До металічних макроелементів належать Натрій, Калій, Магній, Кальцій, Ферум.
Натрій
Натрій міститься в клітині виключно у вигляді йонів. Його уміст у людському організмі становить близько \(100\) г, уміст у крові — \(1970\) мг/л, масова частка в кістковій тканині — \(1\) %; у м'язовій — \(0,26\) - \(0,78\) %. Натрій у людському організмі потрібен для того, щоб підтримувати в його клітинах необхідний водно-сольовий баланс, а також нормалізувати функції нирок і нервово-м’язову діяльність, обумовлює нормальний ритм серця, впливає на синтез гормонів, регуляцію кров’яного тиску. Крім цього, він забезпечує збереження в крові мінеральних речовин у розчинному стані. Йони Натрію активізують травні ферменти, затримують воду в організмі, беруть участь у транспортуванні амінокислот і цукрів.
Добова потреба людини в цьому хімічному елементі — близько \(1,0\) - \(1,5\) г — зростає вдвічі за сильного потовиділення.
Нестача Натрію в організмі може призводити до втрати апетиту та смаку, хронічного проносу, судом, спазмів, нервових розладів, шкірних висипок, м'язової слабкості, погіршення пам'яті, частих інфекційних захворювань.
Натрій нетоксичний, однак його надлишок спричиняє спрагу, сприяє розвитку гіпертонічної хвороби, інтенсифікації склеротичних процесів, виникненню хвороб нирок (набряки, камені), тощо.
Калій
Калій міститься в клітині тільки у вигляді йонів. Його вміст у людському організмі становить близько \(140\) г, уміст у крові — \(1620\ \)мг/л, масова частка у кістковій тканині — \(0,21\) %; у м'язовій — \(1,6\) %. Калій часто називають «серцевим» елементом завдяки його участі в процесах скорочення волокон міокарда. Дефіцит цього елемента призводить до ризику розвитку серцевої недостатності, інсульту, небезпечних для життя аритмій. Участь Калію в натрієво-калійному насосі обумовлює також його вплив на м’язову активність, проведення нервового імпульсу по рефлекторній дузі, регулює нервово-м’язову збудливість. Будучи внутрішньоклітинним елементом, Калій знижує набряклість тканин, бере участь у процесах сечовипускання. Нормальна робота нирок, виведення з організму шлаків і токсинів – його заслуга. Необхідний Калій і для підтримки оптимального артеріального тиску. Елемент досить легко всмоктується і виводиться з організму переважно через нирки. Його метаболізм тісно пов’язаний з Натрієм і Магнієм. Натрій – антагоніст Калію. А Магній є каталізатором засвоєння Калію.
Харчові продукти — джерела Калію
Добова потреба людини в Калії становить \(2\) - \(2,7\) г, а за інтелектуального навантаження зростає до \(5\) г.
Нестача Калію може призвести до порушень серцево-судинної діяльності, підвищення рівня холестерину, виникнення загальної слабкості й нервозності, високої утомлюваності та безсоння, м'язової слабкості, судом, спраги й непереносимості цукру, сухості шкіри, вугрового сипу, закрепів.
Надлишок Калію може зумовити порушення серцево-судинної діяльності: м'язову слабкість, сплутане мислення, труднощі з вимовлянням. Токсична доза становить \(6\) г; летальна — \(14\) г. кров’яного тиску та рівня глюкози в корові.
Магній
Магній входить до складу молекули хлорофілу, регулює кальцієві та натрієві канали у мембранах клітин, а отже, і концентрацію цих металів у клітинах. Нормальна робота йонних каналів захищає м’язові клітини і нервові від гіперактивності, підтримує серцевий ритм. Крім цього, магній є важливим для кісток через те, що він є активатором вітаміну \(D\), нестача якого викликає остеопороз та інші захворювання). Він є складником низки ферментів, які беруть участь у вуглеводному та фосфорному обміні, у підтриманні сталої температури тіла, в утворенні білків. Цей хімічний елемент підтримує здорову мінеральну структуру кісток, бере участь у проведенні імпульсу від нервів до м'язів, активує ДНК-полімеразу, підвищує опірність інфекціям. Він стимулює перистальтику кишечнику, сприяє виведенню жовчі та холестерину з центральної нервової системи, знижує її збудливість, посилює процеси гальмування. Магній має антисептичну та судинорозширювальну дію, знижує артеріальний тиск, знімає м'язові спазми, є антистресовим елементом.
Харчові продукти — джерела Магнію
В організмі людини у нормі є близько \(25\) г Магнію, \(50\) - \(60\) % з якого міститься у кістках, а решта — у м’яких тканинах. Менше 1% Магнію міститься у крові — нормальна концентрація становить від \(0,75\) до \(0,95\) ммоль/літр. Людина втрачає близько \(120\) мг Магнію на день із сечею.
Добова потреба людини в Магнії становить \(250\) - \(500\) мг та підвищується під час стресів, у різа атеросклерозу, ішемічної хвороби серця, жовчнокам'яної та гіпертонічної хвороб.
Нестача Магнію може призвести до захворювань кишечника; виникнення дратівливості й порушення емоційного стану; посмикування м'язів, тремтіння рук; м'язових судом, серцевої аритмії, зниження опірності організму; порушення структури кісткової тканини, тощо.
Надлишок Магнію ніяк не позначається на здоровому організмі, однак за хворої печінки може спричинити сонливість, загальмованість, уповільнення пульсу, гіпотонію, параліч і асфіксію.
Кальцій
Кальцій – найпоширеніший макроелемент в організмі людини. Уміст його в людському організмі такий:
- масова частка в тілі людини — близько \(1,4\) %;
- уміст у крові — \(90\) мг/л;
- у кістковій тканині — \(17\) %;
- у м'язовій — \(0,14\) - \(0,07\) %.
Кальцій сприяє відновленню клітин усього організму, оскільки є складником їхніх ядер, клітинних і тканинних рідин, у рослин входить до складу оболонок клітини, забезпечує «злипання» клітин під час утворення тканин. Цей хімічний елемент забезпечує проникність базальних мембран епітелію, потрібен для роботи м'язів і кровотворення, бере участь у регулюванні й порушенні роботи серця, передаванні нервового імпульсу та м'язових скороченнях. Без Кальцію неможливе нормальне зсідання крові. Він забезпечує правильну роботу ендокринних залоз, підвищує стійкість організму до інфекцій, нейтралізує шкідливі для організму кислоти, впливає на засвоєння організмом їжі.
Харчові продукти — джерела Кальцію
Важливо, що Кальцій майже не втрачається під час кулінарного оброблення харчових продуктів, однак здатний «вимиватися» з кісткової тканини. Добова потреба в Кальції становить від \(800\) мг для дітей до \(1,5\) г у дорослих.
Нестача Кальцію може бути причиною важких нервових розладів: судом, підвищеної збудливості; розм'якшення кісток (рахіт), остеопорозу; захворювань паращитоподібної, щитоподібної та надниркових залоз.
Надлишок Кальцію може зумовлювати сечокам'яну хворобу, гіперкальціємію, що супроводжується безпричинною нудотою, спрагою, втратою апетиту, частим сечовипусканням й судомами. Можливе утворення сечових і жовчних каменів, пухлин легень і молочних залоз.
Ферум
Ферум є життєво важливим елементом. У рослин бере участь у синтезі хлорофілу. В організмі людини, як і тварин, Ферум присутній в усіх тканинах. Його загальна маса в організмі людини становить \(4,2\) г, уміст у крові — \(447\) мг/л, входить до складу кришталика та рогівки ока. Близько \(20\) % Феруму в організмі депоновано в печінці, селезінці, кістковому мозку, це його «фізіологічний резерв». Найбільша його частина (приблизно \(3\) грами) зосереджена в еритроцитах. Атоми Феруму займають центральне положення в молекулах гемоглобіну, їм гемоглобін зобов’язаний своїм забарвлення і здатністю приєднувати та відщеплювати кисень. Ферум бере участь у процесі перенесення кисню від легенів до тканин організму. Цей елемент стимулює внутрішньоклітинні процеси обміну, є складником протоплазми і клітинних ядер. Без Феруму неможливе нормальне функціонування імунної системи, адже білок трансферин входить до складу лімфоцитів. Ферум підвищує загальний тонус організму.
Харчові продукти — джерела Феруму
Добова потреба організму у Ферумі становить \(15\) — \(20\) мг. Загальна його кількість потрапляє в організм людини з рослинною їжею та м’ясом. При втраті крові потреба у Ферумі перевищує кількість, яку людина отримує з їжею.
Нестача Феруму в організмі може призвести до стану, який характеризується зменшенням кількості еритроцитів та гемоглобіну крові. Може виникнути анемія, набряки, ослаблення імунної системи, почастішати застудні захворювання. Перевтома, дратівливість, безсоння, головний біль, «мушки» перед очима, оніміння кінцівок, сухість шкіри, ламкість нігтів.
Надлишок Феруму в організмі пов’язаний, передусім, із захворюваннями печінки. Гепатити, як правило, супроводжуються надлишком Феруму. Доведено: надлишок Феруму відіграє істотну роль у розвитку цукрового діабету другого типу. Атеросклероз, хвороби центральної нервової системи, ішемічна хвороба серця в літніх чоловіків.
Металічні макроелементи та їх властивості:
Елемент | Символ | Приблизний вміст | Значення для клітин і організму |
Натрій | Na | 0,10 | Забезпечує проведення нервових імпульсів, обумовлює нормальний ритм серця, підтримує осмотичний тиск у клітині, стимулює синтез гормонів |
Калій | K | 0,25 | Бере участь у серцевих скороченнях, зумовлює проведення нервових імпульсів, активує ферменти білкового синтезу, бере участь у процесах фотосинтезу |
Магній | Mg | 0,07 | Входить до складу молекули хлорофілу, міститься в кістках і зубах, активізує синтез ДНК, енергетичний обмін |
Кальцій | Ca | 2,5 | Входить до складу кісток і зубів, у рослин входить до складу оболонок клітини, активує зсідання крові та скорочення м'язових волокон |
| Ферум | Fe | 0,01 | Входить до складу гемоглобіну, кришталика та рогівки ока, бере участь у синтезі хлорофілу, забезпечує транспортування кисню та вуглекислого газу |
Джерела:
Барна І. Біологія: комплексна підготовка до зовнішнього незалежного оцінювання. — Тернопіль: Підручники і посібники, 2017. — с. 7 - 9.
Підгаєцька І.С. Хімія. 11 клас. — Харків: Вид. група «Основа», 2019. — с. 123-124.
Хімія : (рівень стандарту) : підруч. для 11-го кл. закл. заг. серед, освіти / Ганна Лашевська, Аліна Лашевська. — Київ : Генеза, 2019. — с. 145 - 151.