита, обладает значительно меньшей прочностью по отношению к кислотам. В связи с этим делаются попытки применять различные соединения фтора с целью профилактики и лечения зубного кариеса. При этом происходит превращение оксиапатита эмали зубов во фтороапатит. Широко поставленные исследования показали также, что обогащение питьевой воды фтором в тех районах, где его не хватает, так называемое фторирование воды, ведет к значительному снижению среди населения заболеваемости кариесом.
Участие ряда микроэлементов необходимо и в таком важнейшем процессе, как кровообразование. Созревание молодых форм красных кровяных телец-ретикулоцитов, а также образование гемоглобина, являющегося основным дыхательным пигментом крови,- все эти процессы возможны лишь при участии меди. Установлено, что накопление меди в костном мозге у взрослых и у детей, задержка меди в печени эмбрионов связаны с участием этого микроэлемента в процессах кровообразования. Медь необходима не только для синтеза гемоглобина, но и для образования таких важнейших ферментов тканевого дыхания, как цитохромы и цитохромоксидаза.
При недостатке меди в кормах у животных наступает заболевание, известное под различными названиями: лизухи, энзоотической атаксии и др. Оно проявляется в анемии, потере пигментации и курчавости шерсти, большой слабости и часто приводит к гибели животных. Добавление солей меди к корму полностью излечивает животных. Не известны заболевания человека, зависящие от медной недостаточности; однако клинические наблюдения показывают, что медь в сочетании с железом является ценным лечебным фактором при лечении гипохромной анемии у детей, хронической анемии у женщин и анемии от кровопотерь.
Кобальту, как и меди, принадлежит столь же важная роль в лечении анемии. Значение кобальта для животных установлено с полной очевидностью. В целом ряде местностей, где почвы бедны кобальтом, наблюдается тяжелое заболевание — акобальтоз скота. Оно проявляется в потере аппетита, анемии, прекращении отделения молока, резком исхудании. В дальнейшем болезнь ведет к падежу скота. При подкормке животных солями кобальта наступает быстрое выздоровление. Кобальт вводят обязательно через рот, потому что в желудочно-кишечном тракте в процессе всасывания кобальта происходит образование его металлоорганического соединения – витамина B12. Заболевания, подобного вышеописанному, у человека не наблюдается, однако витамин B12 оказался ценнейшим лечебным средством, полностью излечивающим злокачественную анемию, до недавнего времени считавшуюся неминуемо смертельной. Сущность этого заболевания очень сложна, но коротко она сводится к тому, что при злокачественном малокровии в кишечнике затруднено естественное всасывание витамина B12. Подкожное или внутримышечное введение полученного в лабораторных условиях препарата этого витамина полностью возмещает явления его недостаточности.
Несколько слов о хорошо известной болезни, широко распространенной в местностях, бедных йодом, преимущественно горных, далеко расположенных от моря. Недостаток йода в почвах, водах, пищевых продуктах растительного и животного происхождения ведет к возникновению у людей эндемического зоба, а также кретинизма. При этом тяжелом заболевании наступает задержка роста, физическое недоразвитие, умственная отсталость. Добавление йода в виде йодистого калия к поваренной соли позволяет успешно с ним бороться. Йодная профилактика зоба, проводимая в государственном масштабе, позволила резко снизить зобные заболевания, а в отдельных районах полностью их ликвидировать.
В результате длительных исследований учеными установлено, какие количества микроэлементов получает ежедневно человеческий организм. Приведем некоторые из этих данных. Количество марганца, которое содержится в обычном пищевом рационе, целиком покрывает потребность человека в этом микроэлементе. Специально проведенные опыты показали, что взрослый человек, питающийся смешанной растительно-мясной пищей, получает в сутки около 5 миллиграммов марганца. Наибольшее количество марганца содержится в печени птиц и, главным образом, рыб.
Потребность в меди для взрослого человека составляет 2 миллиграмма в сутки, детскому организму меди нужно значительно больше. При высокой потребности грудного ребенка в меди (0,1 мг на 1 кг веса тела в сутки) небольшое содержание меди в молоке явно не удовлетворяет нужд растущего организма. Поэтому так важно раннее прикармливание новорожденных растительными соками, богатыми медью. Больше всего меди содержится во фруктовых соках, в особенности, в абрикосовом. Много меди в зеленых частях растений – в салате и шпинате; помидоры, зеленый горошек, грибы, картофель также богаты медью. Из пищевых продуктов животного происхождения наибольшее количество меди содержится в свиной, говяжьей, утиной и гусиной печени.
Суточная потребность человека в цинке составляет 12—16 миллиграммов для взрослых и 4—6—для детей среднего возраста. В молоке цинка мало, и организм новорожденного использует запасы цинка, накопленные в печени во время внутриутробного развития. Наибольшая потребность организма в цинке имеет место в период интенсивного роста и полового созревания.
Наиболее богатыми по содержанию цинка растительными пищевыми продуктами являются дрожжи, злаки, бобовые, какао, грибы. Много цинка в печени, мышцах, поджелудочной железе.
Источником фтора, получаемого человеком, является питьевая вода; пищевые продукты обычно бедны фтором. Особенно высоко содержание фтора в чае (до 10 миллиграммов на 100 граммов сухого чая) и в пищевых продуктах, добываемых в море,-рыбах, съедобных водорослях и др.
Из всего вышесказанного ясно, сколь велико значение микроэлементов для организма человека. Развитие учения о микроэлементах связано с именем выдающегося русского ученого академика В. И. Вернадского. Его учеником и продолжателем академиком A.П. Виноградовым разработана теория о так называемых «биогеохимических провинциях», давшая возможность понять сущность ряда эндемических заболеваний животных и человека, связанных с химическим составом почвы, воды и растительного покрова. На основе этой теории были созданы радикальные методы борьбы с этими заболеваниями.




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля