Роль минеральных веществ и микроэлементов в жизнедеятельности организма

Негосударственное образовательное  учреждение

Ивановский фармацевтический колледж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К У Р С О  В А Я  Р А Б О Т А

 

 

Тема: «Роль минеральных веществ и микроэлементов в жизнедеятельности организма»

 

 

 

 

Дисциплина: фармакология

 

Выполнила: 
студентка заочной  
формы обучения 
группа№32: 
Климова Е.

                                                   

2011-2012 г.

 

Введение

 

Многим химикам известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах  текущего столетия немецкими учеными  Вальтером и Идой Ноддак, что в  каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены  далеко не с единодушным одобрением. Однако, по мере того как разрабатывались  все более точные методы аналитического определения химических элементов, ученые все больше убеждались в справедливости этих слов. Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для живого организма. Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся  в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению  в организм химических элементов  способствуют питание и потребляемая вода. Актуальность выбранной темы проявляется в том, что тяжелая экологическая ситуация, возрастание стрессовых ситуаций, современные методы обработки продуктов питания, «убивающие» биологически активные вещества, являются основными причинами повсеместного роста дефицита жизненно важных элементов и избытка токсичных, наносящих непоправимый вред здоровью. В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (табл. 1). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержания находятся в относительном постоянстве.

 

Целью данной работы является определение места химических элементов в масштабе живой природы.

 

Задачи исследования: выделить основные химические элементы, отвечающие за жизнедеятельность организма; определить их роль в становлении и развитии жизни организма.

 

               Некоторые характеристики минеральных  элементов

                                  организма

      Всего в  организме обнаруживается свыше  70 элементов таблицы Д.И.

Менделеева, 47 из них присутствуют постоянно и называются биогенными.

Минеральные вещества играют важную роль в поддержании кислотно-основного

равновесия, осмотического  давления, системе свертывания крови, регуляции

многочисленных ферментных систем и пр., т.е. имеют решающее значение в

создании и поддержании  гомеостаза. 

      По количественному  содержанию в организме они  делятся на

макроэлементы, если их больше чем 0,01 % от массы тела (К, Са, Мg, Na, P,

Cl) и микроэлементы (Mn, Zn, Cr, Cu, Fe, Co, Al, Se). Основную часть

минеральных веществ организма  составляют хлористые, фосфорнокислые и

углекислые соли натрия, кальция, калия, магния. Соли в жидкостях  организма

находятся в частично или  полностью диссоциированном виде, поэтому

минеральные вещества присутствуют в виде ионов – катионов и анионов. 

      Функции  минеральных веществ: 

1)      пластическая (кальций, фосфор, магний);

2)      поддержание  осмотического давления (калий, натрий, хлор);

3)      поддержание  буферности биологических жидкостей  (фосфор, калий,

натрий);

4)      поддержание  коллоидных свойств тканей (все  элементы);

5)      детоксикационная (железо в составе цитохрома  Р-450, сера в составе

глутатиона);

6)      проведение  нервного импульса (натрий, калий);

7)      участие  в ферментативном катализе в  качестве кофактора или

ингибитора;

8)      участие  в гормональной регуляции (йод,  цинк и кобальт входят в

состав гормонов).

      Промежуточный  и конечный обмен минеральных  веществ 

      Поступают  минеральные вещества в организм  в свободном или связанном

виде. Ионы всасываются уже  в желудке, основная часть минеральных  веществ –

в кишечнике путем активного  транспорта при участии белков –  переносчиков.

Из желудочно-кишечного  тракта поступают в кровь и  лимфу, где связываются со

специфическими транспортными  белками. Выделяются минеральные вещества

главным образом в виде солей и ионов.

      С мочой:  натрий, калий, кальций, магний, хлор, кобальт, йод, бром,

фтор.

      С калом:  железо, кальций, медь, цинк, марганец, молибден, и тяжелые

металлы.

      

      Характеристика  отдельных элементов 

      Натрий  – основной катион внеклеточного  отдела. Составляет 0.08 % от

массы тела. Играет главную  роль в поддержании осмотического  давления. При

отсутствии или ограничении  в поступлении натрия в организм его выделение с

мочой почти полностью  прекращается. Всасывается в верхнем  отделе тонкого

кишечника при участии  белков-переносчиков и требует затраты  АТФ. Суточная

потребность варьирует в  зависимости от  водно-солевого обеспечения

организма. Депонируется в  коже и мышцах. Кишечная потеря натрия происходит

при диареях.

1)      участвует  в возникновении и поддержании  электрохимического

потенциала на плазматических мембранах клеток;

2)      регулирует  состояние водно-солевого обмена;

3)      участвует  в регуляции работы ферментов;

4)      компонент  K+ - Na+ насоса.

      Хлор –  важнейший анион внеклеточного  пространства. Составляет 0,06% от

массы тела. Большая часть  его содержится в желудочном соке. Участвует в

поддержании осмотического  равновесия. Активирует амилазу и  пептидазы.

Всасывается в верхних  отделах кишечника, выделяется в  основном с мочой.

Концентрация хлора и  натрия обычно изменяются параллельно.

      Калий –  составляет 0,25% от массы тела. Во  внеклеточном пространстве

содержится только 2% от общего количества, а остальное - в клетках, где

связан с углеводными  соединениями. Всасывается на протяжении всего

желудочно-кишечного тракта. Часть калия откладывается в  печени и коже, а

остальная поступает в  общий кровоток. Обмен очень быстро протекает в

мышцах, кишечнике, почках и  печени. В эритроцитах и нервных  клетках более

медленный обмен калия. Играет ведущую роль в возникновении  и проведении

нервного импульса. Необходим  для синтеза белков (на 1г белка  – 20 мг ионов

калия), АТФ, гликогена, принимает  участие в формировании потенциала покоя.

Выделяется в основном с мочой и меньше с калом.

      Кальций  – внеклеточный катион. Составляет 1,9 % от массы тела.

Содержание повышается в  период роста или беременности. Функционирует  как

составная часть опорных  тканей или мембран, участвует в  проведении нервного

импульса и инициации  мышечного сокращения, является одним  из факторов

гемокоагуляции. Обеспечивает целостность мембран (влияет на проницаемость),

т. к. способствует плотной  упаковке мембранных белков. Кальций  ограничено

участвует в поддержании  осмотического равновесия. Вместе с  инсулином

активирует проникновение  глюкозы в клетки. Всасывается  в верхнем отделе

кишечника. Степень его  усвоения зависит от рН среды (соли кальция в кислой

среде нерастворимы). Жиры и  фосфаты препятствуют всасыванию кальция. Для

полного усвоения из кишечника  необходимо наличие активной формы  витамина Д3

. 

      Большая  часть кальция содержится в  костной ткани (99%) в составе

микрокристаллов карбонатапатита  3Са2(РО4)2 ( СаСО3 и гидроксилапатита

3Са2(РО4)2 ( СаОН. Общий кальций  крови включает три фракции:

белоксвязанный, ионизированный и неионозированный (который находится  в

составе цитрата, фосфата  и сульфата).

      Магний  – составляет 0.05% от массы тела. В клетках его содержится в  10

раз больше, чем во внеклеточной жидкости. Многого магния в мышечной и

костной ткани, также в  нервной и печеночной. Образует комплексы  с АТФ,

цитратом, рядом белков.

1)      входит  в состав почти 300 ферментов;

2)      комплексы  магния с фосфолипидами снижают  текучесть клеточных

мембран;

3)      участвует  в поддержании нормальной температуры  тела;

4)      участвует  в работе нервно-мышечного аппарата.

      Неорганический  фосфор - содержится преимущественно  в костной ткани.

Составляет 1% от массы тела. В плазме крови при физиологических  рН фосфор

на 80 % представлен двухвалентным  и на 20 % одновалентным анионом  фосфорной

кислоты. Фосфор входит в  состав коферментов, нуклеиновых кислот,

фосфопротеинов, фосфолипидов. Вместе с кальцием фосфор образует апатиты –

основу костной ткани.

      Медь входит  в состав многих ферментов  и биологически активных

металлопротеинов. Участвует  в синтезе коллагена и эластина. Является

компонентом цитохрома с  электронтранспортной цепи.

      Сера –  составляет 0.08%. Поступает в организм  в связанном виде в

составе АК и сульфат-ионов. Входит в состав желчных кислот и  гормонов. В

составе глутатиона участвует  в биотрансформации ядов.

      Железо  входит в состав железосодержащих  белков и гема гемоглобина,

цитохромов, пероксидаз. 

      Цинк –  является кофактором ряда ферментов. 

      Кобальт  входит в состав витамина В12.

 

      Обмен воды  и электролитов 

      Водно-электролитный  обмен это совокупность процессов  поступления,

всасывания, распределения  и выделения из организма воды и электролитов. Он

обеспечивает постоянство  ионного состава, кислотно-основного  равновесия и

объема жидкостей внутренней среды организма. Ведущую роль в  нем играет

вода.

      Вода –главный  составной элемент минеральной  природы организма.

      Функции  воды:

1)      внутренняя  среда организма;

2)      структурная;

3)      всасывание  и транспорт веществ;

4)      участие  в биохимических реакциях (гидролиз, диссоциация,

гидратация, дегидратация);

5)      конечный  продукт обмена;

6)      выделение  при участии почек конечных  продуктов обмена.

      

      Содержание  воды в организме варьирует  в зависимости от органов и

тканей. Мозг – 70-84%, почки  – 82%, сердце и легкие – 79%, мышцы  – 76%,

кожа – 72%, печень – 70%, костная  ткань – 10%.

      Вода, которая  поступает алиментарным (с пищей)  путем называется

экзогенной, а образовавшаяся в качестве продукта биохимических  превращений

– эндогенной.

 

      Строение  молекул воды и их ассоциаты

      Молекула  воды (1H216O) состоит из двух атомов  водорода (1H) и одного

атома кислорода (16O). Оказывается, что едва ли не все многообразие свойств

воды и необычность  их проявления определяется, в конечном счете, физической

природой этих атомов, способом их объединения в молекулу и группировкой

образовавшихся молекул.

      В отдельно  рассматриваемой молекуле воды  атомы водорода и кислорода,

точнее их ядра, расположены  так, что образуют равнобедренный треугольник. В

вершине его - сравнительно крупное кислородное ядро, в углах, прилегающих к

основанию, - по одному ядру водорода..

      В соответствии  с электронным строением атомов  водорода и кислорода

молекула воды располагает  пятью электронными парами. Они образуют

электронное облако. Облако неоднородно - в нем можно различить  отдельные

сгущения и разрежения. У кислородного ядра создается избыток  электронной

плотности. Внутренняя электронная  пара кислорода равномерно обрамляет  ядро:

схематически она представлена окружностью с центром - ядром O2-. Четыре

внешних электрона группируются в две электронные пары, тяготеющие к ядру,

но частично не скомпенсированные. Схематически суммарные электронные

орбитали этих пар показаны в виде эллипсов, вытянутых от общего центра -

ядра O2-. Каждый из оставшихся двух электронов кислорода образует пару с

одним электроном водорода. Эти пары также тяготеют к кислородному ядру.

Поэтому водородные ядра - протоны - оказываются несколько оголенными, и

здесь наблюдается недостаток электронной плотности.

      Таким образом,  в молекуле воды различают  четыре полюса зарядов: два

отрицательных (избыток электронной  плотности в области кислородного ядра) и

два положительных (недостаток электронной плотности у двух водородных

ядер). Для большей наглядности  можно представить, что полюса занимают

вершины деформированного тетраэдра, в центре которого находится ядро

кислорода.

      Каждая  молекула воды является миниатюрным  диполем с высоким дипольным

моментом. Под воздействием диполей воды в 80 раз ослабевают межатомные или

межмолекулярные силы на поверхности  погруженного в нее вещества. Во многом

благодаря этому, вода проявляет  себя как универсальный растворитель. Ее

растворяющему действию в  той или иной мере подвластны и  твердые тела, и

жидкости, и газы.

      Постоянно  соприкасаясь со всевозможными  веществами, вода фактически