Макроэлементы

Макроэлементы – неорганические вещества, которые находятся в клетках живых организмов в больших количествах. Именно макроэлементы были изначально выявлены учеными в крови, лимфе и прочих жидкостях млекопитающих. Вместе с ними исследователям удалось выявить микро- и ультрамикроэлементы, которые не менее важны для жизнедеятельности.

Сложные опыты позволили понять, как взаимодействуют вещества между собой и какое влияние оказывают они и их совокупности на живые организмы. Наиболее просто увидеть признаки нехватки или избытка макроэлементов на огородных растениях, ведь цикл их жизни намного короче, чем жизнь млекопитающего.

Человек, испытывающий недостаток или избыток веществ на протяжении длительного времени, страдает не менее сильно. Вследствие нарушения гармонии люди не только теряют здоровье и внешнюю привлекательность, но и рано стареют на клеточном уровне.

Что такое макроэлементы?

Макроэлементы (следуя определению из курса биологии) – это важнейшие вещества неорганического происхождения, которые находятся в клетках живых организмов. Попадают они туда извне, ведь организмы не умеют воспроизводить их самостоятельно, как, например, некоторые витамины.

Макроэлементы люди часто называют минералами. Хотя на самом деле далеко не все вещества имеют структуру камня. Всего наукой выделено одиннадцать веществ, причисленных к этой группе. Среди них есть как металлы, так и газы. К макроэлементам, согласно классификации таблицы Менделеева, преимущественно относятся щелочные и щелочно-земельные металлы.

Чем макроэлементы отличаются от микроэлементов? Количеством, которое находится в клетках живого организма. Макрочастички являются строительным материалом, а их микро-соседи помогают поддерживать общее равновесие и вместе с витаминами обеспечивают нормальное накопление и распределение запасов.

макроэлементы в виде шариков

Полный список и основные характеристики свойств

Полный список и основные характеристики свойств макроэлементов представлен в таблице ниже.

Название макронутриента

Буквенное обозначение (латиница)

Свойства и характеристики

Калий

K

Твердое вещество. В природе встречается в виде мягкого металла. Легко рассыпается и растворяется в воде, не образуя при этом видимого невооруженным глазом осадка.

Кальций

Ca

Твердое вещество. Легко вступает в химические реакции, поэтому найти его в природе в чистом виде без примесей невозможно. Является одним из наиболее распространенных химических элементов и обнаруживается в земной коре. © https://ydoo.info/makroelementy.htmlВ организме человека на долю вещества приходится около двух процентов от общего числа минералов.

Магний

Mg

Твердое вещество. Металл, легко поддающийся нагреванию. В естественном виде кусочки вещества имеют серебристый оттенок. В природе находится преимущественно в виде солей. В человеческий организм поступает в растворах.

Кислород

O

Газ. Не имеет цвета и запаха. Легко воспламеняется и отдает энергию. Является составной частью воды – основного источника жизни человека, животных и растений. Именно в воде попадает в клетки организмов и помогает поддерживать в них баланс.

Углерод

C

Вещество не стойкое и в природе существует в нескольких формах. Ученые выделяют углерод аморфный и кристаллический. Наиболее известные вещества, в составе которых находится углерод, – это алмаз и графит. В соединении с  кислородом образует углекислый газ – продукт, образующийся в процессе жизнедеятельности клеток теплокровных организмов. Круговорот веществ в природе устроен так, что растения «забирают» и утилизируют углерод.

Водород

H

Газ. Как и кислород, не имеет запаха. Вещество прозрачное. Присутствует в воде и воздухе, кроме того, ученые определили то, что именно водород является основным материалом во Вселенной.

Азот

N

Газообразное вещество, но только при нормальных условиях. Азот является составной частью аммиака, а в жидком состоянии имеет способности замораживать клетки.

Натрий

Na

Твердое вещество. Данное вещество очень активно, поэтому легко вступает в реакции. Наиболее известный всем источник натрия – каменная соль. В природе также встречается в составе полевых шпатов.

Сера

S

Порошкообразное вещество. Минерал имеет неприятный запах, но последний выделяется только при проведении реакций. По внешнему виду сера напоминает пчелиный воск. Макроэлемент поступает в организм в виде солей и их производных – кислот.

Фосфор

P

Твердое вещество. Широко распространено в природе, так как минерал проявляет высокую химическую активность и легко соединяется с прочими веществами. В организм человека поступает в ионной форме.

Хлор

Cl

Газ. При нормальных условиях вещество ядовито, так как действует паралитически на клетки живых организмов. Легко вступает в реакции и образует соли под названием хлориды. Именно в таком виде поступает с пищей в желудок человека.

Многие характеристики макроэлементов по сей день остаются неизученными. Новые данные исследователи получают каждый день, благодаря чему удается выяснить работу веществ в клетках живых организмов более детально.

макроэлементы в виде кубиков с номером

Классификация

Классифицировать все макронутриенты можно по такому признаку, как биогенность (органогенность). Этот научный термин на простом и понятном языке отождествляется со словом «содержание».

Наиболее значимыми веществами (имеющими наибольший удельный вес) в клетках живого организма являются 4 газа:

  1. кислород;
  2. углерод;
  3. водород;
  4. азот.

Если совокупность всех вышеперечисленных веществ принять за единицу, то примерные концентрации их в организме человека составят пропорцию 64:18:10:8 соответственно.

К прочим макроэлементам, входящим в состав абсолютно всех живых клеток, относятся:

  • магний;
  • натрий;
  • хлор;
  • фосфор;
  • сера;
  • кальций;
  • калий.

Из перечисленных выше больше всего ученым удалось выявить в клетках ионов кальция и фосфора, а меньше всего обнаружено магния. Вес абсолютно всех макроэлементов в организме человека выражается в граммах, тогда как вес микро- и ультрамикроэлементов считается в миллиграммах и микрограммах.

Следует сказать о том, что некоторое время к макроэлементам относили и железо, но в настоящее время вещество причисляют к микроэлементам. В некоторых источниках в перечень наиболее значимых по критерию биогенности входят не 4, а 6 веществ. К уже описанной группе причисляют серу и фосфор. Данное разделение актуально по причине того, что фосфор является составной частью скелета, а сера чрезвычайно важна для воспроизводства аминокислот.

Все макро- и микроэлементы в организме здорового человека находятся в сбалансированном количестве, а любое отклонение от нормальных значений в большую или меньшую сторону оказывает неблагоприятное влияние на здоровье человека.

химические элементы

Роль в человеческом организме

Роль макроэлементов в человеческом организме сводится к обеспечению главных процессов жизнедеятельности:

  • дыхания;
  • кроветворения;
  • поддержания целостности покровов и костных тканей.

Более подробно роль всех макроэлементов в организмах теплокровных животных и людей описана в таблице:

Название макронутриента

Характеристики и основная работа в организме человека

Калий

Обнаруживается в клетках крови и головного мозга. Участвует в работе ЦНС, поддерживает кислотно-щелочной баланс организма, важен и необходим в образовании электролитов.

Кальций

Наибольшее количество его содержится в костной ткани. Именно кальций отвечает за крепость костей и правильную работу опорно-двигательного аппарата.

Магний

Обнаруживается в нервных клетках. Именно магний позволяет оптимизировать проводимость и отвечает за правильную передачу сигналов из головного мозга к прочим системам и органам.

Кислород

Необходим для дыхания клеток и поддержания водного баланса в организме. По подсчетам ученых, в человеческом организме кислород является одним из наиболее потребляемых и расходуемых веществ.

Углерод

Является побочным продуктом, образуемым в процессе дыхания. Вступает в сложные реакции с другими неорганическими веществами и участвует в делении клеток.

Водород

В организм человека попадает с водой и из воздуха. Сам по себе не имеет ценности для клеток, но благодаря тому, что вещество вступает в реакции с прочими жизненно необходимыми веществами, образуются сложные органические соединения, такие как белки, жиры и углеводы. Кроме того, вещество участвует в образовании рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот, являющихся источниками генной информации.

Азот

Содержится во всех без исключения гормонах, а также обнаруживается в белках и аминокислотах. Сам по себе азот не имеет биологической ценности, но благодаря способности быстро образовывать крепкие связи выполняет множество защитных функций. Вещество защищает от разрушения красные кровяные тельца – основной «транспорт» для кислорода.

Натрий

Вещество является составной частью электролита – основного раствора в клетках. Соли натрия удерживают воду, чем защищают клетки от обезвоживания. Также вещество в виде макроэлемента помогает правильно передавать сигналы от головного мозга к мышцам.

Сера

Обнаружена в двух разных аминокислотах, способных создать протеины – основу жизнедеятельности организма.

Фосфор

В большей мере вещество сконцентрировано в костной ткани. Вступает в стойкие взаимосвязи с кальцием и способствует поддержанию скелета в «рабочем» состоянии.

Хлор

В большом количестве хлор содержится в соляной кислоте. Благодаря этой жидкости, находящейся в желудке, человек и теплокровные животные имеют возможность переваривать пищу любого происхождения.

Все вышеописанные вещества в определенном количестве присутствуют в тканях. В случае, когда уменьшается поступление их извне, организм высвобождает макроэлементы, нарушая работу слаженной системы. В том случае, когда возникает избыточное поступление веществ, все сверхнормативное количество накапливается клетками. Это тоже плохо, а для полноценной и правильной работы организма необходимо поддерживать сбалансированное количество макроэлементов.

макроэлементы для организма человека

Суточная норма

Суточная норма потребления макроэлементов в организме человека должна быть такой, чтобы ею можно было восполнить израсходованные вещества в полном объеме. Значение показателей зависит от:

  • возраста;
  • роста;
  • массы тела;
  • образа жизни человека;
  • физической активности;
  • рода занятий.

На количество необходимых макроэлементов оказывают влияние также хронические заболевания, к которым относят не только сахарный диабет, сердечную и почечную недостаточности, гормональный дисбаланс, но и вредные привычки, по определению отнесенные к болезням – алкоголизм и табакокурение.

С примерной суточной потребностью в макроэлементах можно ознакомиться в таблице ниже. Все данные приведены на основе исследований отечественных ученых нынешнего времени. Представления ученых стран Европы, США и прочих могут отличаться от приведенных значений.

В отдельной графе указано усредненное количество основных веществ, находящихся в организме человека «в запасе».

Название макронутриента

Количество в организме взрослого человека средних параметров

Дети от рождения до 14 лет

Подростки в период полового созревания

Взрослые независимо от пола

Калий

120 г

400 мг

1500 мг

2,5 г

Кальций

1000 г

400 мг

1200 мг

1000 мг

Магний

25 г

80 мг

250 мг

400 мг

Кислород

Нет информации.

Не нормируется.

Не нормируется.

Не нормируется.

Углерод

Нет информации.

Не нормируется.

Не нормируется.

Не нормируется.

Водород

Нет информации.

Не нормируется.

Не нормируется.

Не нормируется.

Азот

60 г (в белке)

10 г

15 г

20 г

Натрий

200 г

280 мг

1,3 г

1,3 г

Сера

140 г

4 г

4 г

5 г

Фосфор

700 г

300 мг

500 мг

1200 мг

Хлор

60 г

300 мг

1900 мг

2300 мг

В некоторых макроэлементах, таких как кальций и фосфор, нуждаются женщины. Это связано с репродуктивной функцией, беременностью и лактацией, а также некоторыми возрастными особенностями функционирования организма в климактерический и постклимактерический периоды. В дополнительных источниках кальция нуждаются люди, страдающие заболеваниями, связанными с невозможностью восприятия и правильного распределения полученного макроэлемента.

Недостаток или избыток макроэлементов в организме человека можно выявить, сдав кровь на анализ. При помощи специального и довольно сложного разложения плазмы крови, которое называют спектральным анализом, лаборанты выявляют процентное соотношение веществ. После того, как полученные данные будут сравнены с нормативными значениями, можно сделать вывод о дефиците или профиците веществ.

В отличие от микроэлементов, нарушение в усваиваемости и насыщаемости организма макроэлементами можно выявить и по анализу мочи. Потеря кальция костной тканью или излишнее насыщение клеток солями, содержащими фосфор, легко определяется в обычной лаборатории, которая есть почти при всех поликлиниках и больницах.

полезные продукты в капсуле

Перечень источников, в которых содержатся макроэлементы

Перечень источников, в которых содержатся макроэлементы, невозможно поместить в одну статью, потому что макрочастички есть во всех:

  • овощах,
  • фруктах,
  • ягодах,

а также в:

  • мясе;
  • рыбе;
  • яйцах;
  • молоке и продуктах из него;
  • пряных и ароматических травах;
  • продуктах пчеловодства.

Искусственно сбалансированные комплексы также могут быть источниками макроэлементов. Некоторые вещества используют в фармацевтической промышленности для изготовления лекарственных препаратов в виде:

  • таблеток;
  • легкорастворимых порошков;
  • капель;
  • растворов в ампулах (для уколов или перорального употребления).

В таблице ниже приведены продукты, употребляя которые, человек может восполнить израсходованные организмом макроэлементы.

Название макронутриента

Растительная пища

(фрукты, овощи, злаки, бобовые)

Животная пища (мясо, рыба, молоко и прочее)

Прочие продукты (в том числе пищевые добавки и готовые к употреблению сладости)

Калий

Сухофрукты (курага, изюм, чернослив), свежие бананы, картофель, горох, чечевица, бобы, соя.

Молоко, яйца куриные и прочие, говядина, куриное мясо, минтай, скумбрия и прочая рыба.

Пивные дрожжи.

Кальций

Пшеничные и ржаные отруби, овсянка, капуста белокочанная, брюссельская, яблоки, курага, лук, фасоль, кольраби, лесные и грецкие орехи, арахис.

Молоко и кисломолочные продукты, сыр, сливочное масло.

Дополнительно обогащенные продукты, а также мед и продукты пчеловодства.

Магний

Пшеница, овес, рожь, ячмень, капуста савойская, огурцы, кабачки, чернослив, сушеные манго, бананы, какао-бобы.

Говяжья печень, сердце, субпродукты.

Чай, кофе, шоколад.

Кислород

Не выявлен в пище в чистом виде.

Не выявлен в пище в чистом виде.

 

Углерод

Во всех продуктах.

Во всех продуктах.

Питьевая (пищевая) сода.

Водород

Все продукты.

Все продукты.

Вода.

Азот

Все продукты, содержащие растительный белок.

Все продукты.

Разрыхлитель (аммоний).

Натрий

Соленые огурцы и прочие соления, маслины, оливковое масло, кукуруза консервированная, листовая зелень, шпинат.

Все белковые продукты.

Минеральная вода.

Сера

Репчатый лук, порей, чеснок, капуста, крыжовник, яблоки, фасоль, горох, гречневая крупа, семена кунжута.

Куриное мясо, свинина, жирная рыба, сыр, сметана, брынза, яйца куриные и перепелиные.

Минеральная вода.

Фосфор

Фасоль, лесные орехи, арахис, свежая капуста, огурцы, помидоры, баклажаны, ламинария (морская капуста).

Морская рыба, морепродукты (кальмары, омары, устрицы, мидии, осьминоги, рапаны), ракообразные.

 

Хлор

Ржаная мука, свекла, черный хлеб, соленые и маринованные грибы.

Все белковые продукты.

Солод, соль поваренная и морская.

Питательные свойства всех вышеназванных продуктов наиболее выражены в сыром виде. При варке, жарке или иной термической обработке ценность продуктов меняется. Именно поэтому для того, чтобы восполнить физиологические потребности в макроэлементах, важно понимать, как меняется состав, после чего грамотно корректировать количество пищи.

Кроме всего этого, на качественный состав лакомств влияет и то, в какой посуде приготовлено блюдо или напиток. Например, натуральный черный кофе неспроста заваривают в посуде из меди, а в алюминиевых кастрюлях не готовят блюда с помидорами.

макроэлементы в продуктах питания

Признаки и симптомы недостатка или избытка

Признаки и симптомы недостатка или избытка макроэлементов в человеческом организме перечислены в таблице.

Название макронутриента

Нехватка (недостаток, дефицит)

Избыток (превышение, профицит)

Калий

Судороги, паралич вследствие нарушения передачи информации нервными волокнами, сердечная недостаточность, заболевания костной ткани.

Почечная недостаточность, нестабильное психическое состояние, потливость, потеря воды вследствие частого мочеиспускания.

Кальций

Разрушение косной ткани, болезни суставов, слабость зубной эмали и кровоточивость слизистых, ломкость волос, расслоение ногтевых пластин, шаткость походки, искривление позвоночника.

Затвердевание костей, раннее зарастание родничка у детей, невозможность родов естественным путем, артроз.

Магний

Покалывание в конечностях, нарушение кровообращения, гипертония, вегето-сосудистая дистония, остеохондроз, нарушение психического состояния.

Вялость, апатия, нарушение сна, головные боли, понос.

Кислород

Кислородное голодание, асфиксия, нарушение тканевого дыхания, слабая мозговая деятельность, гипоксия плода, головокружение, учащенный ритм сердца.

Кислородное отравление вследствие ускоренного процесса окисления.

Углерод

Не выявлено.

Не выявлено.

Водород

Научно не доказано, хотя нехватка воды в организме может привести к гибели клеток.

Отек сердечной мышцы, почечная недостаточность.

Азот

Не выявлен для чистого вещества. А вот малое количество белка вызывает общее голодание организма.

Болезни печени и почек, обнаружение белка в моче, отсутствие аппетита, головокружение, позывы к рвоте, боли в эпигастральной области.

Натрий

Отмечается редко, так как вещество поступает из всех продуктов питания и воды.

Отеки, почечная недостаточность, нарушение водного баланса, сухость во рту, жажда.

Сера

Сердечные боли, сухость волос, наросты на ногтях, сильная боль в желудке, запоры и нерегулярный стул, цирроз печени.

Понижение уровня гемоглобина в крови, сыпь, потеря концентрации внимания, беспричинное похудение, рвота, пожелтение склер.

Фосфор

Мышечная слабость, ломкость костей, боль в суставах, рахит у детей, дрожание рук, снижение сопротивляемости инфекционным заболеваниям.

Образование камней в почках, расслоение костей вследствие вытеснения кальция, расстройство пищеварения.

Хлор

Гастриты с пониженной кислотностью, рак желудка.

Гастриты с повышенной кислотностью желудочного сока, язва двенадцатиперстной кишки и желудка, расстройство пищеварения, геморрой.

Для усвоения макроэлементов организм должен получать сбалансированное питание. В регионах со сложной экологической обстановкой и загрязненным воздухом всем людям необходимо корректировать в рационе количество йода, фтора и употреблять больше витаминов. Забота о своем здоровье даст необходимый результат только тогда, когда питание будет сбалансированным на протяжении длительного времени.

макроэлемент магний и таблица Менделеева

Причины нарушения баланса макроэлементов

Причины нарушения баланса макроэлементов сводятся к нарушению усваиваемости веществ из пищи. Чаще всего это связано с аутоиммунными заболеваниями, хотя некоторые отклонения могут быть следствием ранее перенесенных:

  • вирусных заболеваний;
  • бактериальных инфекций.

Нарушение баланса макронутриентов в организме человека может быть также вызвано особенностями работы организма. Врожденные заболевания, такие как:

  • почечная недостаточность,
  • нарушения углеводного или белкового обмена,

могут стать причиной того, что минералы будут усваиваться не полностью или, наоборот, сверх нормы.

Важно отметить и тот факт, что растения, выращенные на загрязненной почве, вместе с полезными и необходимыми веществами «обогащают» клетки солями тяжелых металлов. Именно поэтому грибы, собранные вне теплиц и отдаленных от мегаполисов лесных массивов, кушать не рекомендуется.

Растения, получившие слишком много удобрений, также могут быть причиной нарушения баланса макроэлементов. Это неоднократно доказано специалистами многих отраслей в процессе изучения свойств веществ и их взаимодействия при работе, а также наличием в природе синергистов и антагонистов.

банан и яблоко на весах

В заключение статьи о макроэлементах следует сказать о том, что нет одного самого важного вещества, и только сбалансированное и своевременное питание, отсутствие вредных привычек и здоровый образ жизни помогут организму сохранить молодость.

Смотрите также