Минеральные вещества в организме человека и источники их пополнения
Около 80% тела человека составляет вода, оставшиеся 20% — это органические и неорганические вещества. Неорганические элементы – это структуры, в состав которых не входит углерод, они составляют примерно 6% от массы тела человека.
Минеральные вещества в организме человека – главная составляющая клеток тканей наряду с органическими веществами. Помимо этого они участвуют во многих процессах, таких как поддержание гомеостаза, образование гормонов, отвечают за самочувствие, интеллект и память.
Содержание:
- Минеральные вещества в организме человека и их значение
- Макроэлементы
- Микроэлементы
- Минеральные добавки или натуральные продукты
- Какие продукты являются основными поставщиками полезных микроэлементов
- Совместимость
Минеральные вещества в организме человека и их значение
Минеральными веществами в народе называют химические элементы, которые необходимы живым существам для поддержания нормальной работы. В медицине их называют биологически значимые элементы, потому что термин «минерал» обозначает твердое тело с кристаллической решеткой. В дальнейшем в этой статье под словосочетанием минеральные вещества будем подразумевать как раз необходимые для человека химические элементы.
По содержанию минеральные вещества в организме человека подразделяют на:
- Макроэлементы – содержание в теле более 0,01%
- Микроэлементы – содержание менее 0,01%
Все вокруг состоит их химических элементов, включая живых существ. Если Теория большого взрыва верна, то возраст вселенной примерно 13 млрд. лет. Сначала она была практически однородной, затем образовались легкие элементы, спустя некоторое время тяжелые. Вполне возможно, что кислород, который составляет 65% веса клетки человека, образовался 5 или может быть 10 млрд. лет назад!
Второй по массовой доле элемент в теле человека – углерод, примерно 18%, затем водород – 10%, азот – 3%. Эти четыре элемента называются органогенными. Они составляют большую часть органических структур органов и тканей.
Минеральные вещества в организме человека занимают главное место наряду с витаминами и другими питательными веществами. Они участвуют всех процессах, например, контроль цикла сна и бодрствования. Ученые из Дании установили, что во время сна уровень ионов в головном мозге отличается от уровня во время бодрствования. К тому же ионный баланс во время бодрствования делает нейроны более восприимчивыми, в отличие от баланса во время сна.
Рост, метаболизм, гомеостаз – все это осуществляется с помощью химически активных веществ.
Макроэлементы
Макроэлементы – наибольшая составляющая часть живых организмов. Четыре самых распространенных элемента были уже указаны (органогенные вещества), помимо них к макроэлементам относят следующие.
Калий
Содержится в клетках, в теле человека примерно 160-190 г. Принимает учатие во многих процессах: отвечает за регуляцию кислотно-щелочного равновесия, водного баланса между клетками и межклеточным веществом, осуществляет поддержание нормального давления крови, является необходимым для активации ферментов, участвует в выделительной функции почек и других процессах.
Натрий
Ионы натрия совместно с ионами калия регулируют водно-солевой баланс, натрий необходим для работы почек, обеспечивает поступление глюкозы к клеткам, участвует в передаче нервных импульсов, активирует ферменты пищеварительной системы, необходим для переноса углекислого газа из клеток. В отличие от калия, натрий в большей степени сосредоточен вне клеток. В теле находится в среднем столько же натрия, как и калия – около 150-200 г.
Магний
У взрослого человека средней комплектации содержится около 70 г. магния, примерно 60% сосредоточено в костях, остальная часть распределена в тканях и мышцах. В головном мозге и сердечной мышце повышенная концентрация этого элемента, потому что его ионы участвуют в формировании электрических импульсов, необходимых для работы мозга и сокращению мышц сердца. Магний принимает участие в формировании собственных белков, молекул ДНК, необходим для усвоения некоторых витаминов. Положительно влияет на нервную систему, «успокаивая» её, влияет на усвоение кальция.
Кальций
В организме взрослого примерно 1,3 кг кальция, 99% находится в костях, одна из главных его функций – формирование костей и зубов, помимо этого он участвует и в других процессах. Наряду с перечисленными выше элементами регулирует кровяное давление, оказывает воздействие на сократительную функцию сердца, на передачу нервных импульсов.
Фосфор
У взрослого примерно 500-700 г фосфора, 90% в костях и зубах. Он участвует в делении клеток, синтезе энергии, передает импульсы по нервным волокнам. Фосфор — составная часть фосфолипидов, сложных органических соединений, которые синтезируются главным образом в печени. Они содержатся в нервной ткани, все клеточные мембраны включают в себя фосфолипиды. Осуществляют транспорт холестерина, жиров и жирных кислот.
Макроэлементы жизненно необходимы, недостаток какого-либо элемента приводит к сбою в работе, заболеваниям, нервным истощениям. При больших потерях или длительном дефиците возможны необратимые последствия и летальный исход. Но и избыток их недопустим, это так же влечет негативные последствия.
Микроэлементы
Микроэлементы – это химические вещества (биологически значимые), доля которых в организме не превышает 0,01%. Роль большинства установлена.
Железо
Составная часть некоторых белков и гемоглобина. Гемоглобин осуществляет захват кислорода в легких и транспортировку его ко всем клеткам тела и вывод углекислоты во внешнюю среду. Железо — часть некоторых ферментов, которые осуществляют выработку энергии.
Йод
Примерно 20-40 мг йода содержится в организме человека, примерно 60% находится в щитовидной железе, остальная часть рассредоточена в крови, мышцах и других частях тела. Йод — незаменимая часть гормонов щитовидной железы, которые регулируют энергетический обмен, процесс роста, отвечают за работу интеллекта.
Фтор
Его основная роль в образовании костей и сохранении здоровья зубов, волос и ногтей.
Цинк
Со стороны иммунной системы: ускоряет заживление ран, улучшает деятельность лейкоцитов. Необходим для выработки инсулина, усвоения витаминов, необходим для здоровья костей, зубов, кожи. Без цинка невозможен нормальный рост, так как он участвует в выработке молекул ДНК.
Медь
Участвует в кроветворении, входит в состав антиоксидантов, которые избавляют организм от свободных радикалов (активные агенты, наносящие вред клеткам и способствующие возникновению рака). Необходима для нормального функционирования иммунной и нервной систем.
К микроэлементам еще относят кобальт, никель, селен, хром, молибден, кремний, алюминий, хлор, бром и другие.
Что лучше: минеральные добавки или натуральные продукты
Производители минеральных добавок уверяют нас в безопасности своих продуктов, реклама в СМИ заставляет нас думать, что мы испытываем нехватку полезных веществ. Однако гиповитаминоз встречается не особенно часто.
Минералы, в отличие от витаминов, не имеют пространственно-сложной молекулярной структуры, поэтому их применение эффективно как в продуктах, так и в форме таблеток или другого вида фасовки лекарств.
Биологически активные добавки (БАДы) – нормальный выбор, если человеку необходимо устранить действительно нехватку минералов, а не пить их на всякий случай. Они для этого и были созданы, но иногда их производители не слишком обеспокоены качеством продукции, и на полки аптек и магазинов попадают неэффективные или даже опасные препараты. Поэтому лучше минеральные добавки покупать в аптеке по рекомендации от врача.
Микро- и макроэлементы должны поступать в организм с продуктами или водой ежедневно, это наилучший способ профилактики гиповитаминоза. В продуктах находится оптимальное количество веществ, если конечно рацион сбалансирован.
Какие продукты являются основными поставщиками полезных микроэлементов
Однообразный и скудный рацион может привести к недостатку микроэлементов, что отражается на здоровье. Может начаться потеря волос, проблемы с кожей, ломкость ногтей, ранки в уголках рта, плохой сон, проблемы с кишечником, проблемы с памятью. В общем, недостаток обычно проявляется каким-либо образом.
Для сохранения здоровья и хорошего самочувствия необходимо чтоб рацион состоял из пяти групп, обычно такой рацион полностью удовлетворяет потребность человека в минералах:
- Мясная группа (рыба, курица, некоторые морепродукты тоже здесь)
- Крупа (злаки)
- Молочная группа
- Овощи
- Фрукты
В говядине содержится калий, сера, магний, натрий, фосфор, железо, в курице такой же набор плюс еще цинк, только немого в других пропорциях. Рыба содержит фосфор, в морской рыбе и других морепродуктах содержится йод.
Большая часть России считается йододефицитной зоной, кроме прибрежных районов, поэтому включение в рацион продуктов, содержащих йод – это отличная профилактика болезней щитовидной железы.
В печени содержание железа больше, чем в мясе, еще железо есть в растительных продуктах, но оно гораздо хуже усваивается организмом.
Пшеничная мука и ячмень содержат медь, в овсяных хлопьях присутствует фосфор, молибден, марганец. В рисе находится йод, селен, железо, кальций, больше чем в других продуктах в нем меди и алюминия.
Кальций есть во многих продуктах, в ста граммах обычного картофеля содержится 10 мг кальция, но больше всего кальция в молочных продуктах – сыре, твороге.
В луке содержится калий, фосфор, магний, кальций, натрий – практически вся группа макроэлементов. Обычные продукты на нашем столе содержат необходимые минералы, среди них капуста, помидоры, свекла, помидоры.
В яблоках содержится калий, железо, цинк, магний, фосфор, сера, бром.
Совместимость
В нашем организме всегда происходят химические реакции, одни элементы взаимодействуют с другими, другие проявляют себя как катализаторы процессов, третьи никак не обращают внимания друг на друга.
То же самое происходит при одновременном приеме нескольких нутриентов, поэтому не лишним будет знать, какую они имеют между собой совместимость:
- Кальций лучше всего принимать с витамином К, В6, магнием, бором и витамином D.
- Железо стоит принимать с витамином C, А и медью
- Цинк с витамином D, В2, В6
Плохая совместимость:
- Кальций и большое количество железа, повышенное количество фосфора способствует выведению кальция из организма.
- Медь и цинк, она мешает усвоению цинка
- Фосфор и магний
Если минеральные добавки не сочетаются между собой, то их стоит принимать с интервалом 4-5 часов, для лучшего усвоения.
Если нет недостатка в витаминах, то достаточно просто разнообразить рацион свежими овощами и фруктами, качественными мясными продуктами и продуктами моря.
Смотрим видео о роли минеральных веществ в организме человека:
Человеческое тело — Википедия
Внешнее строение тела человекаЧеловеческое тело — физическая структура человека, человеческий организм. Тело человека образовано клетками различных типов, характерным образом организующихся в ткани, которые формируют органы, заполняют пространство между ними или покрывают снаружи. Тело взрослого человека образуют около тридцати триллионов клеток. Клетки окружены межклеточным веществом, обеспечивающим их механическую поддержку и осуществляющим транспорт химических веществ.
В теле человека различают голову, шею, туловище, верхние и нижние конечности.
Нормальная анатомия человека[править | править код]
Система органов человека — совокупность органов человека, объединённых пространственно, имеющих общий план строения, общее происхождение и выполняющих единые функции.
В организме человека выделяют костную, мышечную, нервную, сердечно-сосудистую, дыхательную, пищеварительную, выделительную, репродуктивную, эндокринную, иммунную и покровную системы.
Масса органов человека[править | править код]
Женщина с длиной тела 166 см, массой тела 47 кг. ИМТ 17,1 (ниже нормы).Мужчина с длиной тела 178 см, массой тела 65 кг. ИМТ 20,5.
Следующие средние показатели указаны для человека возрастом 20 — 30 лет, с длиной тела 170 см, массой 70 кг и площадью тела 1,8 кв. м.
Если полная масса тела равна 70 кг, то отдельные органы будут весить:
- Мышцы: 30 кг = 43 % массы тела
- Скелет без костного мозга: 7 кг = 10 %
- Кожа и подкожная клетчатка: 6,1 кг = 8,7 %
- Кровь: 5,4 кг = 7,7 %
- Пищеварительный тракт: 2,0 кг = 2,9 %
- Печень: 1,7 кг = 2,4 %
- Красный костный мозг: 1,5 кг = 2,1 %
- Головной мозг: 1,3 кг = 1,8 %
- Оба лёгких: 1,0 кг = 1,4 %
- Сердце: 0,3 кг = 0,43 %
- Обе почки: 0,3 кг = 0,43 %
- Щитовидная железа: 0,02 кг = 0,03 %
- Селезёнка: 0,18 кг = 0,26 %
Телосложение[править | править код]
Средняя длина тела взрослого мужчины (в развитых странах), составляет около 1,7—1,8 м, длина тела взрослой женщины примерно 1,6—1,7 м. Эта величина определяется генетической предрасположенностью, характером питания, физической активностью и факторами внешней среды. С момента рождения особенности питания, физическая активность и другие факторы обеспечивают определённую коррекцию фенотипа.
Ткани человеческого тела[править | править код]
Эмбриологически все ткани человеческого тела происходят из трёх зародышевых листков — энтодермы, мезодермы и эктодермы. В организме человека, как и животных, различают четыре группы тканей — эпителиальную, соединительную, нервную и мышечную.
Эпителиальная ткань — слой клеток, выстилающий поверхность и полости тела, формирующий большинство желёз организма, внутренний слой желудочно-кишечного тракта, дыхательной системы, мочеполовых путей, кровеносных сосудов и т. д. Различают однослойный и многослойный эпителий (имеющие несколько морфологических типов), а также переходный эпителий.
Соединительная ткань выполняет опорную, защитную и трофическую функции. Состоит из внеклеточного матрикса и клеток соединительной ткани. Различают костную и хрящевую (гиалиновую, эластическую и волокнистую) ткани, кровь и лимфу, собственно соединительную ткань (рыхлая волокнистая, плотная волокнистая, ретикулярная), жировую ткань.
Нервная ткань — ткань эктодермального происхождения, представляет собой систему специализированных структур, образующих основу нервной системы и создающих условия для реализации её функций. Нервная ткань осуществляет связь организма с окружающей средой, восприятие и преобразование раздражителей в нервный импульс и передачу его к эффектору. Нервная ткань состоит из нейронов, выполняющих основную функцию, и нейроглии, обеспечивающей специфическое микроокружение для нейронов.
Мышечная ткань — ткань, обладающая свойствами возбудимости, проводимости и сократимости, способствуя изменению положения в пространстве частей тела, а также формы и объёма органов. Различают скелетную, сердечную (поперечно-полосатые) и гладкую мышечную ткань.
Тело человека состоит в среднем на 60 % из воды, на 34 % из органических веществ, на 6 % — из неорганических (для разного возраста приводимые отношения меняются). Основными химическими элементами, формирующими органические вещества, являются углерод (~18 %), кислород (~65 %), водород (~10 %) и азот (~3 %), помимо этого, в состав органических веществ входят фосфор (~1 %) и сера (~0,25 %). В состав неорганических веществ тела человека входят 22 обязательных химических элемента — кальций, фосфор, кислород, натрий, магний, сера, бор, хлор, калий, ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, молибден, хром, кремний, йод, фтор, селен.
Данные химические элементы разделяют на макроэлементы (массовая доля элемента в организме превышает 10−2%), микроэлементы (10−3—10−5%) и ультрамикроэлементы (ниже 10−5%)[1].
Значение минеральных веществ в организме человека — Блог о здоровье Физ-Ра.com
Минеральные вещества в зависимости от содержания в организме и пищевых продуктах подразделяются на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера. Из многих микроэлементов, которые содержатся в организме и продуктах в очень малых количествах, особенно необходимы для жизнедеятельности железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, стронций, кремний, селен, бор.
Кальций
Формирует костную ткань, участвует в процессах возбудимости нервной ткани, сократимости мышц и свертывании крови, уменьшает проницаемость сосудов. Он является необходимой составной частью ядра и мембран клеток, клеточных и тканевых жидкостей, влияет на кислотно-основное состояние организма, активирует ряд ферментов, имеет противовоспалительное действие и уменьшает явления аллергии.
Основными источниками кальция являются молоко и молочные продукты, яйца, гречневая и овсяная крупы, горох, зеленый лук, морковь, ставрида, сельдь, сазан, икра.
Фосфор
Фосфор и его соединения принимают участие во всех процессах жизнедеятельности, но особое значение они имеют в обмене веществ и функции нервной и мозговой ткани, мышц, печени, почек, в образовании костей и зубов (они содержат 85% фосфора организма), а также ферментов, гормонов.
Лучшими источниками фосфора являются все животные продукты, хотя много фосфора содержится в зерновых и бобовых продуктах (усваивается он хуже). Фосфор в пище распространен настолько широко, что дефицит его встречается очень редко, если только человек не питается длительно только фруктами и ягодами.
Магний
Участник более чем 300 реакций обмена веществ, а также костеобразования, выработки энергии, обмена глюкозы, аминокислот, жирных кислот, витаминов группы В. Он нормализует деятельность нервной системы и сердца, оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует двигательную функцию кишечника и желчеотделение.
Магнием богаты растительные продукты (отруби, сухофрукты, овсяная крупа, пшено, орехи, горох).
Калий
Играет большую роль в регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления, кислотно-основного состояния организма. Он необходим для нормальной деятельности мышц, в частности сердца, способствует выведению из организма воды и натрия.
Больше всего калия поступает в организм с растительными продуктами (картофелем, яблоками, гречей, абрикосами свежими и курагой).
Натрий и хлор
Поступают в организм в основном в виде натрия хлорида (поваренной соли). Натрий имеет большое значение во внутриклеточном и межтканевом обмене веществ, регуляции кислотно-основного состояния и осмотического давления в клетках, тканях и крови. Он способствует накоплению жидкости в организме, активизирует пищеварительные ферменты. Хлор участвует в регуляции осмотического давления и водного обмена, образовании соляной кислоты желудочного сока.
Железо
Необходимо для нормального кроветворения и тканевого дыхания. Оно входит в состав гемоглобина эритроцитов, доставляющего кислород к органам и тканям, миоглобина мышц, ферментов, обеспечивающих процессы дыхания клеток.
Основные источники железа — печень, почки, язык животных, крупа гречневая, фасоль, горох, черника, шоколад, пшено, яблоки, груши, айва, инжир, кизил, шпинат, орехи.
Йод
Участвует в образовании гормонов щитовидной железы. В районах, где имеется недостаток йода в почве, пищевых продуктах и воде, возникают йододефицитные заболевания, среди которых преобладает эндемический зоб. Йодом особенно богаты морская рыба и продукты моря (креветки, мидии, морская капуста и другие).
Фтор
Вместе с кальцием и фосфором участвует в построении костей и зубов и обеспечивает их твердость и крепость. Недостаток фтора в воде и пищевых продуктах способствует развитию кариеса зубов и снижению прочности костей. Фтора много в морской рыбе и продуктах моря, а также в чае.
Цинк
Входит в состав более 200 ферментов и участвует в самых различных реакциях обмена веществ, включая окисление алкоголя. Цинк необходим для нормальной функции половых желез, кроветворения, костеобразования. Хорошо усвояемым цинком богаты мясо и внутренние органы животных, яйца, рыба. Фрукты, ягоды и овощи бедны цинком.
Медь
Участвует в кроветворении и тканевом дыхании. Хорошими источниками меди являются мясо, рыба, продукты моря, гречневая, овсяная и перловая крупы, орехи, картофель, абрикосы, груши, крыжовник.
Селен
Наряду с витаминами Е и С, а также каротиноидами, является антиоксидантом, предупреждающим перекисное окисление жиров и повреждение клеток. Селен положительно влияет на иммунную систему.
Много селена содержится в морской рыбе и продуктах моря (крабы, креветки и других), печени и мясе, яйцах, дрожжах. Во фруктах и овощах селена мало.
Хром
Совместно с гормоном инсулином регулирует обмен глюкозы. При сильной недостаточности хрома снижается выносливость организма к глюкозе с развитием диабетоподобного состояния, особенно при беременности. Дефицит хрома неблагоприятно отражается на обмене холестерина. Хорошие источники хрома — пивные дрожжи, проросшее зерно, хлеб из муки грубого помола, бобовые, печень, мясо, сыр. Во фруктах и овощах хрома мало.
Избыточное потребление сахара увеличивает потребность в хроме.
ТОП 10: |
Стр 1 из 5Следующая ⇒ Химический состав клетки Организмы состоят из клеток. Клетки разных организмов обладают сходным химическим составом. В клетках живых организмов встречается около 90 элементов, причем примерно 25 из обнаружены практически во всех клетках. По содержанию в клетке химические элементы подразделяются на три большие группы: макроэлементы(99%), микроэлементы(1%), ультрамикроэлементы(менее 0,001%). К макроэлементам относятся кислород, углерод, водород, фосфор, калий, сера, хлор, кальций, магний, натрий, железо.К микроэлеметам относятся марганец, медь, цинк, йод, фтор.К ультрамикроэлементам относятся серебро, золото, бром, селен. Недостаток какого-либо элемента может привести к заболеванию, и даже гибели организма, так как каждый элемент играет определенную роль. Макроэлементы первой группы составляют основу биополимеров — белков, углеводов, нуклеиновых кислот, а также липидов, без которых жизнь невозможна. Сера входит в состав некоторых белков, фосфор — в состав нуклеиновых кислот, железо — в состав гемоглобина, а магний — в состав хлорофилла. Кальций играет важную роль в обмене веществ.Часть химических элементов, содержащихся в клетке, входит в состав неорганических веществ — минеральных солей и воды. Минеральные соли находятся в клетке, как правило, в виде катионов (К+, Na+, Ca2+, Mg2+) и анионов ( HPO2-/4, H2PO-/4, СI—, НСО3), соотношение которых определяет важную для жизнедеятельности клеток кислотность среды. Из неорганических веществ в живой природе огромную роль играет вода. Гидрофильными (от греч. гидро — вода и филео — люблю) называют вещества, которые растворяются в воде. К ним относят ионные соединения (например, соли) и некоторые не ионные соединения (например, сахара). Гидрофобными (от греч. гидро — вода и фобос — страх) называют вещества, нерастворимые в воде. К ним относят, например, липиды. Вода играет большую роль в химических реакциях, протекающих в клетке в водных растворах. Она растворяет ненужные организму продукты обмена веществ и тем самым способствует выводу их из организма. Большое содержание воды в клетке придает ей упругость. Вода способствует перемещению различных веществ внутри клетки или из клетки в клетку.
Неорганические соединения в организме человека. Вода. Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы клетки. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того что она входит в их состав, для многих организмов это еще и среда обитания. Роль воды в клетке определяется ее уникальными химическими и физическими свойствами, связанными главным образом с малыми размерами молекул, с полярностью ее молекул и с их способностью образовывать друг с другом водородные связи. Вода как компонент биологических систем выполняет следующие важнейшие функции: 1-Вода—универсальный растворитель для полярных веществ, например солей, Сахаров, спиртов, кислот и др. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными. 2- Неполярные вещества вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными. Гидрофобные молекулы или их части отталкиваются водой, а в ее присутствии притягиваются друг к другу. Такие взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеинов вых кислот и ряда субклеточных структур.3- Вода обладает высокой удельной теплоемкостью. 4- Вода характеризуется высокой теплотой парообразования, т. е. способностью молекул уносить с собой значительное количество тепла при одновременном охлаждении организма. 5- Для воды характерно исключительно высокое поверхностное натяжение. 6- Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.7- У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).8- Вода — составная часть смазывающих жидкостей (синовиальной — в суставах позвоночных, плевральной — в плевральной полости, перикардиальной — в околосердечной сумке) и слизей (облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, спермы и др. Минеральные соли. В составе живых организмов современными методами химического анализа обнаружено 80 элементов периодической системы. По количественному составу их разделяют на три основные группы. Макроэлементы составляют основную массу органических и неорганических соединений, концентрация их колеблется от 60% до 0.001% массы тела (кислород, водород, углерод, азот, сера, магний, калий, натрий, железо и др.). Микроэлементы — преимущественно ионы тяжёлых металлов. Содержатся в организмах в количестве 0.001% — 0.000001% ( марганец, бор, медь, молибден, цинк, йод, бром). Концентрация ультрамикроэлементов не превышает 0.000001%. Физиологическая роль их в организмах полностью ещё не выяснена. К этой группе относятся уран, радий, золото, ртуть, цезий, селен и много других редких элементов. Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке. Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения. Основную массу тканей живых организмов, населяющих Землю составляют органогенные элементы : кислород, углерод, водород и азот, из которых преимущественно построены органические соединения — белки, жиры, углеводы.
Физико-химические свойства воды как основной среды в организме человека. Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы клетки. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того что она входит в их состав, для многих организмов это еще и среда обитания. Роль воды в клетке определяется ее уникальными химическими и физическими свойствами, связанными главным образом с малыми размерами молекул, с полярностью ее молекул и с их способностью образовывать друг с другом водородные связи. Липиды. Функции липидов в организме человека. Липиды — большая группа веществ биологического происхождения, хорошо растворимых в органических растворителях, таких, как метанол, ацетон, хлороформ и бензол. В то же время эти вещества нерастворимы или мало растворимы в воде. Слабая растворимость связана с недостаточным содержанием в молекулах липидов атомов с поляризующейся электронной оболочкой, таких, как О, N, S или P. Система гуморальной регуляции физиологических функций. Принципы гум.. Гуморальная физиологическая регуляция для передачи информации использует жидкие среды организма (кровь, лимфу, цереброспинальную жидкость и т.д.) Сигналы передаются посредством химических веществ: гормонов, медиаторов, биологически активных веществ (БАВ), электролитов и т.д. Особенности гуморальной регуляции: не имеет точного адресата – с током биологических жидкостей вещества могут доставляться к любым клеткам организма; скорость доставки информации небольшая – определяется скоростью тока биологических жидкостей – 0,5-5 м/с; продолжительность действия. Передача гуморальной регуляции осуществляется током крови, лимфы, путем диффузии, нервная — поступает нервными волокнами. Гуморальный сигнал распространяется медленнее (с током крови капилляром со скоростью 0,05 мм / с), чем нервный (скорость нервной передачи составляет 130 м / с). Гуморальный сигнал не имеет такого точного адресата (работает по принципу «всем, всем, всем»), как нервный (например, нервный импульс передается сокращающихся мышц пальца). Но эта разница не существенна, поскольку клетки имеют разную чувствительность к химическим веществам. Поэтому химические вещества действуют на строго определенные клетки, то есть на те, которые способны воспринимать эту информацию. Клетки, которые обладают такой высокой чувствительностью к любому гуморального фактора, называются клетками-мишенями.
ГОРМОНЫ ГИПОТАЛАМУСА гормон эффект
ГОРМОНЫ АДЕНОГИПОФИЗА
ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ Выделение гормонов щитовидной железы контролируется двумя «вышестоящими» эндокринными железами. Область головного мозга, связывающая воедино нервную и эндокринную систему, называется гипоталамус. Гипоталамус получает информацию об уровне гормонов щитовидной железы и выделяет вещества, влияющие на гипофиз.Гипофизтакже расположен в головном мозге в области специального углубления — турецкого седла. Он выделяет несколько десятков сложных по строению и действию гормонов, но на щитовидную железу действует только один из них —тиреотропный гормонили ТТГ. Уровень гормонов щитовидной железы в крови и сигналы от гипоталамуса стимулируют или тормозят выделение ТТГ. Например, если количество тироксина в крови маленькое, тогда про это будут знать и гипофиз и гипоталамус. Гипофиз немедленно выделит ТТГ, что активирует выброс гормонов из щитовидной железы.
Гуморальная регуляция – это координация физиологических функций организма человека через кровь, лимфу, тканевую жидкость. Гуморальная регуляция осуществляется биологически активными веществами – гормонами, которые регулируют функции организма на субклеточном, клеточном, тканевом, органном и системном уровнях и медиаторами, которые передают нервные импульсы. Гормоны образуются железами внутренней секреции (эндокринные), а также железами внешней секреции (тканевые – стенками желудка, кишечника и другие). Гормоны влияют на обмен веществ и деятельность различных органов, поступая к ним через кровь. Гормоны имеют следующие свойства: Высокую биологическую активность; Специфичность – воздействие на определенные органы, ткани, клетки; Быстро разрушаются в тканях; Размеры молекул малы, проникновения через стенки капилляров в ткани осуществляется легко. Надпо́чечники — парные эндокринные железыпозвоночных животных и человека. В клубочковой зоне образуются гормоны, называемые минералкортикоидами. К ним относятся:Альдостерон (основной минералокортикостероидныйгормонкоры надпочечников) Кортикостерон (малозначимый и сравнительно малоактивный глюкокортикоидныйгормон). Минералкортикоиды повышают реабсорбцию Na+ и выделение K+ в почках. В пучковой зоне образуются глюкокортикоиды, к которым относятся:Кортизол. Глюкокортикоиды оказывают важное действие почти на все процессы обмена веществ. Они стимулируют образование глюкозы из жиров и аминокислот(глюконеогенез), угнетают воспалительные, иммунные и аллергические реакции, уменьшают разрастание соединительной ткани, а также повышают чувствительность органов чувств и возбудимостьнервной системы. В сетчатой зоне производятся половые гормоны (андрогены, являющиеся веществами — предшественниками эстрогенов). Данные половые гормоны играют роль несколько иную, чем гормоны, выделяемые половыми железами. Клетки мозгового вещества надпочечников вырабатывают катехоламины — адреналин и норадреналин. Эти гормоны повышают артериальное давление, усиливают работу сердца, расширяют просветы бронхов, увеличивают уровень сахара в крови. В состоянии покоя они постоянно выделяют небольшие количества катехоламинов. Под влиянием стрессовой ситуации секреция адреналина и норадреналина клетками мозгового слоя надпочечников резко повышается. Мембранный потенциал покоя — это дефицит положительных электрических зарядов внутри клетки, возникающий за счёт утечки из неё положительных ионов калия и электрогенного действия натрий-калиевого насоса. Потенциал действия (ПД). Все раздражители, действующие на клетку, вызывают в первую очередь снижение ПП; когда оно достигает критического значения (порога), возникает активный распространяющийся ответ — ПД. Амплитуда ПД примерно = 110—120 мв.Характерной особенностью ПД, отличающей его от других форм ответа клетки на раздражение, является то, что он подчиняется правилу «всё или ничего», т. е. возникает только при достижении раздражителем некоторого порогового значения, и дальнейшее увеличение интенсивности раздражителя уже не сказывается ни на амплитуде, ни на продолжительности ПД. Потенциал действия — один из важнейших компонентов процесса возбуждения. В нервных волокнах он обеспечивает проведение возбуждения от чувствительных окончаний (рецепторов) к телу нервной клетки и от неё — к синаптическим окончаниям, расположенным на различных нервных, мышечных или железистых клетках. Проведение ПД вдоль нервных и мышечных волокон осуществляется т. н. локальными токами, или токами действия, возникающими между возбуждённым (деполяризованным) и соседними с ним покоящимися участками мембраны. Постсинаптические потенциалы (ПСП) возникают в участках мембраны нервных или мышечных клеток, непосредственно граничащих с синаптическими окончаниями. Они имеют амплитуду порядка несколькихмв и длительность 10—15 мсек. ПСП подразделяются на возбуждающие (ВПСП) и тормозные (ТПСП). Генераторные потенциалы возникают в мембране чувствительных нервных окончаний — рецепторов. Их амплитуда порядка нескольких мв и зависит от силы приложенного к рецептору раздражения. Ионный механизм генераторных потенциалов ещё недостаточно изучен. Потенциал действия Потенциалом действия называют быстрое изменение мембранного потенциала, возникающее при возбуждении нервных, мышечных и некоторых железистых клеток. В основе его возникновения лежат изменения ионной проницаемости мембраны. В развитии потенциала действия выделяют четыре последовательных периода: локальный ответ, деполяризация, реполяризация и следовые потенциалы.
Раздражимость — способность живого организма реагировать на внешнее воздействие изменением своих физико-химических и физиологических свойств. Раздражимость проявляется в изменениях текущих значений физиологических параметров, превышающих их сдвиги при покое. Раздражимость является универсальным проявлением жизнедеятельности всех биосистем. Эти изменения окружающей среды, вызывающие реакцию организма, могут включать в себя широкий репертуар реакций, начиная с диффузных реакций протоплазмы у простейших и кончая сложными, высокоспециализованными реакциями у человека. В организме человека раздражимость часто связана со свойством нервной, мышечной и железистой тканей осуществлять ответную реакцию в виде выработки нервного импульса, мышечного сокращения или секреции веществ (слюны, гормонов и т. д.). У живых организмов, лишенных нервной системы, раздражимость может проявляться в движениях. Так, амебы и другие простейшие покидают неблагоприятные растворы с высокой концентрацией соли. А растения изменяют положение побегов для максимального поглощения света (тянутся к свету). Раздражимость — фундаментальное свойство живых систем: её наличие — классический критерий, по которому отличают живое от неживого. Минимальная величина раздражителя, достаточная для проявления раздражимости, называется порогом восприятия. Явления раздражимости у растений и животных имеют много общего, хотя их проявления у растений резко отличаются от привычных форм двигательной и нервной деятельности животных Законы раздражения возбудимых тканей: 1) закон силы – возбудимость обратно-пропорциональна пороговой силе: чем больше пороговая сила, тем меньше возбудимость. Однако для возникновения возбуждения недостаточно только действия силы раздражения. Необходимо, чтобы это раздражение длилось какое-то время; 2) закон времени действия раздражителя. При действии одной и той же силы на разные ткани потребуется разная длительность раздражения, что зависит от способности данной ткани к проявлению своей специфической деятельности, то есть возбудимости: наименьшее время потребуется для ткани с высокой возбудимостью и наибольшее время — с низкой возбудимостью. Таким образом, возбудимость обратно-пропорциональна времени действия раздражителя: чем меньше время действия раздражителя, тем больше возбудимость. Возбудимость ткани определяется не только силой и длительностью раздражения, но и скоростью (быстротой) нарастания силы раздражения, что определяется третьим законом — законом скорости нарастания силы раздражения (отношения силы раздражителя ко времени его действия): чем больше скорость нарастания силы раздражения, тем меньше возбудимость. Для каждой ткани существует своя пороговая скорость нарастания силы раздражения. Способность ткани изменять свою специфическую деятельность в ответ на раздражение (возбудимость) находится в обратной зависимости от величины пороговой силы, времени действия раздражителя и быстроты (скорости) нарастания силы раздражения.
Критический уровень деполяризации — величина мембранного потенциала, при достижении которой возникает потенциал действия. Критический уровень деполяризации (КУД) — это такой уровень электрического потенциала мембраны возбудимой клетки, от которого локальный потенциал переходит в потенциал действия.
Локальный ответ возникает на допороговые стимулы; распространяется на 1-2 мм с затуханием; возрастает с увеличением силы стимула, т.е. подчиняется закону «силы»; суммируется – возрастает при повторных частых допороговых раздражениях 10 – 40 мВ увеличивается.
Химический механизм синаптической передачи по сравнению с электрическим более эффективно обеспечивает основные функции синапса: 1) одностороннее проведение сигнала; 2) усиление сигнала; 3) конвергенцию многих сигналов на одной постсинаптической клетке, пластичность передачи сигналов. Химические синапсы передают два вида сигналов – возбуждающий и тормозной. В возбуждающих синапсах нейромедиа-тор, освобождаемый из пресинаптических нервных окончаний, вызывает в постсинаптической мембране возбуждающий пост-синаптический потенциал – локальную деполяризацию, а в тормозных синапсах – тормозной постсинаптический потенциал, как правило, – гиперполяризацию. Снижение сопротивления мембраны, происходящее во время тормозного постсинаптического потенциала, ведет к короткому замыканию возбуждающего постсинаптического тока, тем самым ослабляя или блокируя передачу возбуждения.
Химический состав клетки Организмы состоят из клеток. Клетки разных организмов обладают сходным химическим составом. В клетках живых организмов встречается около 90 элементов, причем примерно 25 из обнаружены практически во всех клетках. По содержанию в клетке химические элементы подразделяются на три большие группы: макроэлементы(99%), микроэлементы(1%), ультрамикроэлементы(менее 0,001%). К макроэлементам относятся кислород, углерод, водород, фосфор, калий, сера, хлор, кальций, магний, натрий, железо.К микроэлеметам относятся марганец, медь, цинк, йод, фтор.К ультрамикроэлементам относятся серебро, золото, бром, селен. Недостаток какого-либо элемента может привести к заболеванию, и даже гибели организма, так как каждый элемент играет определенную роль. Макроэлементы первой группы составляют основу биополимеров — белков, углеводов, нуклеиновых кислот, а также липидов, без которых жизнь невозможна. Сера входит в состав некоторых белков, фосфор — в состав нуклеиновых кислот, железо — в состав гемоглобина, а магний — в состав хлорофилла. Кальций играет важную роль в обмене веществ.Часть химических элементов, содержащихся в клетке, входит в состав неорганических веществ — минеральных солей и воды. Минеральные соли находятся в клетке, как правило, в виде катионов (К+, Na+, Ca2+, Mg2+) и анионов ( HPO2-/4, H2PO-/4, СI—, НСО3), соотношение которых определяет важную для жизнедеятельности клеток кислотность среды. Из неорганических веществ в живой природе огромную роль играет вода. Гидрофильными (от греч. гидро — вода и филео — люблю) называют вещества, которые растворяются в воде. К ним относят ионные соединения (например, соли) и некоторые не ионные соединения (например, сахара). Гидрофобными (от греч. гидро — вода и фобос — страх) называют вещества, нерастворимые в воде. К ним относят, например, липиды. Вода играет большую роль в химических реакциях, протекающих в клетке в водных растворах. Она растворяет ненужные организму продукты обмена веществ и тем самым способствует выводу их из организма. Большое содержание воды в клетке придает ей упругость. Вода способствует перемещению различных веществ внутри клетки или из клетки в клетку.
Неорганические соединения в организме человека. Вода. Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы клетки. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того что она входит в их состав, для многих организмов это еще и среда обитания. Роль воды в клетке определяется ее уникальными химическими и физическими свойствами, связанными главным образом с малыми размерами молекул, с полярностью ее молекул и с их способностью образовывать друг с другом водородные связи. Вода как компонент биологических систем выполняет следующие важнейшие функции: 1-Вода—универсальный растворитель для полярных веществ, например солей, Сахаров, спиртов, кислот и др. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными. 2- Неполярные вещества вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными. Гидрофобные молекулы или их части отталкиваются водой, а в ее присутствии притягиваются друг к другу. Такие взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеинов вых кислот и ряда субклеточных структур.3- Вода обладает высокой удельной теплоемкостью. 4- Вода характеризуется высокой теплотой парообразования, т. е. способностью молекул уносить с собой значительное количество тепла при одновременном охлаждении организма. 5- Для воды характерно исключительно высокое поверхностное натяжение. 6- Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.7- У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).8- Вода — составная часть смазывающих жидкостей (синовиальной — в суставах позвоночных, плевральной — в плевральной полости, перикардиальной — в околосердечной сумке) и слизей (облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, спермы и др. Минеральные соли. В составе живых организмов современными методами химического анализа обнаружено 80 элементов периодической системы. По количественному составу их разделяют на три основные группы. Макроэлементы составляют основную массу органических и неорганических соединений, концентрация их колеблется от 60% до 0.001% массы тела (кислород, водород, углерод, азот, сера, магний, калий, натрий, железо и др.). Микроэлементы — преимущественно ионы тяжёлых металлов. Содержатся в организмах в количестве 0.001% — 0.000001% ( марганец, бор, медь, молибден, цинк, йод, бром). Концентрация ультрамикроэлементов не превышает 0.000001%. Физиологическая роль их в организмах полностью ещё не выяснена. К этой группе относятся уран, радий, золото, ртуть, цезий, селен и много других редких элементов. Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке. Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения. Основную массу тканей живых организмов, населяющих Землю составляют органогенные элементы : кислород, углерод, водород и азот, из которых преимущественно построены органические соединения — белки, жиры, углеводы.
|
Из чего состоит человек? Химический и минеральный состав организма :: SYL.ru
Согласно последним научным открытиям, человек является наиболее сложноорганизованной открытой биологической системой, управляемой биоколлоидным компьютером — головным и спинным мозгом, способной к самоорганизации и воспроизводству, имеющей мощную адаптивную функцию по отношению к быстроизменяющимся условиям внешней среды. Чтобы ответить на вопрос, из чего состоит человек, нам понадобится научная информация из таких областей знаний, как химия, цитология и анатомия.
Химический состав организма человека
Из чего состоит человек, с точки зрения химии? Ответить на вопрос достаточно легко, если иметь базовые знания этого школьного предмета. В учебниках описывалось, что человек — это совокупность химических соединений, к которым относятся биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также липиды, углеводы и минеральные соли. Вода — H2O — занимает особое место в организме, и на сколько человек состоит из жидкости, мы рассмотрим чуть ниже.
Итак, нуклеиновые кислоты, которые образовались из ДНК и РНК, сопряжённые с молекулами белков, и отвечают за следственные признаки, присущие как клетке, так и всему организму в целом. Из них формируется кариотип — совокупность хромосом, уникальный для каждого биологического вида. У человека в ядрах соматических клеток в норме 46 хромосом, в половых — по 23 единицы.Белки выполняют ряд важнейших функций в организме. Например, актин и миозин обеспечивают работу мышечных волокон, гемоглобин транспортирует кислород, инсулин регулирует уровень глюкозы в крови, а иммуноглобулины обеспечивают защиту человека от болезнетворных микроорганизмов. Липиды, к которым относятся жиры и стероиды, — важная часть органического содержимого клеток и тканей. Они могут образовывать комплексы с белками и углеводами: так называемые липопротеиды и гликопротеиды.
Минеральный состав организма
В клетках человека присутствует приблизительно 70 химических элементов, но только 24 из них встречаются практически во всех его органах и тканях. Четыре самых важных, называемых органогенными, — это нитроген, оксиген, гидроген и карбон. Они играют главную роль в жизнедеятельности человека. Затем следует 10 макроэлементов, к которым относятся натрий, калий, кальций, фосфор, магний, железо и т. д. Микроэлементы, такие как медь, бор и марганец, хоть и присутствуют в виде сотых долей процента, тем не менее очень важны, так как входят в состав ферментных систем, обеспечивающих обмен веществ в организме.
Все вышеперечисленные химические элементы представляют собой катионы и анионы неорганических солей. Их значение велико, например, хлорид натрия является матрицей тканевой жидкости и плазмы крови. Гидрокарбонаты и гидросульфаты кальция необходимы для проведения нервных импульсов, сокращения мышц и формирования скелета человека. Ионы калия обеспечивают нормальное кровообращение и регулируют водно-солевой баланс. Благодаря вышеприведённому примеру мы теперь знаем, из чего состоит человек. Получается, что все перечисленные органические и неорганические соединения и являются тем «строительным» материалом.
Вода — основа жизни
На сколько человек состоит из воды, можно узнать, используя справочную литературу по цитологии. В процентном выражении количество жидкости в клетках, по сравнению с другими веществами, наибольшее. И зависит оно прежде всего от клеточных функций. Чем активнее образование и сложнее его функции, тем содержание воды больше. Так в клетках мозга её до 85 %, в молекулах формирующегося зародыша — свыше 90 %, в мышечных волокнах — около 76 %. Даже физиологический возраст можно определить зная, из чего состоит человек: чем моложе организм, тем выше содержание жидкости в тканях и органах. Все биохимические реакции протекают в клетках также только в водных растворах. Благодаря высокой теплопроводности и теплоёмкости, вода обеспечивает гомеостаз, то есть постоянство внутренней среды организма.
Анатомия как наука
Внутреннее строение человека изучает одна из самых древних биологических дисциплин, которую создали Гиппократ, Гален и Везалий. Это анатомия человека. Мышцы, соединяющие костную основу — скелет и внутренние органы, расположенные в полости тела, учёные рассматривают как единую высокоорганизованную структуру, управляемую нервной и эндокринной системами. Именно она и является предметом изучения анатомии.
Скелет человека
Наша опорно-двигательная система состоит из костей, анатомически связанных с группами скелетных мышц. Человек — единственное существо на земле, постоянно передвигающееся вертикально. Это особенность отразилась и на его внутреннем строении. Скелет человека, состоящий из позвоночника, черепа, пояса верхних и нижних конечностей и самих свободных конечностей имеет ряд приспособлений. Назовём главные из них:
1. Позвоночник. Имеет S-образную форму, содержащую 4 изгиба. Они обеспечивают амортизационные свойства и гибкость.
2. Пояс нижних конечностей. Представлен тазовыми костями. Имеет форму чаши, удерживающей вес всех внутренних органов.
3. Стопа и её свод. Обеспечивают пружинистость при ходьбе.
4. Мозговой отдел черепа. Вследствие развития головного мозга преобладает над лицевым участком.
5. Верхние конечности — руки. Освобождены от функции передвижения, способны к сложным трудовым операциям.
Таким образом, в процессе эволюционного развития все отделы скелета человека претерпели важнейшие изменения, называемые в биологии ароморфозами. Они навсегда отделили человека от его ближайших анатомо-физиологических родственников — приматов.
Мышечная система
Как ни велико значение скелета человека, в качестве остова и опоры, но без мышц, соединяющих все отделы и приводящих их в движение, наше тело было бы не более чем закостенелый неподвижный панцирь, лишённый даже намёка на самое примитивное перемещение. Все основные группы мышц — головы, шеи, туловища, верхних и нижних конечностей — участвуют в ежесекундных движениях тела и обеспечивают мгновенную реакцию на малейшие изменения окружающей среды.
В этой статье мы рассмотрели, на сколько человек состоит из воды, каков минеральный и химический состав его тела. Кроме того, мы узнали особенности строения организма, выработанные в процессе эволюционного развития — антропогенеза.