Загальні відомості
Мінеральні речовини (мінерали) - природні речовини, приблизно однорідні за хімічним складом і фізичними властивостями, що входять до складу гірських порід, руд, метеоритів (від латинського minera - руда).
Мінеральні речовини поряд з білками, жирами, вуглеводами і вітамінами є життєво важливими компонентами їжі людини, необхідними для побудови структур живих тканин і здійснення біохімічних і фізіологічних процесів, що лежать в основі життєдіяльності організму. Мінеральні речовини беруть участь у найважливіших обмінних процесах організму: водно-сольовому і кислотно-лужний. Багато ферментативні процеси в організмі неможливі без участі тих чи інших мінеральних речовин.
Організм людини отримує ці елементи з навколишнього середовища, їжі і води.
Вперше наукові основи вчення про мікроелементи в нашій країні обгрунтував В. І. Вернадський (1960). Фундаментальні дослідження були проведені А.П. Виноградовим (1957) - основоположником вчення про біогеохімічні провінції і їх ролі у виникненні ендемічних захворювань людини і тварин і В.В. Ковальським (1974) - основоположником геохимической екології та біогеографії хімічних елементів.
В даний час з 92 зустрічаються в природі елементів 81 хімічний елемент виявлений в організмі людини.
Мінеральні речовини складають значну частину людського тіла по масі (в середньому, в організмі близько 3 кг золи). У кістках мінеральні речовини представлені у вигляді кристалів, в м'яких тканинах - у вигляді дійсного або колоїдного розчину в поєднанні головним чином з білками. Для наочності можна навести такий приклад: в організмі дорослої людини міститься близько 1 кг кальцію, 0,5 кг фосфору, по 150 г калію, натрію і хлору, 25 г магнію, 4 г заліза.
- Класифікація хімічних елементів
- Класифікація хімічних елементів по їх біологічної значущості. Всі хімічні елементи можна розбити на групи:
- 12 структурних елементів, це вуглець, кисень, водень, азот, кальцій, магній, натрій, калій, сірка, фосфор, фтор і хлор.
- 15 есенціальних (життєво необхідних) елементів - залізо, йод, мідь, цинк, кобальт, хром, молібден, нікель, ванадій, селен, марганець, миш'як, фтор, кремній, літій.
- 2 умовно-необхідних елементи - бор і бром.
- 4 елементи є серйозними "кандидатами на необхідність" - кадмій, свинець, алюміній і рубідій.
- Решта 48 елементів менш значущі для організму.
- Класифікація хімічних елементів, заснована на кількісній оцінці їх вмісту в організмі людини Традиційно всі мінеральні речовини ділять на дві групи за змістом їх в організмі людини.
- Макроелементи.
Містяться в організмі у великих кількостях, від декількох грамів до сотень грам. Входять до складу основних тканин - кісток, крові, м'язів. До макроелементів відносяться: натрій, калій, кальцій, фосфор, залізо, магній, хлор, сірка.
Концентрація мікроелементів в організмі невелика. В організмі їх містяться кількості вимірювані миллиграммами або мікрограмами. Мікроелементи - це ті мінерали, що оцінюється дієтична потреба яких зазвичай менш ніж 1 мкг / г і часто менш ніж 50 нг / г раціону для лабораторних тварин і людини.
Незважаючи на малу потребу, ці елементи входять до складу ферментних систем як коферменти (активатори і каталізатори біохімічних процесів). До групи мікроелементів входять: цинк, йод, фтор, кремній, хром, мідь, марганець, кобальт, молібден, нікель, бор, бром, миш'як, свинець, олово, літій, кадмій, ванадій і інші речовини.
Мінеральні речовини не мають енергетичної цінністю, як білки, жири і вуглеводи. Однак без них життя людини неможливе. Так само, як і при нестачі основних харчових речовин або вітамінів, при дефіциті мінеральних речовин в організмі людини виникають специфічні порушення, що призводять до характерних захворювань.
Мікроелементи і вітаміни в деякому сенсі навіть більш важливі, ніж поживні речовини, бо без них останні не будуть правильно засвоюватися організмом.
Особливо важливі мінеральні речовини дітям, в період інтенсивного росту кісток, м'язів, внутрішніх органів. Природно, вагітні жінки та матері-годувальниці потребують підвищеної споживанні мінеральних речовин. З віком потреба в мінеральних речовинах знижується.
- Дефіцит і надлишок споживання мінеральних речовин
Вплив мікро- і макроелементів на життєдіяльність тварин і людини активно вивчається і в медичних цілях. Будь-яка патологія, будь-яке відхилення в здоров'ї біологічного організму супроводжується або дефіцитом життєво необхідних (есенціальних) елементів, або надлишком як есенціальних, так і токсичних мікроелементів. Такий дисбаланс макро- і мікроелементів отримав об'єднує назву "мікроелементози".
Починаючи з 1970-х років було багато спекулятивних заяв щодо того, що нестача мікроелементів робить значний внесок у виникнення ряду хронічних захворювань. У багатьох випадках це твердження було експериментально доведено, проте деякі вчені і сьогодні вважають, що недостатнє споживання певного мікроелемента є значущим тільки тоді, коли організм піддається стресу, який збільшує потребу в даному мікроелементі.
Хімічні речовини при всій своїй важливості та необхідності для організму людини здатні надавати і негативний вплив на рослини, тварин і людини, якщо концентрація їх доступних форм перевищує певні межі. Кадмій, олово, свинець і рубідій вважаються умовно необхідними, тому що вони, по всій видимості, не дуже важливі для рослин і тварин і небезпечні для здоров'я людини навіть при відносно низьких концентраціях. Біологічна роль деяких мікроелементів в даний час недостатньо вивчена.
Необхідно пам'ятати про певні застереження при вживанні мінеральних комплексів (як лікарських препаратів, так і біологічно активних добавок до їжі).
Передозування одного мінерального речовини може призвести до функціональних порушень і підвищеного виділення іншої мінеральної речовини. Можливо і розвиток небажаних побічних ефектів. Наприклад, надлишок цинку веде до зниження рівня холестеринсодержащих ліпідів високої щільності ( "гарного" холестерину).
Надлишок кальцію може привести до нестачі фосфору, і навпаки.
Деякі мікроелементи (селен, хром, мідь) в надлишкових дозах токсичні. Особливо це відноситься до солей багатьох металів.
При споживанні мінеральних речовин, слід суворо дотримуватися медичних рекомендацій.
В останні роки виділяють окремо дію на організм людини важких металів. Важкі метали - це група хімічних елементів з відносною атомною масою понад 40.
Поява в літературі терміна "важкі метали" було пов'язане з проявом токсичності деяких металів і небезпеки їх для живих організмів.
Однак в групу "важких" увійшли і деякі мікроелементи, життєва необхідність і широкий спектр біологічної дії яких неспростовно доведено.
"Важкі" метали - це свинець, кадмій, цинк, мідь, нікель, хром.
В останні роки все сильніше підтверджується важлива біологічна роль більшості "важких" металів. Численними дослідженнями встановлено, що вплив металів досить різноманітно і залежить від змісту їх у навколишньому середовищі і ступеня потреби в них мікроорганізмів, рослин, тварин і людини.
Вплив "важких" металів на живі організми досить різноманітно. Це обумовлено, по-перше, хімічними особливостями металів, по-друге, ставленням до них організмів і, по-третє, умовами навколишнього середовища.
Вже зараз у багатьох регіонах світу навколишнє середовище стає все більш "агресивною" з хімічної точки зору. В останні десятиліття основними об'єктами біогеохімічних досліджень стали території промислових міст і прилеглих до них земель, особливо якщо на них вирощуються, а потім використовуються в їжу сільськогосподарські рослини.
- Макроелементи.
- Класифікація хімічних елементів по їх біологічної значущості. Всі хімічні елементи можна розбити на групи: