Makro i mikroelementy wśród metali

Sole mineralne, w których skład wchodzą pierwiastki różnych metali, są substancjami nieorganicznymi niezbędnymi w metaboliźmie komórki. Pobierane są wraz z pokarmem lub z wodą w postaci rozpuszczonej. Substancje mineralne są niezbędnym składnikiem wszystkich tkanek i płynów ciała. Stały poziom soli mineralnych w płynach ustrojowych (około 0,9%) jest konieczny do zachowania równowagi tych płynów. Pewna ilość soli mineralnych jest stale usuwana wraz z moczem, kałem i potem, dlatego też ubytki te muszą być uzupełniane ciągłą ich podażą w diecie.

Pierwiastki występujące w tych solach dzielimy na dwie grupy, za względu na zapotrzebowanie na nie organizmu. Są to makroelementy oraz mikroelementy zwane też pierwiastkami śladowymi. Makroelementy to składniki niezbędne w większych ilościach, na które dzienne zapotrzebowanie organizmu wynosi 100 mg lub nieco więcej. Należą do nich: sód, potas, magnez i wapń. Dzienne zapotrzebowanie na mikroelementy jest znacznie mniejsze i wynosi poniżej 20 mg, gdyż pełnią one głównie funkcję regulacyjną.

☞ Charakterystyka poszczególnych makroelementów:

☣ WAPŃ (Ca2+)
☤ Własności:
Oddziałuje on niemalże na cały organizm: buduję mocne kości, zęby (99% wapnia jest w kośćcu), umożliwia przewodzenie impulsów nerwowych, odpowiada za skurcze włókien mięśniowych, bierze udział w wielu procesach enzymatycznych jako aktywator oraz odpowiada za hormonalną transmisję bodźców, działa przeciwalergicznie, reguluje pracę serca (utrzymuje jego właściwą pobudliwość), uszczelnia błony biologiczne i przez to wpływa na ich przepuszczalność, warunkuje przyswajanie żelaza w organizmie, jest niezbędny w procesie krzepnięcia krwi (gojenie ran). Ponadto od wapnia zależą odprężone nerwy, optymizm, entuzjazm, pogodny i wyrównany nastrój i zdrowy sen.
☤ Niedobór:
O deficycie mogą świadczyć: skurcze mięśni, uczucie mrowienia i drętwienia w rękach i nogach, ból w stawach, zwolnienie tętna i nierówne bicie serca, krwotoki, zaburzenia snu, stany lękowe, zaburzenia chodu, złamania kości, zaburzenia wzrostu u dzieci. Choroby wywołane brakiem to krzywica u dzieci i osteoporoza u dorosłych.
☤ Źródła:
Mleko i produkty mleczne (np. sery), fasola, niektóre ryby.
Uwalnianie jonów wapnia wymaga kwaśnego środowiska. Środowisko takie zapewnia sok żołądkowy. Po czterdziestym roku życia organizm człowieka wytwarza często coraz mniej soku żołądkowego. Zjedzenie kęsa sera nie musi być wcale jednoznaczne z dostatecznym wykorzystaniem zawartego w nim wapnia. Sensowniej jest bogate w wapń produkty spożywać razem z większymi posiłkami. Stosunkowo duża masa głównego posiłku pobudza wytwarzanie kwasu żołądkowego. Ponadto żołądek opróżnia się w wolniejszym tempie, w związku z czym możliwe jest pełniejsze wykorzystanie zasobów wapniowych. Na tej samej zasadzie w wielu przypadkach nie jest zbyt skuteczne łykanie tabletek wapniowych. Minerał, choć go dużo, nie zostanie uwolniony, przechodzi do jelita i zostaje bezużytecznie wydalony.

☣ MAGNEZ (Mg 2+)
☤ Własności:
Jego funkcje w organizmie są podobne do funkcji wapnia: jest potrzebny przy skurczach mięśni ( w tym mięśnia sercowego) – utrzymuje normalny rytm serca, wpływa na pobudliwość mięśniowo-nerwową, prawidłowy rozwój układu kostnego, krzepnięcie krwi – jest stabilizatorem płytek krwi, bierze udział w syntezie znacznej ilości enzymów. Ponadto jest potrzebny do syntezy białek, chroni naczynia włosowate mięśni przed zniszczeniem, odgrywa kluczową rolę w biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi, stymuluje mechanizmy obronne, jest niezbędny do prawidłowego metabolizmu wapnia, witaminy C, sodu i potasu. Ma też działanie uspokajające, zapobiega stresom, bólom i zawrotom głowy, nadpobudliwości nerwowej i depresji.
☤ Niedobór:
Objawia się wzmożonym napięciem mięśniowym, drżeniem i skurczami mięśni, osłabieniem, ubytkami w zębach, uczuciem mrowienia, nudnościami i wymiotami, biegunką, zaburzeniami rytmu serca, zmianami psychicznymi – depresja, drażliwość, stany lękowe, omamy, zaburzenia snu, nerwowość, a także zaburzenia wzrostu i rozwoju psychicznego.
☤ Źródła:
Obecny w różnych rodzajach pokarmu, np. ciemnym pieczywie, kaszy gryczanej, kakao, orzechach, grochu i fasoli. Zapotrzebowanie organizmu na magnez wzrasta po nadmiernym spożyciu alkoholu, w sytuacjach stresowych oraz po nadmiernym wysiłku.

☣ POTAS (K+)
☤ Własności:
Jest to jon wewnątrzkomórkowy, wpływający na prawidłowe utrzymanie gospodarki wodno-elektrolitowej organizmu. Jest niezbędny do syntezy białek i metabolizmu węglowodanów, glikogenu oraz przemian glukozy. Wpływa na przewodzenie bodźców, regulację czynności serca i nerek, prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego i mięśniowego. Od niego zależy dotlenienie mózgu oraz funkcjonowanie i zaopatrzenie komórek. Odpowiada za równowagę kwasowo-zasadową.
☤ Niedobór:
Powodowany jest nadmierną utratą przez przewód pokarmowy ( długotrwałe wymioty, biegunka), nerki ( niewydolność krążenia, niektóre choroby nerek, cukrzyca, niektóre leki), a także w marskości wątroby i alkoholizmie. Mogą pojawiać się bóle głowy i mięśni, nadmierna suchość skóry, nerwowość, omdlenia, problemy ze snem, skurcze jelit, trądzik, wydłużony czas gojenia się ran, zakłócenia rytmu serca, zaparcie, uczucie znużenia, utrata apetytu.
☤ Źródła:
Obecny w różnych pokarmach, np. rośliny strączkowe, mięso, orzechy, ziemniaki.

☣ SÓD (Na+)
☤ Własności:
Jest to najważniejszy kation płynu pozakomórkowego. Odpowiada za równowagę kwasowo-zasadową. Utrzymuje odpowiednie ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych przez co chroni organizm przed nadmierną utratą płynów. Wpływa na prawidłową pobudliwość mięśni, przewodzenie bodźców nerwowych i przepuszczalność błon. Wraz z potasem steruje gospodarką wodno-elektrolitową.
☤ Nadmiar:
Podnosi ciśnienie krwi przez nadmierne spożycie soli, co powoduje choroby naczyniowe, cukrzycę, uszkodzenie nerek, problemy z wątrobą, niedoczynność gruczołów żołądkowych, podwyższone stężenie cholesterolu i uczucie zmęczenia.
☤ Źródła:
Naturalne pokarmy. Sól kuchenna, sery, ryby, pieczywo.


☞ Charakterystyka poszczególnych mikroelementów

☣ ŻELAZO (Fe2+, Fe3+)
☤ Własności:
Wchodzi w skład enzymów żelazoporfirynowych, białek: hemoglobiny przenoszącej tlen oraz mioglobiny magazynującej tlen w mięśniach i erytrocytów. Od żelaza zależy działanie enzymów, stan krwinek czerwonych, oddychanie komórkowe, prawidłowe czynności serca, procesy podziału komórek, przemiana hormonalna, rozwój tkanki mięśniowej, stan układu odpornościowego i zaopatrzenie komórek w tlen. Współdziała z takimi pierwiastkami jak kadm, mangan, ołów i cynk.
☤ Niedobór:
Występuje on często u ludzi oraz zwierząt i na ogół powodowany jest niską zawartością przyswajalnych form tego metalu w pożywieniu lub zaburzeniami w procesie jego wchłaniania. Najbardziej wrażliwe są organizmy młode, kobiety – zwłaszcza ciężarne. Objawy niedoboru to: stany osłabienia, duszności, anemia, ograniczenie wzrostu oraz uszkodzenie błon śluzowych związane z upośledzeniem wchłaniania składników pokarmowych.
☤ Nadmiar:
Prowadzi do przewlekłego zatrucia żelazem.
☤ Źródła:
Zapotrzebowanie u kobiet w ciąży jest większe. Występuje w wątróbce, roślinach strączkowych, orzechach, żółtkach jaj, szczypiorku.

☣ MANGAN (Mn2+)
☤ Własności:
Główną funkcją jest aktywowanie enzymów, np. syntezujących mocznik, glikogen, glukozę i inne węglowodany, lipidy łącznie z cholesterolem oraz białka potrzebne w procesie krzepnięcia krwi. Na ogół nie wchodzi w skład tych enzymów. Jest antyutleniaczem. Wchodzi w skład kości i zębów, bierze udział w aktywnym oddychaniu komórkowym, utrzymuje właściwe stężenie cukru we krwi. Warunkuje prawidłowe funkcjonowanie ośrodkowego układu nerwowego. Od niego zależy aktywność płciowa, barwnik włosów, działanie witamin (np. E i B1), funkcjonowanie trzustki, wytwarzanie hormonów oraz kolagenu w tkankach.
☤ Niedobór:
Mogą wystąpić bóle w stawach, brak popędu płciowego, pesymizm, pogorszenie się słuchu, sucha i popękana skóra, szmery w uszach, utrata masy ciała, zmęczenie, zniechęcenie, stany niepokoju. Dolegliwości z tym związane to przede wszystkim cukrzyca, zawroty głowy, ślepota i utrata słuchu.


☤ Źródła:
Całe ziarna zbóż, żółtka jaj, zielone warzywa, orzech, ciemne pieczywo, jagody, herbata, czekolada. Jest słabo wchłaniany w jelicie.

☣ CYNK (Zn2+)
☤ Własności:
Występuje jako składnik różnych enzymów (lub ich aktywator) bierze udział w metabolizmie białek i węglowodanów oraz przypuszczalnie tłuszczy. Jest ważnym składnikiem enzymów trawiennych. Wspomaga system immunologiczny. Bierze udział w magazynowaniu insuliny. Pełni też ważną rolę w funkcjonowaniu układu rozrodczego (zwłaszcza u mężczyzn). Działa odtruwająco. Utrzymuje w równowadze inne pierwiastki śladowe, takie jak mangan, magnez, selen i miedź. Przyspiesza gojenie się ran (zwłaszcza ubytków skóry), poprawia sprawność umysłową oraz chroni plamkę żółtą przed zmianami zwyrodnieniowymi.
☤ Niedobór:
Pierwsze objawy to kurza ślepota, brak popędu płciowego, niedostateczne wykształcenie cech płciowych, choroby skóry, drżenie kończyn, karłowatość, łamliwość paznokci i włosów, przebarwienia skóry i starzenie się jej, podatność na zakażenie, suchość oczu, rozstępy na skórze, stany depresyjne, upośledzenie możliwości ruchowych, upośledzenie smaku, dłuższe gojenie się ran, zaburzenia miesiączkowania, zaburzenia mowy, wzrostu. Ponadto wzrost tolerancji na glukozę, zmiany w gospodarce hormonalnej, cukrzyca.
☤ Nadmiar:
Działa toksycznie. Wywołuje wtórny niedobór miedzi, wymioty i niedokrwistość.
☤ Źródła:
Występuje przede wszystkim w mleku. Ponadto w wątróbce, serach, orzechach, kaszy gryczanej i roślinach strączkowych.

☣ MIEDŹ (Cu2+)
☤ Własności:
Jest składnikiem i aktywatorem enzymów w licznych reakcjach redox, głównie przy tworzeniu czerwonych krwinek, wspomaga tworzenie tkanki łącznej. Niezbędny do syntezy melaniny – pigmentu nadającego skórze kolor. Rozkłada wolne rodniki.
☤ Niedobór:
Upośledzenie wyżej wymienionych procesów.
☤ Źródła:
Orzechy, wątróbka, Rośliny strączkowe, kasza gryczana, jaja, ryby, mąka pszenna z całych ziaren.

☣ KOBALT
☤ Własności:
Jest niezbędny do produkcji czerwonych krwinek, składnik witaminy B12.
☤ Niedobór:
Przeważnie cechuje wegetarian.
☤ Źródła:
Mięso, nabiał, fasola, cebula, kapusta.

☣ MOLIBDEN
☤ Własności:
Wchodzi w skład następujących metaloenzymów: oksydazy ksantynowej, oksydazy aldehydowej, oksydazy siarczynowej, a także innych metaloenzymów biorących udział w metabolizmie białek, tłuszczów i puryn.

☤ Niedobór:
Powodem jest spożywanie gotowych dań do podgrzania i konserw. Objawy to przedwczesne starzenie i impotencja.
☤ Nadmiar:
Może wywoływać objawy niedoboru miedzi oraz wywoływać zaburzenia w metabolizmie wapnia i fosforu w tkance kostnej.
☤ Źródła:
Pełne ziarno, ryż naturalny, nasiona roślin strączkowych, mleko i sery.

☣ CHROM (Cr3+, Cr6+)
☤ Własności:
Wiąże się z kwasami nukleinowymi, spełnia istotną rolę w metabolizmie glukozy, niektórych białek i tłuszczów. Wchodzi w skład enzymów oraz stymuluje aktywność innych. Stabilizuje poziom cukru we krwi, kontroluje poczucie apetytu, obniża poziom cholesterolu, stymuluje działanie insuliny przy wykorzystaniu glukozy.
☤ Niedobór:
Bóle głowy, brak odporności nerwowej, drażliwość, brak wewnętrznej energii, napady nudności, niepokój, nastroje depresyjne, skłonność do alkoholu i słodyczy, nietolerancja na glukozę, utrata masy ciała, zaburzenia w gospodarce białek i lipidów.
☤ Źródła:
Drożdże piwne, wątróbka, groszek.

☣ BAR
☤ Własności:
Działa hamująco na proces mineralizacji kości, stosowany w rentgenologii do prześwietlania żołądka i jelit.
☤ Nadmiar:
Związki baru łatwo rozpuszczalne w wodzie są toksyczne, gdyż wypierają potas i wiążą aniony siarczanowe.

☣ KADM
☤ Własności:
Nie występuje on w organizmie człowieka w chwili narodzin, lecz nagromadza się przez lata. Występuje w nerkach i wątrobie.
☤ Nadmiar:
Bardzo łatwo można go przedawkować. Zatrucie kadmem powoduje zniekształcenie kości i rozrzedzenie ich struktury, zaburzenia wzrostu, niepłodność, nowotwory, narośla skórne. Blokuje też enzymy cyklu Krebsa oraz bezpośrednio uszkadza komórki nerwowe.
☤ Źródła:
Osoby niepalące lepiej przyswajają kadm. Występuje w ziemniakach, marchwi i innych produktach roślinnych.
☣ GLIN (Al3+)
☤ Własności:
Używany w leczeniu chorób wrzodowych. Kumuluje się w tkankach, co wpływa ujemnie na organizm.


☤ Nadmiar:
Zaburzenia procesów metabolicznych związanych z enzymami, przy chorobie nerek gromadzi się w komórkach mózgowych i kościach. Objawy zatrucia to zaparcia, pocenie się, nudności, osłabienie. Jest jednym z czynników wpływających na rozwój choroby Alzheimera.

☣ LIT (Li+)
☤ Własności:
Występuje we wszystkich tkankach. Koncentruje się w emalii zębów i prawdopodobnie przeciwdziała próchnicy. Stosowany jest m. in. w leczeniu depresji.
☤ Nadmiar:
Powoduje działania toksyczne mogące dotyczyć narządów układu nerwowego, sercowo-naczyniowego, pokarmowego, moczowego oraz skóry.
☤ Niedobór:
Zakłóca metabolizm białek i osłabia reprodukcję.
☤ Źródła:
Twarda woda pitna.

☣ STRONT
☤ Własności:
Prawdopodobnie odgrywa rolę w procesach wzrostu kości, ma też zapobiegać próchnicy zębów. Być może ma udział w procesach energetycznych komórek.
☤ Nadmiar:
Ma działanie toksyczne. Powoduje zaburzenia w metabolizmie wapnia, fosforu, miedzi i kobaltu. Może uszkodzić kości oraz szpik kostny.

☣ WANAD
☤ Własności:
Wiąże się z procesami metabolicznymi lipidów, cukrów oraz gospodarką mineralną. Potrzebny do produkcji erytrocytów.
☤ Nadmiar:
Działanie toksyczne. Uszkadza system nerwowy, układ oddechowy i trawienny.

☣ GERMAN
☤ Własności:
Pobierany z pokarmem nie jest szkodliwy. Występuje w nerkach, wątrobie, śledzionie i kościach. Powoduje otłuszczenie wątroby.


Bibliografia:
1. Ville: Biologia
2. Podręcznik WSiP do klasy 2 lo
3. Świat wiedzy
4. Internet
5. J. Daintith Szkolny słownik chemiczny