Макроэлементы, микроэлементы и их значение для здоровья. Функции микроэлементов в организме человека Макроэлементы и микроэлементы и их значение

Любой живой организм полноценно функционирует только при условии достаточного обеспечения микро- и макроэлементами. Они поступают только извне, не синтезируются самостоятельно, но помогают усваиваемости других элементов. Кроме того, такие химические элементы обеспечивают бесперебойную работу всего организма и его восстановление в случае «неполадок». Что такое макро- и микроэлементы, зачем они нам нужны, а также список продуктов, содержащих тот или иной вариант, предлагает наша статья.

Потребность нашего организма в этих химических веществах, именуемыми «микроэлементы», минимальна. Именно поэтому произошло такое название, но польза этой группы далеко не на последнем месте. Микроэлементы - это химические соединения, которые содержаться в организме в ничтожно маленьких пропорциях (менее 0,001% от массы тела). Запасы их необходимо пополнять регулярно, ведь они требуются для ежедневной работы и нормального функционирования организма.

В каких продуктах содержатся необходимые микроэлементы:

Всего наиболее важных для нашего организма микроэлементов насчитывается около тридцати. Они классифицируются на жизненно важные для нашего организма (их еще часто называют эссенциальными) и условно – эссенциальные, нехватка которых не приводит к серьезным нарушениям. К сожалению, большинство из нас испытывают постоянный или периодический дисбаланс микроэлементов, который может привести к ухудшению здоровья и самочувствия.

Макроэлементы

Химические вещества, потребность организма в которых выше, чем в микроэлементах, называют «макроэлементами». Что же такое макроэлементы? Обычно они представлены не в чистом виде, а в составе органических соединений. В организм они попадают с продуктами питания, а также водой. Суточная потребность также выше, чем в микроэлементах, поэтому нехватка того или иного макроэлемента приводит к заметному дисбалансу и ухудшению самочувствия человека.

Ценность и источники пополнения макроэлементов:

При недостаточном поступлении в организм необходимых микро- и макроэлементов, дефицит восполняют специальными поливитаминными комплексами. Выбор подходящего препарата лучше проводить вместе с врачом, на основании специальных анализов. Они покажут, в чем именно нуждается ваш организм. Также очень важно не допустить переизбыток элементов, ведь это может привести к куда более сложным последствиям. Например, при увеличении нормы потребления брома, селена или фосфора, происходит отравление организма и нарушается его нормальная работа.

Существование незаменимых макро- и микроэлементов открыли относительно недавно, но пользу для нашего организма сложно переоценить. Макро и микроэлементы участвуют в важных процессах функционирования, обеспечивают усваиваемость пищи. Нехватка того или иного элемента негативно отображается на общей работе систем организма, поэтому обязательно стоит уделить внимание максимальному разнообразию рациона питания и поступлению этих элементов извне.

Макроэлементы необходимы для строительства и поддержания здорового состояния костной ткани, они участвуют в регуляции кроветворных процессов, в деятельности гормональной системы, в работе мышц и т.д. Макроэлементы жизненно необходимы для полноценной жизни всех возрастных групп населения, поэтому большинство государств вводит нормативы содержания макроэлементов в здоровом рационе.

Что такое макроэлементы

Макроэлементы вместе с микроэлементами входят в понятие «минеральные вещества». Под макроэлементами принято понимать химические вещества, суточная потребность организма в которых превышает 200 мг (2 г). Макроэлементы не являются источниками энергии, однако входят в состав всех органов и тканей человеческого организма. Особую роль в развитии и здоровье человека играют макроэлементы, входящие в состав костной ткани.

Виды макроэлементов

Кальций
Входит в состав костной ткани (скелет, зубы), участвует в регуляции нервной системы и мышечных сокращений. Недостаток кальция влечет риск остеопороза. Суточная потребность в кальции составляет 400-1200 мг у детей, 1000 мг у взрослых, 1200 мг у лиц пожилого возраста. Полноценному усвоению кальция способствуют фосфор и витамины D и С, а препятствует цинк. При этом недостаток магния вызывает вымывание кальция из организма, а избыток ухудшает усвоение. Кальций содержится в семенах, орехах, молочных продуктах.

Фосфор
Участвует в энергетическом обмене, регуляции кислотно-щелочного баланса, входит в состав костной ткани. Недостаток фосфора вызывает анорексию, анемию и рахит. Суточная потребность в фосфоре для детей составляет 300-1200 мг, для взрослых - 800 мг. Усвоение фосфора может быть затруднено избытком железа и магния. Фосфор и кальций взаимно необходимы для полноценного усвоения. Фосфор содержится в сырах, рыбе и морепродуктах, твороге, мясных продуктах.

Магний
Выполняет роль кофермента во многих процессах обмена веществ, участвует в формировании костной ткани, регулирует деятельность нервной системы. Недостаток магния влечет риск гипертонии и заболеваний сердечно-сосудистой системы. Магний влияет на процессы усвоения кальция, калия и натрия. Усвоение магния улучшает витамин В6. Суточная потребность в магнии составляет 50-400 мг для детей, 400 мг для взрослых. Магний содержится в хлебе, крупах, орехах.

Калий
Регулирует кислотно-щелочной баланс крови и кровяное давление, участвует в деятельности нервной системы. Недостаток калия может вызвать судороги и невралгию. Диарея, рвота, учащенное мочеиспускание требуют восполнения запасов калия. Усвоению калия мешает алкоголь. Суточная потребность в калии для детей - 400-2500 мг, для взрослых 2500 мг. Продукты, богатые калием: сухофрукты (особенно курага), бобовые, морская капуста, орехи, картофель.

Натрий
Участвует в деятельности нервной системы и в мышечных сокращениях, в регуляции давления, выступает катализатором ряда ферментов. Недостаток натрия может быть связан с повышенными физическими нагрузками и увеличением потоотделения. Симптомами недостатка натрия могут быть слабость, головная боль, судороги. Избыток натрия опаснее, чем его недостаток, - с ним связывают возникновение гипертонии, сверхнагрузку на почки и сердце, отеки.
Нутриент хорошо усваивается организмом, потребность в нем удовлетворяется за счет обычного рациона даже без досаливания пищи. Суточная норма потребления натрия - до 400 мг у детей, до 1200 мг у взрослых. Основные источники натрия - соль, морская капуста, морепродукты, яйца.

Хлор
Этот макроэлемент в виде различных соединений (хлоридов) участвует в секреции соляной кислоты, необходимой для пищеварения, регулирует баланс крови и давление. Случаев недостатка хлора практически не известно, а его избыток, по современным данным, не опасен. Суточная норма потребления хлора - 300-2300 мг для детей, 2300 мг для взрослых. Источники хлора - соль, рыба, крупы.

Сера
Жизненно необходимый элемент питания, входит в состав ряда аминокислот, ферментов, гормонов и витаминов. Суточная потребность в сере составляет порядка 1000 мг. Потребность в сере с избытком удовлетворяется при обычном рационе; источники серы - продукты, богатые животными белками (мясо, рыба, яйца).

Макроэлементы, а также витамины и микроэлементы, по-разному воздействуют на процессы с участием друг друга, поэтому для наиболее эффективного их усвоения необходимо учитывать особенности взаимовлияния этих веществ. Современные препараты, содержащие различные виды микронутриентов, производят с учетом их взаимодействия - например, разные группы веществ помещают в разные таблетки, прием которых разнесен во времени и т. д.

Понятие о границах нормы

Для отдельных макроэлементов (натрий, кальций) предусмотрены верхние границы норм потребления - это вызвано научными данными о негативных последствиях их избытка в рационе. Для кальция эта граница составляет 2500 мг в сутки, для натрия - порядка 4000 мг. Для других макроэлементов (хлор, сера, фосфор, магний, калий) ограничений не предусмотрено, поскольку в большинстве случаев опасного влияния переизбытка этих макроэлементов не выявлено.

Эксперт: Галина Филиппова, врач-терапевт, кандидат медицинских наук

Минеральные вещества

1. Роль минеральных элементов в организме человека 1

2. Макроэлементы, их характеристика

3. Микроэлементы, их характеристика

4. Влияние технологической обработки

на минеральный состав пищевых продуктов

5. Методы определения минеральных веществ

Роль минеральных элементов в организме человека

Многие элементы в виде минеральных солей, ионов, комплексных соединений и органических веществ входят в состав живой материи и являются незаменимыми нутриентами, которые должны ежедневно потребляться с пищей. Содержание минеральных веществ в основных продуктах питания приведено в табл. 5.1.

В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (табл. 5.2). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержание в нем находится в относительном постоянстве.

Роль минеральных веществ в организме человека чрезвычайно разнообразна, несмотря на то, что они не являются обязательным компонентом питания. Минеральные вещества содержатся в протоплазме и биологических жидкостях, играют основную роль в обеспечении постоянства осмотического давления, что является необходимым условием для нормальной жизнедеятельности клеток и тканей. Они входят в состав сложных органических соединений (например, гемоглобина, гормонов, ферментов), являются пластическим материалом для построения костной и зубной ткани. В виде ионов минеральные вещества участвуют в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови и другие физиологические процессы организма.

В зависимости от количества минеральных веществ в организме человека и пищевых продуктах их подразделяют на макро - и микроэлементы. Так, если массовая доля элемента в организме превышает 10 -2 %, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме составляет 10 -3 -10 -5 %. Если содержание элемента ниже 10 -5 %, его считают ультрамикроэлементом. К макроэлементам относят калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор и серу. Они содержатся в количествах, измеряемых сотнями и десятками миллиграммов на 100 г тканей или пищевого продукта. Микроэлементы входят в состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячными долями миллиграмма и являются необходимыми для его нормальной жизнедеятельности. Микроэлементы условно делят на две группы: абсолютно или жизненно необходимые (кобальт, железо, медь, цинк, марганец, иод, бром, фтор) и так называемые вероятно необходимые (алюминий, стронций, молибден, селен, никель, ванадий и некоторые другие). Микроэлементы называют жизненно необходимыми, если при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма.

Распределение микроэлементов в организме зависит от их химических свойств и очень разнообразно. Железо, например, является составной частью гемоглобина, миоглобина и других дыхательных пигментов, то есть веществ, участвующих в поглощении и транспорте кислорода во все ткани организма; атомы меди входят в активный центр ряда ферментов и т.д.

Действие микроэлементов может быть и опосредованным - через влияние на интенсивность или характер обмена веществ. Так, некоторые микроэлементы (например, марганец, цинк, иод) влияют на рост, и их недостаточное поступление в организм с пищей тормозит нормальное физическое развитие ребенка. Другие микроэлементы (например, молибден, медь, марганец) принимают участие в репродуктивной функции, и их недостаток в организме отрицательно влияет на эту сторону жизнедеятельности человека.

К наиболее дефицитным минеральным веществам в питании современного человека относятся кальций и железо, к избыточным - натрий и фосфор.

Недостаток или избыток в питании каких-либо минеральных веществ вызывает нарушение обмена белков, жиров, углеводов, витаминов, что приводит к развитию ряда заболеваний. Ниже приведены характерные (типичные) симптомы при дефиците различных химических элементов в организме человека: Наиболее распространенным следствием несоответствия в рационе количества кальция и фосфора является кариес зубов, разрежение костной ткани. При недостатке фтора в питьевой воде разрушается зубная эмаль, дефицит йода в пище и воде приводит к заболеваниям щитовидной железы. Таким образом, минеральные вещества очень важны для устранения и профилактики ряда заболеваний.

Перечислим причины нарушения обмена минеральных веществ, которые могут иметь место даже при их достаточном количестве в пище:

а) несбалансированное питание (недостаточное или избыточное количество белков, жиров, углеводов, витаминов и др.);

б) применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, обуславливающих потери минеральных веществ, например, при размораживании (в горячей воде) мяса, рыбы, или при удалении отваров овощей и фруктов, куда переходят растворимые соли;

в) отсутствие своевременной коррекции состава рационов при изменении потребности организма в минеральных веществах, связанной с физиологическими причинами. Так, например, у людей, работающих в условиях повышенной температуры внешней среды, увеличивается потребность в калии, натрии, хлоре и других минеральных веществах в связи стем, что большая их часть выводится из организма с потом;

г) нарушение процесса всасывания минеральных веществ в желудочно-кишечном тракте или повышение потерь жидкости (например, кровопотери).

Макроэлементы, их характеристика

Кальций. Это основной структурный компонент костей и зубов; входит в состав ядер клеток, клеточных и тканевых жидкостей, необходим для свертывания крови. Кальций образует соединения с белками, фосфолипидами, органическими кислотами; участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, в процессах передачи нервных импульсов, в молекулярном механизме мышечных сокращений, контролирует активность ряда ферментов. Таким образом, кальций выполняет не только пластические функции, но и влияет на многие биохимические и физиологические процессы в организме.

Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Поступающие в организм человека с пищей соединения кальция практически не растворимы в воде. Щелочная среда тонкого кишечника способствует образованию трудноусвояемых соединений кальция, и лишь воздействие желчных кислот обеспечивает его всасывание.

Ассимиляция кальция тканями зависит не только от содержания его в продуктах, но и от соотношения его с другими компонентами пищи и, в первую очередь, с жирами, магнием, фосфором, белками. При избытке жиров возникает конкуренция за желчные кислоты и значительная часть кальция выводится из организма через толстый кишечник. На всасывание кальция отрицательно сказывается избыток магния; рекомендуемое соотношение этих элементов составляет 1: 0,5. Если количество фосфора превышает уровень кальция в пище более чем в 2 раза, то образуются растворимые соли, которые извлекаются кровью из костной ткани. Кальций поступает в стенки кровеносных сосудов, что обуславливает их ломкость, а также в ткани почек, что может способствовать возникновению почечно-каменной болезни.Для взрослых рекомендовано соотношение кальция и фосфора в пище 1:1,5. Трудность соблюдения такого соотношения обусловлена тем, что большинство широко потребляемых продуктов значительно богаче фосфором, чем кальцием. Отрицательное влияние на усвоение кальция оказывает фитин и щавелевая кислота, содержащиеся в ряде растительных продуктов. Эти соединения образуют с кальцием нерастворимые соли.

Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 800 мг, а у детей и подростков - 1000 мг и более.

При недостаточном потреблении кальция или при нарушении всасывания его в организме (при недостатке витамина D) развивается состояние кальциевого дефицита. Наблюдается повышенное выведение его из костей и зубов. У взрослых развивается остеопороз - деминерализация костной ткани, у детей нарушается становление скелета, развивается рахит.

Лучшими источниками кальция являются молоко и молочные продукты, различные сыры и творог (100-1000 мг/100 г продукта), зеленый лук, петрушка, фасоль. Значительно меньше кальция содержится в яйцах, мясе, рыбе, овощах, фруктах, ягодах (20-40 мг/100 г продукта).

Магний. Этот элемент необходим для активности ряда ключевых ферментов, обеспечивающих метаболизм организма. Магний участвует в поддержании нормальной функции нервной системы и мышцы сердца; оказывает сосудорасширяющее действие; стимулирует желчеотделение; повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению шлаков из организма (в том числе холестерина).

Усвоению магния мешают наличие фитина и избыток жиров и кальция в пище. Ежедневная потребность в магнии точно не определена; считают, однако, что доза 200-300 мг/сут предотвращает проявление недостаточности (предполагается, что всасывается около 30% магния).

При недостатке магния нарушается усвоение пищи, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается кальций, развивается ряд других патологических явлений. У человека недостаток ионов магния, обусловленный характером питания, крайне маловероятен. Однако большие потери этого элемента могут происходить при диарее; последствия их сказываются, если в организм вводятся жидкости, не содержащие магний. Когда концентрация магния в сыворотке снижается примерно до 0,1 ммоль/л, может возникать синдром, напоминающий белую горячку: у человека наступает полукоматозное состояние, наблюдается мышечная дрожь, спазмы мышц в области запястья и стопы, повышение нервно-мышечной возбудимости в ответ на звуковые, механические и зрительные раздражители. Введение магния вызывает быстрое улучшение состояния.

Магнием богаты в основном растительные продукты. Большое количество его содержат пшеничные отруби, различные крупы (40 - 200 мг/100 г продукта), бобовые, урюк, курага, чернослив. Мало магния в молочных продуктах, мясе, рыбе, макаронных изделиях, большинстве овощей и фруктов (20 - 40 мг/100 г).

Калий . Около 90% калия находится внутри клеток. Он вместе с другими солями обеспечивает осмотическое давление; участвует в передаче нервных импульсов; регуляции водно-солевого обмена; способствует выведению воды, а, следовательно, и шлаков из организма; поддерживает кислотно-щелочное равновесие внутренней среды организма; участвует в регуляции деятельности сердца и других органов; необходим для функционирования ряда ферментов.

Калий хорошо всасывается из кишечника, а его избыток быстро удаляется из организма с мочой. Суточная потребность в калии взрослого человека составляет 2000-4000 мг. Она увеличивается при обильном потоотделении, при употреблении мочегонных средств, заболеваниях сердца и печени. Калий не является дефицитным нутриентом в питании, и при разнообразном питании недостаточность калия не возникает. Дефицит калия в организме появляется при нарушении функции нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем, сонливости, снижении артериального давления, нарушении ритма сердечной деятельности. В таких случаях назначается калиевая диета.

Большая часть калия поступает в организм с растительными продуктами. Богатыми источниками его являются урюк, чернослив, изюм, шпинат, морская капуста, фасоль, горох, картофель, другие овощи и плоды (100 - 600 мг/100 г продукта). Меньше калия содержится в сметане, рисе, хлебе из муки высшего сорта (100 - 200 мг/100 г).

Натрий. Натрий содержится во всех тканях и биологических жидкостях организма. Он участвует в поддержании осмотического давления в тканевых жидкостях и крови; в передаче нервных импульсов; регуляции кислотно-щелочного равновесия, водно-солевого обмена; повышает активность пищеварительных ферментов.

Метаболизм натрия всесторонне изучен благодаря его физиологическим свойствам и важности для организма. Этот нутриент легко всасывается из кишечника. Ионы натрия вызывают набухание коллоидов тканей, что обуславливает задержку воды в организме и противодействует ее выделению. Общее количество натрия во внеклеточной жидкости, таким образом, определяет объем этих жидкостей. Возрастание концентрации натрия в плазме приводит к ощущению жажды. В жарком климате и при тяжелой физической работе происходит существенная потеря натрия с потом и необходимо введение в организм соли для восполнения утраченного количества.

В основном ионы натрия поступают в организм за счет поваренной соли - NaCl. При избыточном потреблении хлористого натрия ухудшается удаление растворимых в воде конечных продуктов обмена веществ через почки, кожу и другие выделительные органы. Задержка воды в организме осложняет деятельность сердечно-сосудистой системы, способствует повышению кровяного давления . Поэтому потребление соли при соответствующих заболеваниях в пищевом рационе ограничивают. Вместе с тем при работе в горячих цехах или жарком климате увеличивают количество натрия (в виде поваренной соли), вводимого извне, чтобы компенсировать его потерю с потом и уменьшить потоотделение, отягощающее функцию сердца.

Натрий естественно присутствует во всех пищевых продуктах. Способ получения пищевых продуктов в значительной мере определяет конечное содержание в нем натрия. Например, замороженный зеленый горошек содержит гораздо больше натрия, чем свежий. Свежие овощи и фрукты содержат его от менее чем 10 мг/кг до 1 г/кг, в отличие от круп и сыра, которые могут содержать натрий в количестве 10 - 20 г/кг.

Оценка среднесуточного поступления натрия с пищей затруднена, поскольку его концентрация в пище широко варьируется и, кроме того, люди привыкли подсаливать пищу. Взрослый человек ежедневно потребляет до 15 г поваренной соли и столько же выделяет ее из организма. Это количество значительно превышает физиологически необходимое и определяется, прежде всего, вкусовыми качествами хлористого натрия, привычкой к соленой пище. Содержание поваренной соли в пище человека можно без ущерба для здоровья снизить до 5 г в сутки. На выделение хлористого натрия из организма, а, следовательно, и на потребность в нем, влияет количество солей калия, получаемое организмом. Растительная пища, особенно картофель, богата калием и усиливает выделение с мочой хлористого натрия, а, следовательно, и повышает потребность в нем.

Фосфор. Фосфор входит в состав всех тканей организма, особенно мышц и мозга. Этот элемент принимает участие во всех процессах жизнедеятельности организма: синтезе и расщеплении веществ в клетках; регуляции обмена веществ; входит в состав нуклеиновых кислот и ряда ферментов; необходим для образования АТФ.

В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и ее органических соединений (фосфатов). Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфорнокислого кальция, остальной фосфор входит в состав мягких тканей и жидкостей. В мышцах происходит наиболее интенсивный обмен соединений фосфора. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот и т. д.

При длительном дефиците фосфора в питании организм использует собственный фосфор из костной ткани. Это приводит к деминерализации костей и нарушению их структуры - разрежению. При обеднении организма фосфором снижается умственная и физическая работоспособность, отмечается потеря аппетита, апатия.

Суточная потребность в фосфоре для взрослых составляет 1200 мг. Она возрастает при больших физических или умственных нагрузках, при некоторых заболеваниях.

Большое количество фосфора содержится в продуктах животного происхождения, особенно в печени, икре, а также в зерновых и бобовых. Его содержание в этих продуктах составляет от 100 до 500 мг в 100 г продукта. Богатым источником фосфора являются крупы (овсяная, перловая), в них содержится 300-350 мг фосфора/100 г. Однако из растительных продуктов соединения фосфора усваиваются хуже, чем при потреблении пищи животного происхождения.

Сера. Значение этого элемента в питании определяется, в первую очередь, тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также является составной частью некоторых гормонов и витаминов.

Как компонент серосодержащих аминокислот сера участвует в процессах белкового обмена, причем потребность в ней резко возрастает в период беременности и роста организма, сопровождающихся активным включением белков в образующиеся ткани, а также при воспалительных процессах. Серосодержащие аминокислоты, особенно в сочетании с витаминами С и Е, оказывают выраженное антиоксидантное действие. Наряду с цинком и кремнием сера определяет функциональное состояние волос и кожи.

Хлор. Этот элемент участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы, активирует ряд ферментов. Этот нутриент легко всасывается из кишечника в кровь. Интересна способность хлора отлагаться в коже, задерживаться в организме при избыточном поступлении, выделяться с потом в значительных количествах. Выделение хлора из организма происходит главным образом с мочой (90%) и потом.

Нарушения в обмене хлора ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока и др. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тяжелому состоянию, вплоть до смертельного исхода. Повышение его концентрации в крови наступает при обезвоживании организма, а также при нарушении выделительной функции почек.

Суточная потребность в хлоре составляет примерно 5000 мг. Хлор поступает в организм человека в основном в виде хлористого натрия при добавлении его в пищу.

Показать все

Макроэлементы принимают непосредственное участие в построении органических и неорганических соединений растения, составляя основную массу его сухого вещества. Большей частью они представлены в клетках ионами.

В теле взрослого человека содержится порядка 4 граммов , 100 г натрия , 140 г , 700 г и 1 кг . Несмотря на такие разные цифры, вывод очевиден: вещества, объединенные под названием «макроэлементы», жизненно необходимы нам для существования. Большую потребность в них испытывают и другие организмы: прокариоты, растения, животные.

Сторонники эволюционного учения утверждают, что необходимость в макроэлементах определяется условиями, в которых зародилась жизнь на Земле. Когда суша состояла из твердых пород, атмосфера была насыщенна углекислотой, азотом, метаном и водяными парами, а вместо дождя на землю выпадали растворы кислот, именно макроэлементы были единственной матрицей, на основе которых могли появиться первые органические вещества и примитивные формы жизни. Поэтому даже сейчас, миллиарды лет спустя, все живое на нашей планете продолжает испытывать необходимость в обновлении внутренних ресурсов , и других важных элементов, образующих физическую структуру биологических объектов.

Физические и химические свойства

Макроэлементы различны как по химическим, так и по физическим свойствам. Среди них выделяются металлы ( , и прочие) и неметаллы ( , и прочие).

Макроэлементы содержатся в природе повсеместно: в почве, горных породах, растениях, живых организмах. Некоторые из них, такие, как азот, кислород и углерод, являются составными элементами земной атмосферы.

Роль в растении

Биохимические функции

Высокий урожай любой сельскохозяйственной культуры возможен только при условии полноценного и достаточного питания. Кроме света, тепла и воды, растениям необходимы питательные вещества. В состав растительных организмов входит более 70 химических элементов, из них 16 абсолютно необходимых - это органогены (углерод, водород, азот, кислород), зольные микроэлементы (фосфор, калий, кальций, магний, сера), а также железо и марганец.

Каждый элемент выполняет в растениях свои функции, и заменить один элемент другим совершенно невозможно.

Из атмосферы

Следующими по значимости

Следующие макроэлементы

Недостаток (дефицит) макроэлементов в растениях

О дефиците того или иного макроэлемента в почве, а следовательно, и в растении отчетливо свидетельствуют внешние признаки. Чувствительность каждого вида растений к недостатку макроэлементов строго индивидуальна, однако имеются и некоторые схожие признаки. Например, при недостатке азота, фосфора, калия и магния страдают старые листья нижних ярусов, при нехватке кальция, серы и железа - молодые органы, свежие листья и точка роста.

Особенно отчетливо недостаток питания проявляется у высокоурожайных культур.

Избыток макроэлементов в растениях

На состояние растений влияет не только недостаток, но и избыток макроэлементов. Он проявляется, прежде всего, в старых органах, и задерживает рост растений. Часто признаки недостатка и избытка одних и тех же элементов бывают несколько схожи.

Содержание макроэлементов в различных соединениях

Рекомендуются к применению на достаточно увлажненных дерново-подзолистых, серых лесных почвах, а также на выщелоченных черноземах. Они способны обеспечить до половины от общей прибавки урожая, получаемой от полной минеральной подкормки (NPK).

Однокомпонентные азотные удобрения делят на несколько групп:

1. . Это соли азотной кислоты и селитры. Азот содержится в них в нитратной форме.
2. и аммиачные удобрения : выпускают твердые и жидкие. Содержат азот в аммонийной и, соответственно, аммиачной форме.
3. . Это азот в аммонийной и нитратной форме. Пример - аммиачная селитра.
4. Амидные удобрения . Азот в амидной форме. К ним относятся мочевина и карбамид.
5. . Это карбамид-амиачная селитра, водный раствор мочевины и аммиачной селитры.

Источник получения промышленных азотных удобрений - синтетический аммиак, образованный из молекулярного азота и воздуха.

Фосфорные удобрения делят на несколько групп:

1. Содержащие в водорастворимой форме - суперфосфаты простой и двойной. Фосфор удобрений данной группы легко доступен растениям.
2. Содержащие , не растворимый в воде, но растворимый в слабых кислотах (в 2%-ной лимонной) и щелочном растворе цитрата аммония. К ним относятся томасшлак, преципитат, термофосфаты и другие. Фосфор доступен растениям.
3. Содержащие , не растворимый в воде и плохо растворимый в слабых кислотах . Полностью фосфор данных соединений может растворяться только в сильных кислотах. Это костяная и фосфоритная мука. Считаются наиболее труднодоступными источниками фосфора для растений.

Основные источники получения фосфорных удобрений - природные фосфорсодержащие руды (апатиты и фосфориты). Кроме того, для получения этого вида удобрений используют богатые фосфором отходы металлургической промышленности (мартеновские шлаки, томасшлак).

Применение этого вида удобрений рекомендовано на почвах с легким гранулометрическим составом, а также на торфянистых почвах с низким содержанием калия. На прочих почвах с высоким валовым запасом калия потребность в данных удобрениях возникает только при возделывании калиелюбивых культур. К ним относятся корнеплоды, клубнеплоды, силосные, овощные культуры, подсолнечник и прочие. Характерно, что эффективность калийных удобрений тем сильнее, чем выше обеспеченность растений прочими основными элементами питания.

Калийные удобрения подразделяют на:

1. Местные калийсодержащие материалы . Это непромышленные калийсодержащие материалы: сырые калийные соли, кварц-глауконитовые пески, отходы алюминиевой и цементной продукции, растительная зола Однако использование этих источников неудобно. В районах с залежами калийсодержащих материалов их действие ослаблено, а дальняя транспортировка нерентабельна.
2. Промышленные калийные удобрения . Получают в результате обработки калийных солей промышленными способами. К ним относятся хлористый калий, хлоркалий-электролит, калимагнезия, калимаг и другие.

Источник производства калийных удобрений - природные месторождения калийных солей.

Магниевые удобрения

По составу подразделяют на:

1. Простые - содержат только один питательный элемент. Это магнезит и дунит.
2. Сложные - содержат два и более питательных элемента. К ним относятся азотно-магниевые (аммошенит или доломит-аммиачная селитра), фосфорно-магниевые (фосфат магниевый плавленый), калийно-магниевые (калимагнезия, полигалит карналлит), бормагниевые (борат магния), известково-магниевые (доломит), содержащие азот, фосфор и магний (магний-аммонийфосфат).

Источники производства магнийсодержащих удобрений - природные соединения. Некоторые используются непосредственно как источники магния, другие перерабатываются.

Соединения железа в почву не вносят, поскольку железо способно очень быстро переходить в неусвояемые растениями формы. Исключение составляют хелаты - органические соединения железа. Для обогащения железом растения опрыскивают железным купоросом, слабыми растворами хлорного и лимоннокислого железа.

Известковые удобрения

Известкование почв - это один из методов химической мелиорации. Считается самым выгодным способом повышения урожайности на кислых почвах. Действующее вещество известковых удобрений - это кальций (Ca) в форме карбоната кальция (CaCO 3) или оксида кальция СаО.

Известковые удобрения делятся на:

Содержание макроэлементов в органических удобрениях

Органические удобрения содержат значительное количество макроэлементов и являются важным средством для воспроизводства плодородия почв и роста продуктивности земледелия. Содержание макроэлементов в органических удобрениях колеблется от долей процента до нескольких процентов и зависит от многих природных факторов.

Свежий на соломенной подстилке

Полупревший подстилочный

Верховой

Переходный

Низинный

Навозная жижа

При молочно-товарных фермах

Общее значение минеральных веществ:

1 - входят в структурные эле­менты всех органов и тканей;

2 - участвуют в сохранении водного баланса;

3 - определяют осмотическое давление крови, тканевой жидкости, лимфы и цитоплазмы клеток;

4 - участвуют в регуляции кислотно-щелочного равно­весия внутренней среды организма;

5 - участвуют в процессах возбужде­ния, генерации биопотенциалов сокращении мышц.

Минеральные веществ поступают в организм с кормом и водой, депонируются в костях, печени, селезенке, коже. В жидких средах находятся либо в свободном (ионизиро­ванном) состоянии, либо входят в структуру каких-либо веществ. Выделя­ются из организма с мочой, калом, потом. В зависимости от концентрации в крови различают:- макроэлементы (мг/ЮО мл, или ммоль/л) - натрий, калий, кальций, фосфор, магний, сера, хлор, железо микроэлементы (мкг/ЮО мл, или мкмоль/л) - кобальт, медь, марганец, цинк, йод, фтор, стронций, селен и др. Металлопротеиды выполняют исключительно важ­ные и разнообразные функции в живых организмах как в качестве транс­портных систем (Ре-содержащий трансферрин и ферритин, Си -содержащий церулоплазмин) так и в роли металлоферментов (Си-содержащие оксидазы, например тирозиназа, содержащие 2п карбоангидраза и карбоксипептидаза, содержащая Мо ксантиоксидаза и др.).

Физиологическое значение макроэлементов НАТРИЙ, КАЛИЙ: созда­ние осмотического давления, обеспечение перехода воды и растворенных веществ через мембраны, регуляция водного обмена, регуляция активности ферментов, генерации биопотенциалов. КАЛЬЦИЙ: формирование костной ткани и зубов, транспорт натрия и калия через мембраны. Повышает тонус нервной системы, кровеносных сосудов; понижает проницаемость капил­ляров; участвует в сокращении мышц, в свертывании крови. ФОСФОР: входит в состав костной ткани. Фосфаты имеются в составе всех клеток, межклеточной жидкости, мембран; входят в структуру белков, липидов, углеводов, буферных веществ, макроэргов. МАГНИЙ: входит в состав кос­тей, участвует в сокращении мышц, в окислительных реакциях; активизи­рует выработку антител. СЕРА: в составе белков, ферментов, гормонов, витаминов; участвует в образовании шерсти, ороговении кожи. ХЛОР: поддерживает осмотическое давление, активирует ферменты, входит в со­став соляной кислоты желудочного сока. ЖЕЛЕЗО: в составе гемоглобина, миоглобина, ряда ферментов; не обходим для кроветворения, участвует в реакциях биологического окисления.

Физиологическое значение микроэлементов КОБАЛЬТ: входит в со­став витамина В (2 участвует в кроветворении, активирует ферменты.

РЕГУЛЯЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА тесно связана с регуляци­ей водного обмена. Центр регуляции - в гипоталамусе. Нервная система регулирует минеральный обмен рефлекторно и через железы внутренней секреции, влияя на потребление макро- и микроэлементов, всасывание их из пищеварительного тракта, перемещение между органами и тканями (кровь - депо - клетки тканей) и на выделительные процессы. Регулируется не только общее содержание минеральных веществ в организме, но и кон­центрация каждого элемента в отдельности.

55.Обмен воды. Регуляция водно-минерального обмена .

ЗНАЧЕНИЕ воды: вода - универсальный растворитель всех веществ. Все биохимические реакции в организме идут в водных растворах; вода необходима для поступления питательных веществ и минеральных солей в организм, их всасывания, использования и выделения конечных продуктов обмена; вода необходима для кровообращения, дыхания, пищеварения и др. функций; - вода участвует в распределении тепла в организме и тепло­отдаче.

Основные этапы водного обмена.

1. Поступление в организм - с кормом и питьем. Часть воды образу­ется в тканях организма при распаде питательных веществ. Вода всасыва­ется во всех отделах пищеварительного тракта.

2. Промежуточный этап. Всосавшаяся из пищеварительного тракта вода поступает в общий круг кровообращения. Происходит непрерывное перемещение воды из капилляров в ткани (в составе тканевой жидкости) и обратно - в кровь и лимфу. Переход воды между кровью, тканевой жидко­стью и лимфой зависит от коллоидно-осмотического давления крови и гид­ростатического давления крови.

3. Конечный этап водного обмена Вода выделяется из организма че­рез все выделительные органы - почки, кожу, легкие и желудочно-кишечный тракт.

РЕГУЛЯЦИЯ ВОДНОГО ОБМЕНА осуществляется нейро-гуморальным путем. Центр - в гипоталамусе. Раздражитель - осмотическое давление крови.

При уменьшении осмотического давления крови, а также при повыше­нии количества воды в крови и тканях раздражение осморецепторов сни­жается и уменьшается образование АДГ. Возрастание объема внеклеточ­ной жидкости, увеличение количества циркулирующей крови является сигналом для срабатывания специализированных рецепторов объема кро­ви (волюморецепторов). При этом увеличение притока крови к сердцу и растяжение стенок предсердия приводит к развитию волюморегулирующе-го рефлекса - из клеток предсердия в кровь поступает атриальный (натрийуретический пептид), увеличивающий выделение почкой ионов Nа + , за которыми по осмотическому градиенту следует и вода. Вместе с этим волюморецепторы, располагающиеся в левом предсердии активируются при повышении внутрисосудистого давления и эта информа­ция поступает в ЦНС по афферентным волокнам блуждающего нерва и тормозит секрецию АДГ, что приводит к стимуляции мочеотделения. Диу­рез увеличивается и вода выводится из организма. Водный обмен тесно связан с солевым обменом, поэтому в регуляции водного обмена участвуют и другие гормоны (тироксин, паратгормон, инсулин, кортикостероиды, по­ловые гормоны.