Биогеохимический потенциал и здоровье (стр. 2 )

Пищевое вещество	Суточная потребность
Аскорбиновая кислота	50-70
Тиамин, В1	1,5-2.0
Рибофлавин, В2	2,0-2,5
Ниацин, РР	15-25
Пиридоксин, В6	2-3
В3	5-10
В12	0,002-0,005
бибтин	0,15-0,3
холин
рутин, Р	25
фолиевая кислота, Вс	0,2-0,4
Д	0,0025-0,01
А	1,5-2,5
каротиноиды	3,0-5,0
Е	10-20
К	0,2-0,3
липоевая кислота	0,5
инозит, г	0,5-1,0

Некоторые из этих веществ, достаточно сложные по составу, могут синтезироваться в организме, другие, среди них и элементы минерального питания, должны поступать в организм постоянно, находясь в состоянии динамического равновесия, они с такой же скоростью и выводятся из организма. Однако, если поступление этих веществ будет ниже необходимого, концентрация данного вещества в организме станет ниже допустимой и наступит голодание организма, несмотря на поступление всех других необходимых веществ.

Таблица 6 - Средняя суточная потребность взрослого человека в минеральных веществах, в миллиграммах

Пищевое вещество	Суточная потребность
кальций
фосфор
натрий
калий
хлориды
магний	300-350
железо	15
цинк	10-15
марганец	5-10
хром	0,2-0,25
медь	2
кобальт	0,1-0,2
молибден	0,5
селен	0,5
фториды	0,5-1.0
иодиды	0,1-0,2

1.2 Химические элементы и здоровье

Ниже дано краткое описание химических элементов, по их биологической роли в организме человека. Последовательность представления соблюдается в соответствии со второй главой. Некоторым элементам, роль которых общеизвестна, будет уделено внимания значительно меньше их значению в жизнедеятельности, другим, роль которых еще недостаточно известна, может быть выделено значительно больше места, несмотря на их различие в процентном отношении по содержанию в организме.

Биогенные элементы - это химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение. Прежде всего это кислород (составляющий до 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), кальций, азот, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, железо. Эти элементы входят в состав всех живых организмов, являются их основой и играют большую роль в процессах жизнедеятельности. На трех нижеследующих диаграммах – рисунки 1-3 - представлены эти элементы с разбивкой на три группы: первая группа из трех элементов, процентное содержание которых в организме превышает их содержание в литосфере. Вторая группа, порядок содержания которых в организме соответствует величине 10-1, здесь, за исключением азота, основной пул которого находится в воздухе атмосферы, кларк элемента выше их содержания в организме. В третей группе макроэлементов с порядком содержания в организме - 10-2, наблюдается такая же закономерность.

Одной из характеристик биогенности химических элементов является их классификация по количественному содержанию в организме. По этому параметру химические элементы делят на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

Рисунок 1 - Различие в процентном содержании трех важнейших элементов в живом организме и литосфере

Биогенные элементы, содержание которых в организме превышает 0,01% от массы тела, относят к макроэлементам. Это 12 элементов: органогены, ионы электролитного фона и железо. Они составляют 99,99% живого субстрата. 99% химических элементов составляют только шесть из них: С, Н, О, N, Р, Ca. Элементы К, Na, Mg, Fe, Сl, S относят к олигобиогенным элементам. Содержание их колеблется от 0,1 до 1%.

Элементы, необходимые для жизнедеятельности, общее количество которых в организме порядка 0,01%, относят к микроэлементам. Содержание каждого из них от 10-2 до 10-5%, от массы тела. Большинство микроэлементов содержится в основном в тканях печени, которая является депо микроэлементов. Некоторые микроэлементы проявляют сродство к определенным тканям ( йод - к щитовидной железе, фтор - к эмали зубов, цинк - к поджелудочной железе, молибден - к почкам).

Рисунок 2 - Различие в процентном содержании важных макроэлементов в живом организме и литосфере

Рисунок 3 - Различие в процентном содержании четырех важных макроэлементов в живом организме и литосфере

Элементы, с общим объемом менее 10-5%, относят к ультрамикроэлементам. Количество и биологическая роль многих элементов невыяснены до конца. Некоторые из них постоянно содержатся в организме животных и человека, как например: Ga, Ti, F, Al, As, Cr, Ni, Se, Ge, Sn и другие, биологическая роль которых выяснена недостаточно. Их относят к условно биогенным элементам. Некоторые элементы: Те, Sc, In, W, Re обнаружены в организме человека и животных, и данные об их количестве и биологической роли не выяснены, однако в последнее время проводится значительное количество исследований в этом направлении. Примесные элементы также делят на аккумулирующиеся: - Hg, Pb, Cd и не аккумулирующиеся: - Al, Ag, Go, Ti, F.

В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне, при этом суточное поступление химических элементов в организм человека должно составлять - таблица 7. Если сравнить данные приведенные в этой таблице с данными таблицы 5 - формулы сбалансированного питания, можно отметить некоторое различие в граничных колебаниях объемов поступления элементов минерального питания. Кроме того, в таблицу 7 включен титан и нормируется поступление сульфатов, которых нет в предыдущей таблице.

1.3 Металлы и жизнь

В настоящее время известно более 2000 ферментов, многие из которых катализируют всего одну реакцию. Активность большой группы ферментов проявляется только в присутствии определенных соединений небелковой природы, называемых кофакторами. В качестве кофакторов выступают ионы металлов или органические соединения. Примерно третья часть ферментов активируется переходными металлами.

Ионы металлов в ферментах выполняют ряд функций: являются электрофильной группой активного центра фермента и облегчают взаимодействие с отрицательно заряженными участками молекул субстрата, формируют каталитически активную конформацию структуры фермента (в формировании спиральной структуры РНК, участвуют ионы цинка и марганца), участвуют в транс­порте электронов (комплексы переноса электрона). Способность иона металла выполнять свою роль в активном центре соответствующего фермента зависит от его способности к комплексообразованию, геометрии и устойчивости образуемого комплекса. Это обеспечивает повышение селективности фермента по отношению к субстратам, активации связей в ферменте или субстрате посредством координации и изменении формы субстрата в соответствии со стерическими требованиями активного центра.

Таблица 7 - Суточное поступление химических элементов в организм человека, в мг/сутки

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
РО43-		210
SO42-	10	–
Йод	0,15	0,07
Селен	0,05-0, 07	–
Фтор	1,5-4,0	0, 6

Биокомплексы различаются по устойчивости. Одни из них настолько прочны, что постоянно находятся в организме и выполняют определенную функцию. В тех случаях, когда связь кофактора и белка фермента прочна и разделить их трудно, его называют «простетической группой». Такие связи обнаружены в ферментах, содержащих гем-комплексное соединение железа с производным порфина. Роль металлов таких комплексов высокоспецифична: замена его даже на близкий по свойствам элемент приводит к значительной или полной утрате физиологической активности. Данные ферменты относят к специфическим ферментам.