Содержание металлов в человеке

Обновлено: 04.10.2024

Химический состав человека довольно внушителен в него входят более чем 60 элементов периодической таблицы Менделеева. Например, человеческое тело массой 70 килограмм содержит 6,7×1027 атомов различных химических элементов.

Существует несколько классификаций химического состава человека. Например, человеческое тело можно рассматривать как совокупность воды, белков, жиров, минералов (к сведению гидроксиапатит представляет собой основную минеральную составляющую человеческих костей), углеводов и ДНК. Можно, например, анализировать состав человеческого тела по типу тканей: вода, жир, соединительная ткань, мышечная ткань, костная ткань и т.д. Иногда состав тела рассматривают как совокупность разных клеток, которых насчитывается более сотни типов.

Почти 99% массы человеческого тела состоит всего из 6 химических элементов: кислород, углерод, водород, азот, кальций и фосфор. Только около 0,85% тела человека состоит из 5 других элементов: калий, сера, натрий, хлор и магний.

Химический состав человека

Все базовые 11 химических элементов жизненно необходимы для любого человека, при этом еще почти полтора десятка микроэлементов также считаются необходимыми для жизни, несмотря на то, что масса всех этих микроэлементов менее 10 граммов в любом взрослом человеческом теле.

Обратите внимание, что на инфографике выше представлены лишь 11 основных элементов, входящих в химический состав человеческого тела, всего таких элементов более 60-ти. А вот таблица с атомами различных химических элементов, входящих в состав тела.

Элемент	Процент массы	Масса (кг)	Символ
Кислород	65	43	O
Углерод	18	16	C
Водород	10	7	H
Азот	3	1.8	N
Кальций	1.5	1.0	Ca
Фосфор	1	0.780	P
Калий	0.25	0.140	K
Сера	0.25	0.140	S
Натрий	0.15	0.100	Na
Хлор	0.15	0.095	Cl
Магний	0.05	0.019	Mg
Железо	0.006	0.0042	Fe
Фтор	0.0037	0.0026	F
Цинк	0.0032	0.0023	Zn
Кремний	0.002	0.0010	Si
Рубидий	0.00046	0.00068	Rb
Стронций	0.00046	0.00032	Sr
Бром	0.00029	0.00026	Br
Свинец	0.00017	0.00012	Pb
Медь	0.0001	0.000072	Cu
Алюминий	0.000087	0.000060	Al
Кадмий	0.000072	0.000050	Cd
Церий	0.000040	Ce
Барий	0.000031	0.000022	Ba
Олово	0.000024	0.000020	Sn
Йод	0.000016	0.000020	I
Титан	0.000013	0.000020	Ti
Бор	0.000069	0.000018	B
Селен	0.000019	0.000015	Se
Никель	0.000014	0.000015	Ni
Хром	0.0000024	0.000014	Cr
Марганец	0.000017	0.000012	Mn
Мышьяк	0.000026	0.000007	As
Литий	0.0000031	0.000007	Li
Ртуть	0.000019	0.000006	Hg
Цезий	0.0000021	0.000006	Cs
Молибден	0.000013	0.000005	Mo
Германий	0.000005	Ge
Кобальт	0.0000021	0.000003	Co
Сурьма	0.000011	0.000002	Sb
Серебро	0.000001	0.000002	Ag
Ниобий	0.00016	0.0000015	Nb
Цирконий	0.0006	0.00042	Zr
Лантан	0.0000008	La
Теллур	0.000012	0.00001	Te
Галлий	0.0000007	Ga
Иттрий	0.0000006	Y
Висмут	0.0000005	Bi
Таллий	0.0000005	Tl
Индий	0.0000004	In
Золото	0.000014	0.00001	Au
Скандий	0.0000002	Sc
Тантал	0.0000002	Ta
Ванадий	0.000026	0.00000011	V
Торий	0.0000001	Th
Уран	0.00000013	0.0000001	U
Самарий	0.000000050	Sm
Вольфрам	0.000000020	W
Бериллий	0.000000005	0.000000036	Be
Радий	0.00000000000000001	Ra

Состав организма человека можно выразить с помощью различных типов тканей, таких как:

Мышцы
Жир
Кость и зубы
Нервная ткань (мозг и нервы)
Гормоны
Соединительная ткань
Жидкости организма (кровь, лимфа, моча)
Содержимое пищеварительного тракта, включая кишечные газы
Воздух в легких
Эпителий

Клеточные компоненты тела

На данной инфографике представлены типы клеток, входящих в состав тела человека

Состав крови человека

Кровь — это жидкая соединительная ткань внутренней среды организма человека. Человеческая кровь состоит из плазмы (жидкой среды) и взвешенных в ней клеток и производных от клеток: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Кровь циркулирует внутри замкнутой системы сосудов и коппиляров под действием силы ритмически сокращающегося сердца.

В состав человеческой крови входят:

Белки — 7 — 8 % (в плазме):
- сывороточный альбумин — 4 %,
- сывороточный глобулин — 2,8 %,
- фибриноген — 0,4 %;
- у мужчин — 7,7 — 8,1 ммоль/л 78 — 82 ед. по Сали,
- у женщин — 7,0 — 7,4 ммоль/л 70 — 75 ед. по Сали;
- у мужчин — 4 500 000 — 5 000 000,
- у женщин — 4 000 000 — 4 500 000;
- сегментоядерные — 50 — 70 %,
- лимфоциты — 20 — 40 %,
- моноциты — 2 — 10 %,
- палочкоядерные — 1 — 5 %,
- эозинофилы — 2 — 4 %,
- базофилы — 0 — 1 %,
- метамиелоциты — 0 — 1 %.
Кровь выполняет в человеческом организме несколько функций: дыхательную (перенос кислорода от лёгких к тканям и углекислого газа от тканей к лёгким); питательную (кровь доставляет питательные вещества к клеткам тканей); экскреторную / выделительную (транспортировка ненужных продуктов обмена веществ к лёгким и почкам для их выведения из организма); терморегулирующую (кровь регулирует температуру тела); регуляторную (кровь связывает между собой различные органы и системы, перенося сигнальные вещества, которые в них образуются); защитную (кровь обеспечивает клеточную и гуморальную защиту от чужеродных агентов); гомеостатическую (поддержание гомеостаза, то есть постоянства внутренней среды организма); функцию кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса и т.д.; механическую (придание тургорного напряжения органам за счет прилива к ним крови).

Химический состав костей человека

В химический состав костей человека входят примерно 30% органических веществ и около 70% неорганических веществ (из них 95% это различные соли кальция).

У взрослого человека количество минеральных веществ в костной ткани (главным образом гидроксиапатита — минерал Ca10PO46OH2) составляет около 60—70 % веса костей, а органические вещества (главным образом коллаген) около 30—40%.

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Щелочные металлы находятся в первой группе главной подгруппе Д.И. Менделеева. Эти металлы и их соединения играют важную роль в организме человека.

Натрий широко распространен во всех органах, тканях и биологических жидкостях организма человека. Достаточная концентрация натрия содержится в желудочном соке. Большая же часть натрия находится во внеклеточных жидкостях - около 50%, в костях и хрящах - около 40% и до 10% - внутри клеток. В процессе внутриклеточного и межклеточного обмена натрий играет важную роль. Вместе с калием он участвует в возникновении нервного импульса, занимает важное место в механизме кратковременной памяти, оказывает воздействие на состояние мышечной и сердечно - сосудистой систем; ионы натрия и хлора также играют важную роль в секреции соляной кислоты в желудке. Взаимодействие ионов натрия и калия выполняет два важных взаимосвязанных процесса: во-первых, поддерживает постоянное осмотическое давление, а во-вторых, поддерживает постоянный объем жидкости. Потребление натрия в большом количестве ведет к потере калия. Именно для этого важно сбалансированное поступление в организм, как калия, так и натрия. Суточная потребность человека перекрывается потреблением поваренной соли, которая является главным источником натрия. В сутки человек употребляет около 10-12 г поваренной соли, в том числе в хлебе и натуральных пищевых продуктах. Роль поваренной соли в организме неоднозначна. Многие ученые высказывают мнение, что количество потребляемой соли в сутки должно быть значительно меньше и ограничиваться содержанием ее в продуктах питания. Считается, что употребление поваренной соли в больших количествах является одним из основных факторов развития гипертонической болезни и отложения солей в организме, что пагубно сказывается на работе суставов и их подвижности, а также двигательного аппарата в целом. В то же время установлено, что потребность в натрии увеличивается пропорционально его потере с потом и мочой. При значительных физических нагрузках, особенно в жаркое время года или во время работы в горячих цехах, потребность в поваренной соли увеличивается до 20 г в сутки. Необходимо восполнять запас необходимых солей. В противном же случае недостаток солей этих щелочных элементов может привести к необратимым последствиям: вплоть до обезвоживания организма. Важная роль натрия в организме – регулирование водно-солевого баланса. Поэтому в жаркое время рекомендуется пить минеральную воду, для восполнения дефицита утраченных элементов.

Главными источниками калия являются картофель, хлеб, крупы, абрикосы, бананы и другие продукты. Суточная норма потребления калия для взрослого человека 2-3 г, для ребенка - 16-30 мг на кг массы тела. Необходимый минимум потребления калия для человека в сутки составляет около 1 г. При нормальном пищевом рационе суточная потребность в калии полностью удовлетворяется, но отмечаются также колебания в потреблении калия в зависимости от сезона. Для нормального обмена веществ в пищевом рационе необходимо соотношение между калием и натрием - 1:2. В настоящее время из-за употребления людьми с пищей большого количества поваренной соли, также возрастает и потребность в калии, который может нейтрализовать неблагоприятное влияние избытка количества натрия на организм. Недостаток калия в рационе может привести к дистрофии, даже несмотря на нормальное содержание белков в пище. Нарушение обмена калия проявляется при хронических заболеваниях почек и сердечно-сосудистой системы, при рвоте и диарее, а также других заболеваниях.

Цезий и рубидий малоизучены. Эти элементы находятся в окружающей среде и поступают в организм в основном с пищей. Установлено их постоянное наличие в организме. Однако до сих пор эти элементы не считаются биотическими. Рубидий и цезий найдены во всех исследованных органах млекопитающих и человека. Поступая в организм с пищей, они быстро всасываются из желудочно-кишечного тракта в кровь. Средний уровень рубидия в крови составляет 2,3-2,7 мг/л, причем его концентрация в эритроцитах почти в три раза выше, чем в плазме. Рубидий и цезий равномерно распределяются в органах и тканях, причем, рубидий, в основном, накапливается в мышцах, а цезий поступает в кишечник и реабсорбируется в нисходящих петлях его отдела. В лаборатории И. П. Павлова Боткин установил: хлориды цезия и рубидия вызывают повышение артериального давления на длительное время, и, что это действие связано, главным образом, с усилением сердечнососудистой деятельности и сужением периферических сосудов. Это открытие стали применять в фармацевтике.

Установлено адреноблокирующее и симпатомиметическое воздействие солей цезия и рубидия на центральные и периферические адренореактивные структуры, которое особенно ярко выражено при подавлении тонуса симпатического отдела центральной нервной системы и дефиците катехоламинов. Солям этих металлов свойственен, главным образом, бетта-адреностимулирующий эффект.

Соли рубидия и цезия воздействуют также на неспецифические показатели иммунобиологической резистентности - они вызывают значительное увеличение титра комплемента, активности лизоцима, фагоцитарной активности лейкоцитов. Есть указание на стимулирующее влияние солей рубидия и цезия на функции кроветворных органов. В микродозах они вызывают стимуляцию эритро- и лейкопоэза (на 20-25%), кроме того, заметно повышают резистентность эритроцитов, увеличивают содержание в них гемоглобина.

Франций является радиоактивным элементом. Его соли использовались для обнаружения раковых опухолей, но по причине чрезвычайно высокой стоимости эту соль в масштабных разработках использовать невыгодно.

Список литературы:

4. Химия. Учебное пособие /А.Н. Шипуля, Ю.А. Безгина, Е.В. Волосова, Н.Н. Францева, Е.В. Пашкова // - Ставрополь, -2015.

6. Эффективные технологии в учебном процессе / Е.В. Волосова, Ю.А. Безгина, Е.В. Пашкова, А.Н. Шипуля// в сборнике: Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК 2016. С. 74-75.

О 10 важных металлах в организме человека

Металлы способны повлиять на биохимические цепи и реакции организма, их дефицит отразится на жизнедеятельности человека. Дефицит любого элемента способен нарушить целостность уникальной системы организма.

Металлы попадают в наш организм через несколько основных каналов:
- продукты питания;
- воду;
- воздух;
- прием лекарственных препаратов и БАД;
- использование косметических средств;
- введение вакцин.
Рассмотрим подробнее 10 важных элементов, которые необходимы человеку:

Кальций

Только представьте, 1 кг вашего веса забирает данный металл. Этот элемент является составляющим каждой клетки. Основная локализация - кости, но он участвует не только в формировании скелета. Кальций отвечает за систему гемостаза и регуляцию гормонов. Важной особенностью кальция является тот факт, что кальций не синтезируется в организме самостоятельно, этот элемент необходимо постоянно восполнять.

Калий

Содержится в клетках, регулирует водный баланс в организме и нормализует ритм сердца. Калий влияет на работу многих клеток в организме, особенно нервных и мышечных. Биологическая роль калия в организме человека велика. Калий способствует ясности ума, улучшает снабжение мозга кислородом, помогает избавляться от шлаков, действует как иммуномодулятор, способствует снижению давления крови и помогает при лечении аллергических реакций. Так же, чем выше физические нагрузки - тем выше потеря калия.

Натрий

В тандеме с калием отвечает за движение жидкости. Калий содержится внутри клетки, натрий - снаружи. Пара калий/натрий отвечает за повышение или снижение артериального давления. Утренние отеки на лице говорят о скоплении натрия, вечерние - накоплении калия.

Магний

Колоссально важный макроэлемент. Магний играет важнейшую роль в организме человека, однако всего 50 грамм, которые содержатся в сердечной мышце, головном мозге и костях, к сожалению, не способны восполнить постоянный расход при стрессах, физических нагрузках, во время беременности и в период активного роста.

Железо

Принимает участие во многих процессах нашего организма. Самый важный из них- передача кислорода в ткани и мышцы. Так же является частью ферментов и белков, которые необходимы для процессов обмена в организме, например, превращение калорий в энергию.

1,5-2 грамма металла локализованы в предстательной железе и мышечной ткани. Минерал участвует в реакциях иммунного ответа, способен сократить продолжительность вирусного заболевания. Важная функция цинка - улучшение фертильности.

Участвует в синтезе эритроцитов, а значит неразрывно связана с железом. Дефицит меди неизбежно приведёт к дефициту железа и кальция. Также, этот металл необходим при синтезе коллагеновый волокон и меланина.

Марганец

Почти невесомый элемент, но является частью вестибулярного анализатора, влияя на уровень нейромедиаторов. Нехватка марганца способна привести к развитию диабета.

Молибден

Кофактор обменных процессов, он ускоряет ферментативные реакции организма и снижает риск развития заболеваний.

Кобальт

Этот металл является частью структуры витамина В12 и помогает исправно работать поджелудочной железе.

Нынешняя экологическая ситуация, стрессы, темп жизни и недоброкачественные продукты питания неизбежно приводят к потери столь драгоценного строительного материала, как металлы. Пусть микроэлементов в процентном соотношении немного, но их важность очень велика.

Содержание металлов в человеке

В средневековых хрониках содержится такой анекдот: однажды к лекарю пришел купец. Он жаловался на недомогание, головную боль.

Одним словом, на плохое самочувствие.

Врач прописал купцу микстуру, но тот не верил в науку, а верил только в колдовство и заговоры. Тогда лекарь принес из другого помещения три якобы заговоренных гвоздя и посоветовал купцу настаивать на них микстуру. Через неделю купец снова стал чувствовать себя хорошо.

Этот анекдот так бы и остался исторической байкой, если бы современная наука не утверждала совершенно точно:

Присутствие в организме человека металлов и других микроэлементов обязательно.

Ниже приводится список основных элементов, недостаточное содержание которых обусловливает изменение самочувствия или даже развитие определенных болезней.

Если вы почувствуете симптомы перечисленных ниже недугов, то можете, даже не прибегая к рекомендациям врача, начать потреблять такие продукты, где содержится наибольшее количество необходимого вам элемента.

Это не будет самолечением, и вреда себе вы не нанесете, так как все перечисленные вещества содержатся в пище в микроскопических количествах. А вот польза от того, что вы станете разбираться в механизме действия минеральных веществ, может быть очень большая.

Железо

В теле человека его содержится от 3 до 5 г. Железо помогает вырабатывать и поддерживать иммунитет организма к большому количеству самых разнообразных недугов.

При его дефиците появляются утомляемость, боли в области сердца, дискомфорт желудочно-кишечного тракта, головокружение.

Чтобы сохранить правильный баланс железа в организме употребляйте:
- мясные субпродукты (100-150 г в день),
- ягоды, фрукты, соки, зелень (петрушка и укроп),
- не рыбные дары моря (кальмары, мидии, криль),
- отвар шиповника.
Можно также пить железистые минеральные воды. Пить их нужно курсами, как пропишет врач.

Кобальт

Препараты, содержащие кобальт, позволяют:
- успешно бороться со злокачественной анемией,
- способствуют хорошему усвоению железа,
- стимулируют иммунологическую активность,
- предупреждают дегенеративные изменения нервной системы.
В человеческом организме кобальт концентрируется в печени, почках и поджелудочной железе. Нарушение его баланса наблюдается при гастрите, хронических заболеваниях органов пищеварения, а также при язвенной болезни двенадцатиперстной кишки.

Восполнить недостаток кобальта можно, потребляя пшеницу, гречку, какао-бобы, чай и кукурузу.

Калий

Играет важную роль во внутриклеточном обмене, в регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления, кислотно-щелочного состояния организма.

Калий необходим для нормальной деятельности мышц сердца, он выводит из организма воду и натрий, таким образом влияя на стабильность кровяного давления.

Дефицит его приводит к мышечной слабости, апатии, потере аппетита, тошноте.

Потребность в калии взрослого человека составляет 2-4 г в день, а больше всего его содержат курага, изюм, корень петрушки.

Кальций

Его содержание в организме составляет около 2%, причем 99% его содержится в костной ткани, дентине и эмали зубов. Кальций играет важнейшую роль в формировании костей, влияет на процессы сократимости мышц, повышает защитные силы организма, снижает опасность появления аллергии.

Нехватка кальция чревата разрежением костной ткани, деминерализацией костей, а у пожилых людей нарушением функций желез внутренней секреции.

Необходимое количество кальция наш организм может добыть из многих видов твердого сыра, брынзы, а также из чая. Много кальция в кунжуте, но самого кунжута сложно съесть много, хотя включать его в свой рацион — обязательно.

Усвояемость кальция из молока сейчас оспаривается многими учеными. Если даже исследования, которые подтверждают учащение случаев перелома шейки бедра у лиц обоих полов в пожилом возрасте, при употреблении в день более 400 мл молока.

Магний

Его наличие снижает содержание холестерина в крови. Кроме того, магний понижает возбудимость нервной системы, предупреждает образование камней в почках и нормализует деятельность мышц.

При недостатке магния возможны самые различные аномалии самочувствия: потеря равновесия, подергивание век, мышечные спазмы; отмечаются быстрая утомляемость, бессонница. Могут также беспокоить и неприятные ощущения психо-невротического характера: апатия, плаксивость с приступами тоски. Средняя суточная потребность в магнии — 10 мг на 1 кг веса.

Источники магния: какао, лесные орехи, крупы, горох и фасоль.

Активно участвует в функции щитовидной железы. Содержащие йод гормоны регулируют обмен веществ.

Йод стимулирует развитие центральной нервной системы, общий рост организма и его устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды.

Отсутствие должного количества йода может вызвать слабость, повышенную утомляемость, ослабление памяти, сонливость, головные боли.

Основными поставщиками йода являются морские продукты: рыба, рыбий жир, креветки, морская капуста, мидии, кальмары. А также: молочные продукты, некоторые крупы, картофель, некоторые овощи и фрукты.

Во многих странах даже приняты законы об обязательном йодировании соли.

Кстати, в Китае медики как-то обнаружили деревню, большинство населения которой страдало слабоумием. Её даже называли деревней дураков.

Исследования показали, что тут употребляли соль грубого помола, не прошедшую йодирование.

В горных районах Швейцарии в начале 20го века рождалось много детей, больных кретинизмом. Именно йодирование соли за 20 лет почти полностью искоренили эту проблему.

С дефицитом йода связано также заболевание щитовидной железы — эндемический зоб.

В СССР йодировали всю соль, даже если об этом не было написано на упаковке. После развала союза большинство производителей перестали заморачиваться с внесением добавки.

Так как йодит калия — нестойкое соединение и срок его годности равен всего 6 месяцев.Сейчас используют в основном йодат калия, который более стойкий.

Поэтому если в вашем регионе наблюдается дефицит йода, выбирайте соль, на упаковке которой указано, что она — йодированная.

Селен

Долгое время считался ядом. Необходимость селена для организма установлена в середине XX века.

Используется в лечении стенокардии, помогает преодолевать последствия инфаркта, стимулирует иммунитет и предупреждает онкологические заболевания.

Для здоровья нам необходимо ежедневно получать 0,01 мг селена. Это немного, но и в продуктах селен содержится в очень ограниченных количествах.

Наиболее богаты этим веществом продукты моря: рыба, особенно сельдь, крабы, креветки и кальмары.

Много селена в морской и каменной соли, в муке грубого помола, яичном желтке, говяжьих почках и пивных дрожжах, бразильском орехе.

Фосфор

В организме взрослого человека его содержится около 700 г.

Обмен фосфора тесно связан с обменом кальция. Фосфаты являются элементами костной ткани, обеспечивают течение обменных процессов и участвуют в синтезе белка.

Фосфор — один из немногих элементов, отсутствие которых в потребляемой пище почти никак не отражается на работе организма. Дело в том, что в таких случаях он поступает в кровь из костей и тканей.

Но при длительном фосфорном голодании наблюдаются потеря аппетита, боли в костях, нарушение чувствительности в конечностях.

Поставщики фосфора: сыр, яйца, икра, шпроты, горох и фасоль.

Способствует процессу костеобразования, ускоряет заживление ран, регенерирует кожный покров.

Дефицит цинка отрицательно сказывается на работе половых органов, а у мужчин может привести к бесплодию.

Запасы цинка в организме невелики — 13-14 мг. Избыток цинка выводится с мочой, поэтому запасти его впрок не получится.

Он располагается во всех органах, но наибольшее его количество находится в мышцах, печени, почках и предстательной железе.

Не обращаясь к специальным медпрепаратам, восполнить недостаток этого важного для здоровья элемента можно, потребляя хлеб из муки грубого помола, грибы, отруби и проросшие зерна пшеницы, чеснок, сельдь и макрель.

Так же, как и у многих микроэлементов, полезность хрома зависит от количества его содержания. Потребность человека в хроме составляет в среднем 120-130 мг. Хром просто необходим больным сахарным диабетом.

Вкупе с несколькими другими элементами хром успешно лечит катаракту.

Его дефицит приводит к возникновению сердечно-сосудистых заболеваний и бесплодию.

Наиболее мощные источники хрома: черный перец, телячья печень, пивные дрожжи, хлеб из муки грубого помола.

Если вы решили пополнить запасы хрома в организме, одновременно с перечисленными продуктами нельзя потреблять сладкое.

Читайте также: