Исследовательская работа
Авторы – учащиеся 10а класса
Капламова Виктория,
Михайлова Анастасия
Руководитель –
учитель химии
"Если Вы недовольны своим самочувствием и озабочены вялостью ребенка, не торопитесь искать чудодейственные лекарства. Скорее всего, у ваших недугов есть общая причина - недостаток или избыток определенных химических элементов в организме. Чтобы чувствовать себя бодрым и крепким, каждому из нас необходимо… некоторое количество элементов таблицы Менделеева»
*
Введение.
Дмитрий Иванович Менделеев – гениальный русский химик, физик, натуралист. Его многочисленные труды посвящены самым разнообразным направлениям химии и физики, экономики, сельского хозяйства. Одна из областей его деятельности – работа над классификацией химических элементов. Мы считаем, что это направление – исследование элементов, является наиважнейшим в деятельности ученого. Свою работу мы решили посвятить изучению значения химических элементов с позиций здоровья человека.
Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Организм человека состоит на 60% из воды, 34% органических веществ и 6% - неорганических. Из 92 встречающихся в природе химических элементов 81 обнаружен в организме человека. Экспериментально установлено, что в организме металлы составляют около 3% по массе. Это очень много. Если принять массу человека за 70 кг, то на долю металлов приходится 2,1 кг. По отдельным металлам масса распределяется следующим образом: кальций (1700 г), калий (250 г), натрий (70 г), магний (42 г), железо (5 г), цинк (3 г). Из металлов больше половины являются d-элементами. Последние в организме образуют координационные соединения со сложными органическими молекулами. Установлено, что многие биологические катализаторы – ферменты - содержат ионы переходных металлов (d-элементов). Например, марганец входит в состав 12 различных ферментов, железо – в 70, медь – в 30, а цинк – более чем в 100. Кальций преимущественно концентрируется в костной и зубной ткани. Натрий в основном содержится во внеклеточных жидкостях, а калий и магний – во внутриклеточных. В виде фторидов натрий и калий входят в состав костной и зубной ткани. Содержание натрия влияет на кислотно-щелочной баланс, артериальное давление, клеточно-обменные процессы; содержание калия - на содержание воды в клетках тканей. Магний содержится в твердых тканях зуба, отвечает за скорость расщепления и усвоения веществ. Некоторые
*- Доктор медицинских наук, врач Центра Биотической медицины
элементы содержатся в организме в виде комплексов с аминокислотами, белками, нуклеиновыми кислотами, гормонами, витаминами и т. д.. Для белкового, углеводного и жирового обмена веществ необходимы Fe, Co, Mn, Zn, Мо, V, В, W; в синтезе белков участвуют Mg, Мn, Fe, Со, Си, Ni, Сr, в кроветворении Со, Ti, Сu, Mn, Ni, Zn; в дыхании Mg, Fe, Сu, Zn, Mn и Co. (приложение1)
Некоторые неметаллы также являются совершенно необходимыми для функционирования организма. Как выяснилось, кремний присутствует в тех участках кости, где происходит активная кальцинация. Хлор присутствует в виде соляной кислоты в желудочном соке. Для нормального роста необходим фтор, так как он предохраняет зубы от кариеса, его используют для предотвращения разрушения зубной эмали. Основной физиологической ролью йода является участие в метаболизме щитовидной железы и присущих ей гормонах. Естественно, что недостаток этих элементов должен сказаться на содержании соответствующих биологических систем, а значит, и на нормальном функционировании организма.
Считают, что если массовая доля элемента в организме превышает 10-2%, то его следует считать макроэлементом. 12 элементов называют макроэлементами, т. к. они составляют 99 % элементного состава человеческого организма. Это С, О, Н, N, Ca, Mg, Na, K, S, P, F, Cl. Из них 4 элемента - С, О, Н, N – считаются структурными. Водород и кислород входят в состав воды, которой в организме человека в среднем содержится около 65 %. Углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор входят в состав белков, нуклеиновых кислот, липидов и других биологически активных соединений организма.
Доля микроэлементов в организме составляет %. Микроэлементы присутствуют в организме человека в очень малых следовых количествах. Они делятся на эссенциальные (жизненно необходимых, от англ. “essential”) . Их 8 - Fe, I, Cu, Zn, Cr, Mo, Se, Mn , условно эссенциальные элементы – их 9 - Ag, Al, Au, B, Co, Ge, Li, Si, V и условно – токсичные - 22 элемента: As, Br, F, Ni, Hg, Cd, Pb и т. д.. Микроэлементы влияют на обмен веществ, регулируют более 50000 биохимических процессов в нашем организме.
Если содержание элемента ниже 10-5%, его считают ультрамикроэлементом. К ним относятся редкоземельные элементы и лантаноиды – всего 16 элементов, платиноиды – 6 элементов, радиоактивные - 2 элемента. Это Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra, Pt Os Pd и другие (приложение 2)
Между содержанием химического элемента в организме и зарядом его ядра существует определенная связь - содержание в организме элементов IIIA–VIA групп периодической системы , связанных с органическими молекулами, уменьшается с ростом заряда ядра атомов данной группы. Например w(О) > w(S) > w(Se) > w(Fe). Количество элементов, находящихся в организме в виде ионов (s-элементы IA, IIА групп, р-элементы VIIA группы), с ростом заряда ядра атома в группе увеличивается до элемента с оптимальным ионным радиусом, а затем уменьшается. Например, во IIА группе при переходе от Be к Са содержание в организме увеличивается, а затем от Ва к Ra снижается. Элементы - аналоги, имеющие близкое строение атомов, имеют много общего и в биологическом действии. Этим подтверждается истинность периодического закона (свойства элементов периодически изменяются, по мере нарастания их атомного веса, так что через определенные интервалы появляются элементы сходственные, или близкие по свойствам) и его всеохватность – он действует не только в неживой природе, но и внутри каждого из нас.
Органы человека по-разному концентрируют в себе различные химические элементы, т. е. микро - и макроэлементы неравномерно распределяются между разными органами и тканями. Большинство микроэлементов накапливаются в печени, костной и мышечной тканях. Элементы проявляют специфическое сродство по отношению к некоторым органам и содержатся в них в высоких концентрациях. Хорошо известно, что цинк концентрируется в поджелудочной железе, йод – в щитовидной, фтор – в эмали зубов, алюминий, мышьяк, ванадий накапливаются в волосах и ногтях, кадмий, ртуть, молибден – в почках, олово – в тканях кишечника, стронций – в предстательной железе, костной ткани, барий – в пигментной сетчатке глаза, бром, марганец, хром – в гипофизе и т. д. Микроэлементы могут находиться как в связанном состоянии, так и в виде свободных ионных форм. Установлено, что кремний, алюминий, медь и титан в тканях головного мозга находятся в виде комплексов с белками, тогда как марганец – в виде ионов.
В последнее время возникло специальное направление в медицине - медицинская элементология. Она занимается изучением биологической роли макро - и микроэлементов и их значения для здоровья человека. Применение знаний этого нового медицинского направления - насущная необходимость для постановки диагноза, оценки прогноза заболевания и успешного лечения. Элементный состав организма устанавливают на основе биохимических анализов и анализе волос, который позволяет определить содержание в организме от 25 до 40 микро - и макроэлементов, в том числе свинец, кадмий, алюминий, цинк, медь, железо, кальций, йод, селен. Это дает возможность сбалансировать питание и подобрать индивидуальные минеральные комплексы каждому человеку.
Микроэлементы поступают вместе пищей и водой (приложение3). Баланс микроэлементов может нарушаться при недостаточном или избыточном поступлении. При малом поступлении данного элемента организм функционирует на грани выживания. В основном это объясняется снижением активности ферментов, в состав которых входит данный элемент. При повышении дозы элемента ответная реакция возрастает и достигает нормы (плато). При дальнейшем увеличении дозы проявляется токсическое действие избытка данного элемента, в результате чего не исключается и летальный исход. Отсюда вывод - все должно быть в меру - и очень мало, и очень много вредно. На основе клинических исследований установлено, что наиболее распространенным дефицитом микроэлементов является дефицит цинка. Цинк необходим для регуляции клеточного иммунитета, для здоровья кожи, роста волос, ногтей, функционирования поджелудочной и предстательной железы. У часто болеющих детей дефицит цинка наблюдается в 80% - 90% случаев. На втором месте дефицит меди - он приводит к истощению нервной системы. У детей это - нарушение опорно-двигательного аппарата: сколиоз, плоскостопие. Наблюдаются частые простудные заболевания, аллергии, бронхиальные астмы, анемии, ревматические заболевания. Недостаток меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительной ткани, способствует раковым заболеваниям у людей пожилого возраста, вызывает заболевание мозга у детей (синдром Мениеса). Если дефицит меди совпадает с дефицитом йода, наблюдается заболевание щитовидной железы. На третьем месте дефицит марганца - он необходим для нормального функционирования нервной системы. Он препятствует развитию аллергических заболеваний, сахарного диабета. Недостаток йода приводит к возникновению характерных симптомов: слабости, пожелтению кожи, ощущению холода и сухости и особенно сильно отражается на здоровье детей – они отстают в физическом и умственном развитии. Недостаток селена вызывает гибель клеток мышц и приводит к мускульной, в частности сердечной, недостаточности, ведет к уменьшению концентрации этого фермента, что в свою очередь вызывает окисление липидов. Несмотря на хорошо известные токсические действия мышьяка и его соединений, имеются достоверные данные, согласно которым недостаток мышьяка приводит к понижению рождаемости и угнетению роста, а добавление в пищу арсенита натрия приводит к увеличению скорости роста у человека (приложение 4)
Кроме дефицитов часто встречаются избытки тяжелых металлов.
На первом месте стоит свинец. Он в первую очередь поражает центральную нервную систему, кроветворение, желудочно-кишечный тракт. На втором месте - избыток кадмия - он поражает почки, сердечно-сосудистую систему, иммунную систему. Далее - избыток ртути и мышьяка. Ртуть оказывает токсическое воздействие на почки и нервную систему. Мышьяк обычно поражает кожу, печень, легкие и может вызвать развитие онкозаболеваний. Всё это также подтверждает высказывание , что «сущность дела здесь в том, что у химических элементов, на основании опытного исследования простых и сложных тел, ими образуемых, открываются свои индивидуальные свойства и признаки»*
Цели и задачи исследования. Актуальность исследования
Один из важнейших элементов нашего организма – железо. Это 26-й элемент периодической системы, расположен в 4 - м периоде, побочной подгруппе 8 - й группы. Является d – элементом. Относится к микроэлементам, к группе эссенциальных (жизненно – важных). У взрослого человека в крови содержится около 2,6 г железа, а его общее содержание в организме составляет около 4,25 г. Из этого количества 57% находится в гемоглобине крови, 23% - в тканях и тканевых ферментах, а остальные 20% - депонированы в печени, селезенке, костном мозге и представляют собой "физиологический резерв" железа. Согласно данным, полученным нами из муниципального учреждения здравоохранения «Яльчикская центральная районная больница», в нашем районе 12% населения страдает от недостатка железа. Мы считаем, что эта цифра достаточно большая, поэтому мы поставили цель – изучить значение железа для организма.
Задачи исследования - изучить механизмы влияния железа на биохимические процессы в организме, пути поступления элемента в организм, причины возникновения заболевания анемии, способы её предупреждения и лечения, а также изучить, к каким последствиям ведет избыток элемента.
Мы считаем, что наша работа является актуальной, так как никто из нас не застрахован от болезней и самое главное средство от неё – это знания. Сохранение здоровья населения - наиважнейшая задача.
Методы исследований:
Методы нашей работы – это
1) исследование данных лаборатории центра Госсанэпиднадзора на содержание в питьевой воде железа,
2) исследование статей из энциклопедий, журналов, учебников и сайтов Интернета
3) исследование лекарственных средств, имеющихся в продаже в аптеке нашего населенного пункта
4) исследование рецептов народной медицины
* . Периодическая законность химических элементов.
5) качественное определение железа в продуктах питания.
Исследование содержания железа в питьевой воде
по данным лаборатории центра Госсанэпиднадзора
Железо находится в пищевых продуктах, а также в питьевой воде и влияет на её органолептические качества. В целях узнать, в каком количестве содержится железо в питьевой воде нашего населенного пункта, мы обратились в лабораторию центра Госсанэпиднадзора по Яльчикскому району. Согласно программе социально – гигиенического мониторинга в нашем районе исследуется вода
1) на физико – химические, микробиологические, паразитологические показатели на соответствие требованиям СанПиН 2.1.4.1074 – 01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения».
2) также проводится определение железа по ГОСТ 4011 – 72. Норматив по СанПиН (предельно – допустимая концентрация) – не более 0,3 мг/л железа
Содержание железа в воде на территории Яльчикского района составляет в среднем 0,05 – 0,25 мг/л. В водопроводе с. Яльчики – 0,1 – 0,12, с. Новые Шимкуссы – 0,15 – 0,18, с. Янтиково – 0,22- 0,25, с. Яманчурино – 0,12 – 0,15 мг/л
Обработка результатов: содержание железа в воде нашего района соответствует норме.
Железо в организме
Железо, находящееся в организме человека, можно разбить на 2 большие группы: клеточное и внеклеточное.
КЛЕТОЧНОЕ ЖЕЛЕЗО
Соединения железа в клетке подразделяются на 4 группы: 1. Гемопротеины, основным структурным элементом которых является гем (гемоглобин, миоглобин, цитохромы, каталаза и пероксидаза). 2. Железосодержащие ферменты негеминовой группы. 3. Ферритин и гемосидерин внутренних органов. 4. Железо, рыхло связанное с белками и другими органическими веществами.
1. Общее содержание гемоглобина в организме равно около 700 г. Гемоглобин, содержащийся в эритроцитах, выполняет важную для организма газотранспортную функцию - переносит кислород и углекислый газ. Молекулярный вес 68800. Это дыхательный пигмент крови. Представляет собой сложный белок, состоящий из белковой молекулы - глобина, соединенной полипептидными цепочками с 4 комплексами гема. Глобин состоит из 2 пар полипептидных цепочек, каждая из которых содержит 141-146 аминокислот. Гем, составляющий 4% веса молекулы гемоглобина, содержит 0,34% железа. Молекула гема обладает способностью присоединять и отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа, к которому присоединяется кислород, не изменяется, т. е. железо остаётся двухвалентным. Гемоглобин выполняет в организме важную роль переносчика кислорода и принимает участие в транспорте углекислоты. Присоединяя кислород, он превращается в оксигемоглобин, который несколько отличается по цвету от гемоглобина, поэтому артериальная кровь, содержащая оксигемоглобин, имеет ярко - алый цвет.
Венозная кровь, содержащая большое количество восстановленного гемоглобина, имеет тёмно – вишнёвый цвет. Метгемоглобин является окислительным гемоглобином, при образовании которого меняется валентность железа: двухвалентное железо, входящее в молекулу гемоглобина, превращается в трёхвалентное. В случае большого накопления в организме метгемоглобина отдача кислорода тканям становится невозможной и наступает смерть от удушения. Карбоксигемоглобин представляет собой соединение гемоглобина с угарным газом. Это соединение примерно в 150 – 300 раз прочнее, чем соединение гемоглобина с кислородом. Поэтому примесь даже 0,1% угарного газа во вдыхаемом воздухе ведёт к тому, что 80% гемоглобина оказываются связанными с окисью углерода и не присоединяют кислород, что является опасным для жизни. Гемоглобин синтезируется там же, где рождаются молодые эритроциты, - в костном мозге. В одном эритроците насчитывается 400 млн молекул гемоглобина, и ежесекундно костный мозг рождает 2,5 млн эритроцитов.
Миоглобин - дыхательный белок сердечной и скелетной мускулатуры. Он способен связывать до 14% общего количества кислорода в организме. Это его свойство играет важную роль в снабжении кислородом работающих мышц. Он состоит из единственной полипептидной цепочки, содержащей 153 аминокислоты и соединенный с гемом. Он содержит 0,34% железа. Основной функцией миоглобина является транспортировка кислорода через клетку и регуляция его содержания в мышце для осуществления сложных биохимических процессов, лежащих в основе клеточного дыхания.
Железосодержащие ферменты клетки, в молекулах которых железо входит в геминовую группу - это цитохромы, каталаза и пероксидаза, находятся главным образом в митохондриях. Цитохромы представляют липидные комплексы гемопротеинов и прочно связаны с мембраной митохондрии. Основной биологической ролью большинства цитохромов является участие в переносе электронов, лежащих в основе процессов окисления в тканях. Каталаза - один из важнейших ферментов, предохраняющих эритроциты от окислительного гемолиза. Каталаза выполняет двойную функцию в зависимости от концентрации перекиси водорода в клетке. При высокой концентрации перекиси водорода фермент катализирует реакцию ее разложения, а при низкой - реакцию образования. Пероксидаза содержится преимущественно в лейкоцитах и слизистой оболочке тонкого кишечника человека. Она обладает защитной ролью, предохраняя клетки от их разрушения перекисными соединениями.
2. Железосодержащие ферменты (сукцинат-де - гидрогеназа, ацетил - коэнзим А - дегидрогеназа, - цитохром - С-редуктаза и др.) - в них железо не включено в геминовую группу и атом железа попеременно то окисляется, то восстанавливается. Эти ферменты необходимы для реакций переноса электронов при окислительно – восстановительных процессах в клетках и тканях.
3. Ферритин и гемосидерин - запасные соединения железа в клетке, находящиеся главным образом в печени, селезенке и костном мозге. Приблизительно одна треть резервного железа организма человека, преимущественно в виде ферритина, падает на долю печени. Ферритин - это водорастворимый белок, состоящий из 24 одинаковых субъединиц, которые составляют пустотелую сферическую оболочку. Во внутренней полости находится ядро, содержание железа в котором примерно 57%. Мицелла может содержать до 4500 атомов железа, если ферритин полностью насыщен железом. Белковую оболочку пронизывают шесть каналов, которые служат для приёма и отдачи железа. Гемосидерин является вторым запасным соединением железа в клетке и содержит значительно больше железа, представляет темно-желтый пигмент, состоящий из оксида железа. Гемосидерин образуется при распаде гемоглобина и последующей денатурации белка ферритина, отвечающего за хранение железа. В отличие от ферритина он нерастворим в воде. Избыток железа в виде гемосидерина в различных органах и тканях может дойти до токсического уровня, приводя к нарушению функций органов, например, поджелудочной железы.
ВНЕКЛЕТОЧНОЕ ЖЕЛЕЗО
Во внеклеточных жидкостях железо находится в связанном состоянии - в виде железо - белковых комплексов в плазме крови. Общее содержание железа во всем объеме циркулирующей плазмы у взрослого человека составляет 3 - 4 мг.
1. Трансферрин сыворотки является транспортным белком, средством доставки ионов Fe3+ от клеток печени и селезенки к клеткам в костный мозг, где на специальных его участках вновь синтезируется гемоглобин. Концентрация его в плазме широко варьирует у здорового человека, составляет 10,8 - 28,8 мкмоль/л. Это белок с молекулярной массой околоОн состоит из одной полипептидной цепи, свёрнутой так, что она образует два компактных участка, каждый из которых способен связывать по одному иону железа Fe3+.
2.Железо-связывающий белок лактоферрин обнаружен во многих биологических жидкостях: молоке, слезах, желчи, синовиальной жидкости, панкреатическом соке и секрете тонкого кишечника, в лейкоцитах. В настоящее время известны следующие функции этого белка: бактериостатическая, участие в иммунных процессах и абсорбции железа в желудочно-кишечном тракте, торможение роста бактерий и грибов, и возможно, участие во внутриклеточной гибели микроорганизмов.
3. Железосерные ферменты - это еще один важный класс железосодержащих ферментов, участвующих в переносе электронов в процессах обмена веществ во внеклеточных жидкостях.
Пути поступления железа в организм.
Суточная потребность взрослого человека в железе определяется масштабами физиологических процессов кроветворения и кроверазрушения. При среднем поступлении с пищей 10-20 мг железа в сутки у здорового человека не более 1-2 мг всасывается в желудочно - кишечном тракте. Железо может всасываться только в виде ионов Fe2+; его всасывание и выведение протекают очень медленно и зависят от многих сложных факторов. Наиболее интенсивно этот процесс происходит в двенадцатиперстной кишке и начальных отделах тощей кишки. Железо поступает в организм человека вместе с пищей и потребляемой водой. 20% железа мы получаем из мясной пищи, тогда как из растительной - только около 6%. При этом надо отметить, что железо - трудно усваиваемый элемент и с точки зрения его поступления в организм усвояемость железа становится даже более важным показателем, чем его абсолютное содержание в том или ином продукте. Так, из продуктов животного происхождения, где железо содержится в так называемой гемовой – связанной с белками - форме, усваивается от 10% (рыба) до 20-30% (телятина) железа. Из продуктов же растительного происхождения (где железо в содержится в негемовой ионной форме Fe2+) этот показатель ниже - от 1% до 6% (соевые бобы). Железо в трехвалентной форме практически не усваивается. Таким образом, средняя усвояемость железа из продуктов питания составляет около 10% (порядка 6% у мужчин и 14% - у женщин). Всасыванию железа способствует витамин С - аскорбиновая кислота (восстанавливающая трехвалентное железо до двухвалентного), витамины группы В - В3, В6, В12, Вс (фолиевая кислота), микроэлементы медь и кобальт Препятствуют усвоению железа высокое содержание в пище и воде кальция и фосфатов, с которыми оно образует нерастворимые соединения; фосфатин и фитин, содержащиеся в зерновых продуктах (например, в хлебе и дрожжевом тесте), чай, избыток жиров, молоко и т. п. Компоненты чая связывают железо в труднорастворимую форму. Чашка чая, выпитая во время еды, сократит усвоение элемента почти на 2/3. Если чай выпит после приема пищи, то организм недосчитается 40% железа, а если – за 1 ч до еды, он оставит железо в неприкосновенности. Кроме чая, “врагами” железа являются кофе, молочные продукты и яичные желтки
Значимые источники железа - говяжья печень и говядина, бобовые, гречка, ржаной хлеб. В молоке и твороге железа практически нет. Железо входит в состав ряда овощей, плодов, зелени. В значительном количестве содержится в землянике, яблоках, помидорах, листьях крапивы, зелени овощей, а также в корнях хрена, листьях шпината, брюкве, моркови, редьке, капусте, салате, фасоли и других овощах и плодах. Почему-то все на первое место по содержанию железа ставят яблоки. Видимо потому, что мякоть разрезанного яблока на воздухе, окисляясь, буреет, приобретая цвет ржавчины. Достоинства яблок не следует упускать, но на первое место они претендовать не могут, тем более что содержание в них железа зависит от сорта (приложение 5). Железо не выводится из организма с мочой, оно выделяется с желчью и калом, а также при кровотечениях.
Исследование содержания железа в некоторых продуктах питания.
Методика:
1) Отмерить на весах одинаковые массы продуктов, измельчить в ступке. Добавить 10 мл азотной кислоты, 2 мл пероксида водорода. Полученную смесь перетереть и перенести в стакан.
2) Отобрать по 2 мл экстракта и добавить 1 каплю 20%–ного раствора тиоцианата калия.
3) Сравнить окраску полученных растворов
4) Сделать вывод об относительном содержании железа в исследуемых продуктах питания.
Ход работы:
Материалы: творог, печень свиная, фасоль, шоколад, яблоки, гречиха, курага
Отмерили на весах продукты массой по 3 грамма, измельчили в ступке. Добавили 10 мл азотной кислоты, 2 мл пероксида водорода. Полученную смесь перетерли и перенесли в стакан. Отобрали по 2 мл экстракта и добавили 1 каплю 20%–ного раствора тиоцианата калия. Сравнили окраску полученных растворов
Обработка результатов:
В результате мы получили 7 растворов, которые незначительно отличаются по окраске. Более интенсивный цвет получился в растворе свиной печени, гречихе и шоколаде, а менее интенсивный – в экстракте творога
Последствия недостатка железа
Для восполнения железа человеку необходимо суточное поступление в организм с пищей в среднем околомг. В организме человека нет эффективных механизмов запасания элемента, поэтому оно должно постоянно поступать с пищей. Недостаток железа приводит к железодефицитной (гипохромной) анемии, при которой содержание гемоглобина в крови уменьшается, что приводит к снижению количества кислорода, доставляемого к органам и тканям организма. Иногда при анемии падает и уровень эритроцитов в крови. При этом ухудшается клеточное дыхание. Важнейший показатель болезни - снижение уровня железа сыворотки крови (норма - 13-28 ммоль/л для мужчин; 11-26 ммоль/л для женщин), а также снижение уровня гемоглобина (нормальное содержание гемоглобина 120 г/л). Анализы крови при истинной анемии обнаруживают менее 110 г/л гемоглобина, цветовой показатель меньше 0,95, уровень железа сыворотки крови меньше 10 ммоль/л. Врачи говорят, что анемия протекает в легкой форме, при содержании гемоглобина 90-110 г/л; о средней тяжести анемии речь идет при уровне гемоглобина 80-89 г/л, тяжелой анемия считается, если количество гемоглобина меньше 80 г/л. Причина анемии – недостаточное поступление железа в организм. Другая распространенная причина железодефицитной анемии - болезни. Хронические воспаления кишечника, особенно 12-перстной кишки, препятствуют эффективному всасыванию железа. Плохо усваивается оно и при низкой кислотности желудочного сока. Медленную, но верную его потерю вызывают кровоточащие язвы желудка и кишечника. Из внутренних причин железодефицитной анемии следует назвать такое вполне обычное состояние, как усиленный рост, физиологические потери крови, ограничение питания, вегетарианское питание. Если железа в пище достаточно, но оно плохо всасывается в пищеварительном тракте, также возникает железодефицитная анемия. Это происходит при некоторых заболеваниях, приёме лекарственных препаратов (антациды, антибиотики, транквилизаторы, аспирин и др.). Существует взаимодействие между ионами металлов в организме человека – так, антагонистами железа являются алюминий, кадмий, ртуть. При отравлении этими металлами также наступает железодефицитная анемия. Симптомы анемии: слабость и утомляемость, бледность, головные боли, запор, депрессия, озноб, снижение аппетита, язвы слизистых. При анемии больные бледны, вялы, ко всему безразличны. Отмечаются извращение вкуса и обоняния, нарушение роста ногтей. Хроническая недостаточность снабжения кислородом внутренних органов вызывает нарушения функции печени, сердечной мышцы, атрофию слизистой оболочки кишечника, изменения электроэнцефалограммы. Когда мозг получает недостаточное количество кислорода, ухудшаются мыслительные процессы, снижается острота восприятия. Другой вид анемии – витаминодефицитная. Для нормального формирования эритроцитов необходимы витамины группы В (фолиевая кислота, цианкобаламин). При недостатке этих витаминов кровяные клетки функционально неполноценны и быстро разрушаются, возникает анемия несмотря даже на нормальное поступление железа с пищей.
Изучением анемии занялись давно. С VI до XVI века, то есть почти все Средневековье, анемия (малокровие) считалась особенно свойственной молодым девушкам и называлась "бледная немочь". С развитием медицинской химии была установлена и ее причина - недостаток железа в крови, и болезнь получила название "хлороз", от греческого слова, означающего бледно-зеленый цвет. Оба названия хорошо подчеркивают внешне заметный симптом болезни. В XVII веке в некоторых европейских странах при малокровии прописывали настой железных опилок в красном вине. Для лечения «бледной немочи» когда-то применяли и обычные железные опилки. Из истории известно, что граф - Рюмин (1693–1766) предложил в качестве укрепляющего и возбуждающего средства капли (они получили название «бестужевские»), представлявшие собой раствор трихлорида железа в смеси этанола и этилового эфира. Вы, может быть, замечали, что некоторые люди с удовольствием едят мел или известь? Вообще-то, это не совсем нормально. Но не надо думать, что тяга к мелу обязательно вызвана недостатком кальция, хотя чаще всего так и бывает. Подобное пристрастие обнаруживается и у тех, кто страдает от недостатка железа. У этих же людей бывает любовь к запаху керосина или выхлопных газов автомобилей.
Сейчас для устранения дефицита железа используют порошкообразное железо в таблетках или капсулах и препараты на основе ферроцена. На сегодняшний день наиболее эффективными препаратами, по мнению практикующих врачей, являются: Актиферрин, Гемофер, Конферон, Резоферон, Феррокаль, Ферроплекс. При лечении ЖДА у детей раннего возраста во избежание передозировки (которая не менее опасна, чем дефицит, потому что может давать токсический эффект), предпочтительны жидкие формы препаратов, из которых лучшим и почти единственным на отечественном рынке является Актифферин (капли) и Актиферрин (сироп) фирмы Меркле (Германия). В состав Актиферрина входит аминокислота серин, которая способствует лучшему всасыванию железа в кишечнике.
Лечение препаратами железа нужно проводить очень осторожно и непременно под постоянным наблюдением врача. Следует также помнить, что препараты железа нельзя назначить при наличии у ребенка воспалительных процессов (пневмония, ангина, ОРВИ и т. д.) - в этом случае железо аккумулируется в очаге инфекции и не используется по назначению.
Исследование лекарственных средств,
имеющихся в продаже в аптеке нашего населенного пункта
С данной целью мы посетили государственное унитарное предприятие «Аптека №40» Министерства здравоохранения Чувашской Республики в селе Яльчики.
Обработка результатов
В продаже имеются следующие лекарственные средства для лечения железодефицитной анемии:
ФЕРРОПЛЕКС.
Действующее вещество - сульфат железа + аскорбиновая кислота – драже, таблетки покрытые оболочкой - производитель АО Фармацевтический завод Биогал, г. Дебрецен, Венгрия
АКТИФЕРРИН
Содержит железа сульфат (II) и серин – сироп и капли для приема внутрь - производитель Ратиофарм, Меркле ГмбХ, Германия
ФЕРРУМ ЛЕК
В форме комплекса гидроксида железа (III) с полимальтозой – ампулы для инъекций - Лек, Словения
МАЛЬТОФЕР
В форме полимальтозного комплекса гидроксида железа (III) – раствор для приема внутрь, сироп, таблетки – Вифор интернешнл, Швейцария
ТОТЕМА
Комбинированный препарат, содержащий микроэлементы. – раствор для приема внутрь – Иннотера Шузи , Франция
ФЕНЮЛЬС
Действующие вещества - сульфат железа (II) + аскорбиновая кислота + витамины – капсулы – Ранбакси, Индия
СОРБИФЕР ДУРУЛЕС
Действующие вещества – аскорбиновая кислота + сульфат железа (II) – таблетки – завод ЭГИС, Венгрия
ГЕМОФЕР
Действующее вещество - хлорид железа (II) – капли – производитель: Меданафарма Терполь Групп, Польша
ФЕРРЕТАБ
Действующие вещества - железа фумарат и фолиевая кислота - капсулы – Ланахер Хайльмиттель, Австрия
Из них наибольшим покупательским спросом пользуются лекарственные средства МАЛЬТОФЕР и ФЕРРЕТАБ
Исследование рецептов народной медицины
Мы также исследовали рецепты народной медицины, применяемые для лечения железодефицитной анемии.
Обработка результатов
Рецепт 1.
Зверобой - 3 столовые ложки; крапива глухая -2 столовые ложки; яснотка цветы -2 столовые ложки; ежевика, лист -2 столовые ложки. Все измельчить, хорошо смешать залить 3 стаканами кипятка. Настоять, укутав, 3 часа. Процедить. Принимать по одному стакану 3 раза в день, горячим.
Рецепт 2.
Морковь. Ежедневно утром, натощак, съедать 100 гр. тертой моркови со сметаной или растительным маслом.
Рецепт 3
Малокровные должны принимать мел на кончике ножа 2 раза в день - утром и вечером.
Рецепт 4.
Натереть на терке отдельно морковь, свеклу, редьку. Отжать сок от корнеплодов, слить в темную бутыль в равных количествах. Бутыль обмазать тестом, но так, чтобы она не была плотно закупоренной и жидкость могла выпариться из нее. Поставить бутыль в духовку на 3 часа для томления. Принимать по одной столовой ложке 3 раза в день до еды. Курс лечения 3 месяца. Это радикальное средство от малокровия.
Рецепт 5
Листья крапивы двудомной, цветущие верхушки гречихи, листья кипрея узколистного - поровну. - Три столовые ложки смеси заварить 2 стаканами кипятка, настаивать 3 часа, процедить. Выпить за сутки в 3 - 4 приема за 20 мин. до еды. Курс лечения 6 - 8 недель.
Рецепт 6
Рябина - Две чайные ложки плодов залить 2 стаканами кипятка, настаивать 1 час, добавить по вкусу сахар и выпить за 3 - 4 приема в течение дня.
Рецепт 7
Набить бутыль объемом 3,5 литра полынью горькой исключительно майского сбора.
Залить полынь водкой или разведенным аптекарским спиртом. Настаивать двадцать один день в сухом темном месте. Температура должна быть выше комнатной.
Доза: капля настойки на один наперсток воды. Пить утром раз в день натощак, три недели. Если малокровие в острой форме, после трех недель сделать перерыв в две недели, а затем снова возобновить трехнедельный курс лечения.
Рецепт 8
Взять 400 гр. свиного, нутряного несоленого жира, 6 больших антоновских зеленых яблок. Яблоки мелко нарезать и положить в сало. Хорошо перемешать и поставить в духовку для томления, на небольшой огонь. Пока сало томится, сделать следующее: взять 12 яичных желтков и растереть их добела со стаканом сахарного песка. Туда же натереть на мелкой терке 400 гр. шоколада (4 плитки высших сортов). Когда сало с яблоками перетопится, хорошо перемешать, дать смеси остынуть. Полученный продукт намазать на хлеб, принимать 3-4 раза в день с едой и обязательно запивать теплым, почти горячим молоком. Действие хорошее. Человек избавляется от малокровия, заметно прибавляет в весе, улучшается самочувствие, укрепляются легкие, проходит истощение.
Рецепт 9
Шиповник - Две ложки с верхом сухих плодов на 1 стакан кипятка. Заварить как чай и пить 3 раза в день после еды. Этот напиток очень богат витамином С.
Рецепт 10
Листья крапивы двудомной и листья березы - поровну. - Две столовые ложки смеси заварить 1/2 стаканами кипятка, настаивать 1 час, процедить, добавить полстакана свекольного сока. Выпить за сутки в 3 - 4 приема за 20 мин. до еды. Курс лечения - 8 недель.
Рецепт 11
Арония черноплодная (черноплодная рябина) - В течение 2 - 3 недель съедать ежедневно за 2 - 3 раза г свежих плодов вместе со смородиной черной и отваром шиповника. Зимой пить настой сухих плодовстоловые ложки плодов залить в термосе 2 стаканами кипятка и настаивать). Выпить на следующий день за 3 приема по полстакана за 30 мин. до еды. Применять как поливитаминное средство.
Арония противопоказана при повышенной свертываемости крови, гастритах, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, артериальной гипотензии.
Рецепт 12
Земляника лесная - Одну столовую ложку сухих порезанных листьев (можно смесь травы и корня) залить 1 стаканом кипятка, настаивать в течение 1/2 часа, процедить. Пить по 1 стакану 1 - 2 раза в день как тонизирующее средство.
Рецепт 13
Редька - Пить сок черной редьки, не вырывая корнеплод из земли. Для этого вырезать в редьке ямку, в которую будет собираться сок, и этот сок пить понемногу в течение дня. Когда он перестанет выделяться, перейти к другой редьке.
Рецепт 14.
Свекла столовая (красная) -
А. Сок пить по 1 стакану в день в течение 3 - 4 недель. Хорошим средством при малокровии считается также и квашеная вареная свекла.
Б. Наполнить почти доверху бутылку сырой тертой красной свеклой, залить водкой, настаивать в тепле или на солнце 12 суток, затем пить по рюмке в день перед едой «для скорейшего лечения слабости и похудения».
Рецепт 15
Оригинальное средство от малокровия. В старое время против малокровия и худосочия пользовались одним хорошим средством, которого теперешнее поколение, конечно, не знает.
От этих двух недугов больные излечивались или молоком свиньи, или молоком кошки.
Разумеется, молоко нужно доить в чашку. Со свиньей дело обстоит просто: она не будет в претензии, что ее выдаивают, да и молока больше (свиное молоко густое и питательное. Вероятно, в недалеком будущем свиней будут разводить не только для убоя на мясо, но и в целях получения молока). Добыть кошачье молоко гораздо труднее. Кошку нужно заранее приучить к выдаиванию (в последний период беременности). Не все кошки соглашаются без сопротивления дать свое молоко. Им, по-видимому, доение не нравится. В виде протеста кошка может укусить или поцарапать.
Выводы: Многие дикорастущие и культурные растения применяются для лечения анемии. Мы считаем, что использование данных рецептов основано на содержании в растениях железа.
Последствия избытка железа
Железо, хотя и полезное в малых дозах, является угрозой для жизни в больших дозах. По мнению ученых, рекомендуемый уровень железа должен быть 500 мг или менее. С избытком элемента связаны сидероз глаз и легких - заболевания, вызываемые отложением соединений железа в тканях этих органов. Избыток железа в организме может привести к дефициту меди, цинка, хрома и кальция, а также к избытку кобальта. От избытка железа организм оберегает специальный фермент апоферритин. Главный регулятор содержания железа в крови - печень.
В то время как все ищут антиоксиданты, чтобы сохранить жизнь и здоровье и замедлить процесс старения, железо является прооксидантом. Оно стимулирует выработку свободных радикалов и является причиной наиболее сильных повреждений тканей при сердечных приступах и инсультах. Избыток железа настольно опасен, что после того, как одна молекула железа всасывается из кишечника в кровь, организм покрывает ее защитной молекулой специального белка. Защищенное таким образом железо передается транспортной молекуле - ферритину.
Выяснено потенциальное использование железа в качестве жизненно необходимого питания для микробов и раковых клеток. Кроме уже перечисленных опасностей, которые железо представляет для здоровья, в присутствии кислорода железо становится канцерогеном. В результате взаимодействия кислорода с железом образуются гидроокисные свободные радикалы. Это наиболее опасные свободные радикалы, т. к. они могут привести к мутации ДНК, прокладывая путь развитию раковых клеток. Как только начнется раковый процесс, он будет искать железо для подпитки его быстро делящихся клеток. Очевидный подтекст - у людей с низким запасом железа - меньшая доля заболеваний раком, подтвержден исследованиями английских ученых. Люди с высоким ферритиновым уровнем (т. е. уровнем железа) более подвержены различным видам рака, включая рак легких, толстой кишки, мочевого пузыря и пищевода. «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным» - писал Парацельс.
Выводы
1. Химические элементы – это основные структурные единицы живых организмов, из атомов которых построены все биологические системы нашего организма. Они находятся в строго определенной концентрации. Как недостаток, так и избыток элемента вреден для организма.
2. Железо – один из важнейших химических элементов, без которого невозможны обеспечение организма кислородом, дыхание, образование ферментов, нормальный обмен белков, жиров и углеводов.
3. Недостаток железа в организме ведет к анемии, для предупреждения которой необходимо поступление в организм достаточного количества железа.
4. Источники железа – пища и вода. Железом наиболее богаты говяжьи и свиные печень и почки, какао, бобовые, гречневая крупа. Чтобы оно хорошо усваивалось, вместе с пищей желательно принимать аскорбиновую кислоту и витамины группы В, а также соблюдать правила здорового питания
5. При лечении анемии использовать лекарственные препараты, которые в большом количестве содержатся в аптеках, а также использовать рецепты народной медицины.
6. Не увлекаться большими дозами железосодержащих препаратов, контролировать уровень железа и гемоглобина в крови. Избыток железа также вреден для организма, как и недостаток. Малое количество элемента – это лекарство, большое – яд.
Литература
1. Авцын человека.
Москва, Медицина, 1991
2. Под ред. Бабского человека
Москва, Медицина 1986
3. и другие Полная энциклопедия народной медицины
Москва, АНС «Олма Пресс», 1998
4. Кукушкин элементы в организме человека
Соросовский образовательный журнал, №5 1998
5. Макарова и здоровье
Москва, Просвещение, 1985
6. Покровский медицинская энциклопедия
Москва, Медицина, 1987
Приложения.
Приложение 1. Химические элементы в организме человека
Приложение 2. Содержание химических элементов в клетке, %
элемент | количество | элемент | количество |
Кислород | 65-75 | Кальций | 0,04-2 |
Углерод | 15-18 | Магний | 0,02-0,03 |
Водород | 8-10 | Натрий | 0,02-0,03 |
Азот | 1,-3 | Железо | 0,01-0,015 |
Фосфор | 0,2-1 | Цинк | 0,0003 |
Калий | 0,15-0,4 | Медь | 0,0002 |
Сера | 0,15-0,2 | Иод | 0,0001 |
хлор | 0,05-0,1 | фтор | 0,0001 |
Приложение 3. Суточное поступление химических элементов в организм человека
Химический элемент | Суточное потребление, в мг | |
Взрослые | Дети | |
Калий | 530 | |
Натрий | 260 | |
Кальций | 420 | |
Магний | 300-400 | 60 |
Цинк | 15 | 5 |
Железо | 10-15 | 7 |
Марганец | 2-5 | 1,3 |
Медь | 1,5-3,0 | 1,0 |
Титан | 0,85 | 0,06 |
Молибден | 0,075-0,250 | - |
Хром | 0,05-0,20 | 0,04 |
Кобальт | Около 0,2 витамин B12 | 0,001 |
Хлор | 3200 | 470 |
Йод | 0,15 | 0,07 |
Селен | 0,05-0, 07 | – |
Фтор | 1,5-4,0 |
Приложение 4. Характерные симптомы дефицита химических элементов в организме человека.
Элемент | Типичный симптом при дефиците |
Cа | Замедление роста скелета |
Mg | Мышечные судороги |
Fe | Анемия, нарушение иммунной системы. |
Zn | Повреждение кожи, замедление роста |
Cu | Слабость артерий, нарушение деятельности печени |
Mn | Бесплодность, ухудшение роста скелета |
Mo | Замедление клеточного роста, склонность к кариесу. |
Co | Злокачественная анемия |
Ni | Учащенная депрессия, дерматиты |
Cr | Симптомы диабета |
Si | Нарушение роста скелета |
F | Кариес зубов |
Приложение 5. Содержание железа в продуктах питания (на 100 г)
Продукт | Железо, мг | Продукт | Железо, мг |
Крупа гречневая | 6,65 | Яблоки | 0,63 |
Крупа рисовая | 1,02 | Смородина черная | 1,30 |
Пшено | 6,98 | Говядина | 2,90 |
Горох | 7,00 | Печень говяжья | 6,90 |
Хлеб ржаной простой | 3,60 | Куры (тушки) | 2,20 |
Хлеб пшеничный из обойной муки | 3,95 | Яйцо куриное цельное | 2,50 |
Молоко коровье, кефир | 0,07 | Сельдь атлантическая | 1,00 |
Творог жирный и полужирный | 0,4 | Окунь морской | 1,20 |
Сметана 25% | 0,3 | Сардины | 2,45 |
Сыр голландский | 1,10 | Скумбрия атлантическая | 1,70 |
Картофель | 0,90 | Ставрида атлантическая | 1,10 |
Капуста белокочанная | 0,62 | Треска | 0,65 |
Приложение 6. Качественное обнаружение железа в продуктах питания
Продукты | Наличие в них железа |
Свиная печень | +++ |
Курага | ++ |
Шоколад | +++ |
Гречиха | +++ |
Творог | + |
Яблоко | ++ |
Фасоль | ++ |
Содержание
Разделы | Страницы |
1.Введение. Значение химических элементов для организма 2. Основная часть 1) цели, задачи, актуальность исследования. 2) исследование содержания железа в питьевой воде 3) содержание железа в организме - клеточное железо - внеклеточное железо 4) поступление железа в организм - содержание железа в продуктах питания - качественное обнаружение железа в продуктах питания 5) последствия недостатка железа в организме - железодефицитная анемия, симптомы, причины, лечение - исследование лекарственных средств - исследование рецептов народной медицины 6) последствия избытка железа в организме. 3. Выводы. 4. Литература 5. Приложения | 1-6 6-7 7 7 7-9 9-10 10-11 11-12 12-14 14-15 15-17 17-18 18-19 19 20-22 |
