Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные функции микроэлементов

К ним относят более 30 элементов периодической системы. Остановимся на роли некоторых из них. Многие представители включены в состав гормонов, витаминов, ферментов и других важных соединений.

Железо – (Рис. 3.27) – d-элемент, выполняющий ответственнейшие функции в жизни человека и животных; вследствие того, что это переходный металл, участник окислительно-восстановительных реакций.

Рис. 3.27. Схема метаболизма железа в организме

С этой целью железо введено в состав порфиринов, в первую очередь – гема, который связываясь с различными белками, дает начало Hb, миоглобину, цитохромам, каталазе, пероксидазе. Их первый представитель, заполняя эритроциты, захватывает в легких О₂ и отдает его клеткам других органов. В мышцах, обусловливая их цвет, содержится миоглобин, легко связывающийся с кислородом и служащий его депо. Каталаза и пероксидаза – биокатализаторы, участвуют в восстановлении различных пероксидов, в первую очередь, - Н₂О₂. В цитохромах используется способность железа менять валентность: данные гемопротеиды – непременные звенья ЭТЦ. С другой стороны, катионы этого металла могут быть донорами электронов, проявляя прооксидантные свойства (участники в образовании АФК). Его катионы включаются в активные центры различных оксидаз, гидролаз, СОД и других энзимов.

Медь – также является переходным металлом, отсюда у него регистрируется определенное сходство с железом по биологическим свойствам. Супероксиддисмутаза (Сu, Zn–содержащая) – один из ключевых ферментов АРЗ, нейтрализующий супероксидные радикалы. Цитохромоксидаза, тоже имеющая в структуре ионы этого металла, - заключительное звено ЭТЦ. Энзимы, включающие Сu, участвуют в синтезе гема, катехоламинов, меланинов, фосфолипидов, железосодержащих протеинов, коллагена; данный биотик обнаруживается в составе некоторых белковых факторов свертывания крови. Как и железо, медь способствует генерации АФК. Основными пищевыми источниками меди служат печень, огурцы, орехи, какао, брусника (до 2,5%), плоды шиповника, грибы, шоколад, но молочные продукты обеднены ею. В плазме крови ионы металла транспортируются в составе гликопротеина церулоплазмина, который не только обеспечивает гомеостаз Сu⁺⁺, но и является ферроксидазой, белком острой фазы воспаления, АО.

Суточная потребность в цинке в зависимости от биодоступности его пищевых соединений (Табл. 3.5) и физиологического состояния (у беременных и лактирующих женщин до 30–50 мг) колеблется от 5 до 22 мг. Лучше усваиваются катионы этого металла, содержащиеся в продуктах животного происхождения (мясе, рыбе, яйцах), в меньшей степени – в семенах тыквы, зерновом хлебе, чернике, грибах, овсянке, бобовых. Образуя димеры с инсулином, данный микроэлемент способствует его депонированию и бережному использованию. Участвует в созревании репродуктивных органов, играет важную роль в поддержании иммунного статуса за счет способности блокировать синтез оксида азота, цитокинов. Но особенно много Zn⁺⁺ выступает в качестве активатора различных ферментов аминокислотного, нуклеотидного, липидного, углеводного обменов (более 300 энзимов), является кофактором ЛДГ, ЩФ, ДНК- и РНК- полимераз, карбоангидразы. Zn-энзимы – матриксные металлопротеиназы (коллагеназы, эластазы, протеогликаназы и т.д.) разрушают белки соединительной ткани. В ЦНС ионы металла используются в качестве нейротрансмиттеров и нейромодуляторов, при высоких же концентрациях провоцируют апоптоз или некроз нейронов.

В сравнении с другими микроэлементами жизненно важная роль селена была выявлена относительно недавно. Суточная потребность варьирует в следующих пределах: 50–500 мкг; его концентрация в продуктах питания во многом зависит от географии местности. Обычно основными источниками данного биотика считают кокос, фисташки, чеснок, морскую рыбу и морепродукты (устрицы, креветки), свинину, грибы при условии их происхождения из регионов, богатых Se. В организм он попадает в составе селен-содержащих аминокислот (Se-цистеина, Se-метионина), которые внедряются в различные белки-энзимы (описано более 30): глутатионпероксидазу, отвечающую за разрушение в тканях Н₂О₂ и органических пероксидов. Отсюда селен экранирует от СРО липиды мембран, а также полинуклеотиды, токоферолы и другие клеточные структуры. Другой Se-содержащий фермент – тиоредоксинредуктаза – восстанавливает монорибонуклеотиды; полученные в этой реакции дезоксирибонуклеотиды служат субстратами в генезе ДНК.

В настоящее время трудно найти заболевание, в терапии которого бы не использовались препараты селена.

Суточная потребность марганца колеблется (Табл. 3.7) в зависимости от возраста (у детей 5-7 лет – 0,07-0,1 мг/кг, у подростков – 0,08-0,09 мг/кг), от характера питания. Кишечной абсорбции его соединений препятствуют кальций, железо, фосфаты. Потребление продуктов, имеющих значительное количество таннина (чай) и оксалатов (томаты, шпинат), может также снизить усвоение Mn (Табл. 3.5). Биологическую роль этого биотика трудно переоценить: включаясь в различные биополимеры, он регулирует их функции. Принимает непосредственное участие в формировании спиральных структур нуклеиновых кислот; поддерживает архитектонику некоторых ферментов-мультимеров; входит в активные центры окислительных энзимов; является компонентом Mn-содержащей супероксиддисмутазы, обеспечивая тем самым АРЗ; потенцирует действие инсулина; нормализует обмен коллагена и гликозамингликанов (мукополисахаридов), усиливая рост волос, ногтей, процессы окостенения. Кроме того, активирует пируваткарбоксилазу, аргиназу, фосфатазы, гексокиназу, проявляет липотропное действия.

Кобальт в тканях животных и человека включен в состав витамина В₁₂, который служит коферментом различных трансфераз и изомераз. Представителем последних можно назвать метилмалонил-КоА-мутазу – один из энзимов синтеза гема – простетической группы гемопротеидов (роль которых описана выше). Кроме того, соединения кобальта обладают гипотензивным эффектом, стимулируют продукцию некоторых гормонов (тироидных, катехоламинов). Биокатализаторы, содержащие катионы этого металла, участвуют в образовании фосфолипидов – молекулярных структур биомембран клеток, оболочек нервных волокон. Из компонентов питания наиболее богаты этим МЭ мясо, печень, рыба, молочные продукты, бобовые, чеснок.

Среди вышеперечисленных элементов все имеют положительные валентности, и только представители галогенов отрицательно заряжены. В нашей стране фтор в большинстве пищевых источников регистрируется в десятых долях миллиграмма на 1 кг массы. Количество МЭ в хлебобулочных изделиях зависит от его уровня в применяемой воде. В овощах, фруктах, ягодах значения фтора варьируют от 0,1 до 0,4 мг/кг. В основном он накапливается в зеленых частях растений (петрушки, сельдерея, шпината, киндзы, салата, капусты); зеленые листья чая тоже богаты этим галогеном (до 200 мг/кг). Близкие величины характерны для продуктов животного происхождения: в мясе констатируется не более 0,6 мг/кг, рыбе – меньше того (до 0,4 мг/кг), еще ниже в молоке (до 0,25 мг/л). По выполняемым функциям фтор принадлежит к остеотропным элементам. Его основная масса локализуется в костной ткани, особенно в зубной эмали в виде гидроксиапатита.

Йод - элемент той же группы, что и фтор. Вымываясь из горных пород, аккумулируется в морской воде и морских организмах; легко возгоняется (что и происходит при хранении йодированной соли при теплвой обработке пищи). Для удовлетворения суточной потребности в этом галогене (Табл. 3.9) можно использовать лишь продукты морского происхождения (рыбу, моллюски, водоросли).

Таблица 3.9

Суточные потребности человека в йоде (мкг/сутки) (ВОЗ, 2007)

Пресная вода и сухопутные пищевые источники обеднены им. Но в жизни человека и животных он играет жизненно важную роль, хотя и монофункционален: йод включается в тироидные гормоны щитовидной железы, которая начинает работать на 10–14 неделях существования плода, обеспечивая не только развитие, но и дифференцировку всех органов и тканей, в том числе ЦНС; ее БАВ также активно влияют на ход углеводного, липидного, азотистого, биоэнергетического обменов (Раздел IV, Глава 2).

Таким образом, даже краткое перечисление биологических свойств макро- и микроэлементов позволяет сделать вывод о том, что здоровье человека напрямую зависит от уровня их поступления с пищей и водой, от сохранения минерального баланса в организме, что и определяется локальным биогеохимическим круговоротом.