Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
По мнению А. П. Виноградова химический состав организма определяется составом окружающей среды. Биосфера содержит 100 млрд тонн живого вещества. Около 50% массы земной коры приходится на кислород, более 25% на кремний. Восемнадцать элементов (О, Si, Al, Fe, Ca. Na, К, Mg, H, Ti, С, Р, N, S, Cl, F, Мn, Ва) составляют 99,8% массы земной коры. Живые организмы принимают активное участие в перераспределении химических элементов в земной коре. Минералы, природные химические вещества, образуются в биосфере в различных количествах, благодаря деятельности живых веществ. Изменения, происходящие в верхних слоях земной коры, влияют на химический состав живых организмов. В организме можно обнаружить почти все элементы, которые есть в земной коре и морской воде. Пути поступления элементов в организм разнообразны. Согласно биогеохимической теории Вернадского существует «биогенная миграция атомов» по цепочке воздух-> почва -> вода -> пища -> человек, в результате которой практически все элементы, окружающие человека во внешней среде, в большей или меньшей степени проникают внутрь организма. Элементы, жизненно необходимые организму, называют биогенными элементами.
Биогенные элементы, содержание которых превышает 0,01% от массы тела, относят к макроэлементам. К ним отнесены 12 элементов: органогены, составляющие 99,99% живого субстрата – это углерод, водород, кислород, азот, фосфор, кальций (С, Н, О, N, Р, Ca) и олигобиогенные элементы (элементы электролитного фона): К, Na, Mg, Fe, Сl, S, их cодержание колеблется от 0,1 до 1%.
Биогенные элементы, суммарное содержание которых составляет величину порядка 0,01%, относят к микроэлементам. Содержание каждого из них (10-3 – 10-5%). Большинство этих микроэлементов содержится в основном в тканях печени. Это депо микроэлементов. Некоторые микроэлементы проявляют сродство к определенным тканям ( йод - к щитовидной железе, фтор - к эмали зубов, цинк - к поджелудочной железе, молибден - к почкам и т.д.).
Элементы, содержание которых меньше чем 10-5%, относят к ультрамикроэлементам. Данные о количестве и биологической роли многих элементов невыяснены до конца.
Некоторые из них постоянно содержатся в организме животных и человека: Ga, Ti, F, Al, As, Cr, Ni, Se, Ge, Sn и другие. Биологическая роль их мало выяснена. Их относят к условно биогенным элементам. Другие примесные элементы (Те, Sc, In, W, Re и другие) обнаружены в организме человека и животных, и данные об их количестве и биологической роли не выяснены. Примесные элементы также делят на аккумулирующиеся (Hg, Pb, Cd) и не аккумулирующиеся (Al, Ag, Go, Ti, F). Известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак: «В каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы периодической системы». Если согласиться, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то тем более это должно быть справедливо для живого организма.
Все живые организмы имеют тесный контакт с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствует питание и потребляемая вода. Организм состоит из воды на 60%, 34% приходится на органические вещества и 6% на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются С, Н, О. В их состав входят также N, P, S. В составе неорганических веществ обязательно присутствуют 15 химических элемента (смотрите таблицу 10.1.). Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нём содержится (в граммах): Са - 1700, К - 250, Na –70, Mg - 42, Fe - 5, Zn - 3. На долю металлов приходится 2,1 кг.
Таблица 10.1.
Суточное поступление химических элементов в организм человека
| Химический элемент | Суточное потребление, в мг | |
| Взрослые | Дети | |
| Калий | 2000-5500 | |
| Натрий | 1100-3300 | |
| Кальций | 800-1200 | |
| Магний | 300-400 | |
| Цинк | ||
| Железо | 10-15 | |
| Марганец | 2-5 | 1,3 |
| Медь | 1,5-3,0 | 1,0 |
| Титан | 0,85 | 0,06 |
| Молибден | 0,075-0,250 | - |
| Хром | 0,05-0,20 | 0,04 |
| Кобальт | Около 0,2 витамин B12 | 0,001 |
| Хлор | ||
| РО43- | 800-1200 | |
| SO42- | – | |
| Йод | 0,15 | 0,07 |
| Селен | 0,05-0, 07 | – |
| Фтор | 1,5-4,0 | 0, 6 |
Столько же химических элементов должно выводиться, поскольку их содержание в организме находится в относительном постоянстве.
При недостаточном поступлении элемента в организм наносится существенный ущерб росту и развитию организма. Это объясняется снижением активности ферментов, в состав которых входит элемент. При повышении дозы этого элемента ответная реакция организма возрастает, достигает нормы (биотическая концентрация элемента).
Дальнейшее увеличение дозы приводит к снижению функционирования вследствие токсического действия избытка элемента вплоть до летального исхода. Дефицит и избыток биогенного элемента наносит вред организму. Все живые организмы реагируют на недостаток и избыток или неблагоприятное соотношение элементов. Характерным признаком жизненной необходимости элемента является колоколообразный характер кривой, построенной в координатах: ответная реакция организма (R) - доза элемента (Д). Чем больше ширина плато, тем меньше токсичность элемента (рис. 10.1.).
Рис.10.1. Признаком жизненной необходимости элемента, построенной в координатах: ответная реакция организма (R) - доза элемента (Д).
Биогенность 30 химических элементов установлена. Но часть химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева для живх организмов проявляет токсические свойства. Токсичные элементы (тяжелые металлы) – это химические элементы, оказывающие отрицательное влияние на живые организмы, которое проявляется только при достижении некоторой концентрации, определяемой природой организма.
Многие тяжелые металлы проявляют высокую токсичность в следовых количествах и концентрируются в живых организмах. В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся в природной среде процессам разложения, металлы способны лишь перераспределяться между природными средами.
Поступление тяжелых металлов в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Техногенная доля меди и цинка в атмосфере составляет примерно 75%, кадмия и ртути – 50% , никеля – 30%, кобальта – 10%. Наиболее высокая эмиссия в атмосферу характерна для свинца. По различным оценкам она составляет от 50 до 80%. Главными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в объекты биосферы являются предприятия по добыче и производству цветных металлов и сплавов, нефтепереработка, автомобильный транспорт, химическая промышленность, сельское хозяйство и др.
В результате воздействия загрязненной окружающей среды, а также при нарушении технологической обработки или условий хранения в пищевых продуктах могут появиться токсичные химические элементы, которые чрезвычайно токсичны даже в микроскопических дозах. Поэтому важной задачей является постоянный контроль пищевого сырья и готовой продукции, для того, чтобы обеспечить выпуск безвредных для здоровья продуктов питания.
Дозы токсичных металлов обозначены в международных требованиях, предъявляемых к пищевым продуктам объединенной комиссией ФАО (Продовольственная организация ООН) и ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), в документе под названием «Кодекс алиментариус». В соответствии с этим документом наиболее важными в гигиеническом контроле пищевых продуктов являются восемь элементов – ртуть,свинец, кадмий, мышьяк, медь, цинк, олово и железо.
Накопление химических элементов во внутренних органах человека приводит к развитию различных заболеваний. Больше всего в организме человека накапливаются кадмий, хром – в почках; медь – в желудочно-кишечном тракте; ртуть – в центральной нервной системе; цинк – в желудке, двигательном аппарате; мышьяк – в почках, печени, легких, сердечно-сосудистой системе; селен – в кишечнике, печени, почках; бериллий – в органах кроветворения, нервной системе. Наибольшую опасность среди всех перечисленных элементов представляют ртуть, свинец и кадмий. И даже если тяжелые металлы не являются основной причиной каких-либо заболеваний, они, наряду с другими токсинами, могут быть сопутствующим фактором, вызывающим лавину эффектов, приводящих к расстройству иммунной системы индивида. Спровоцированная металлами иммунная недостаточность может просто давать возможность одному из вирусов остаться активным или неконтролируемым. Корь, вирусы-невидимки, герпес или другой вирус, так же как и дрожжи получают прочного союзника в лице тяжелых металлов. Более того, это может заставить иммунную систему направить свои усилия по ложному руслу. Отравленная токсинами ртути иммунная система может спровоцировать борьбу против ни в чем неповинных пыльцы, пыли или продуктов питания в форме сильной аллергии, игнорируя при этом болезнетворные организмы, с которыми ей следовало бы вести борьбу. Токсичные металлы могут также способствовать укреплению и стимулированию дрожжевых и бактериальных проблем. Некоторые люди попросту не могут справиться с брожением в организме, пока не очистятся от металлов. После этого дрожжи как будто исчезают. То же касается попыток избавиться от многих пищевых проблем.
Для большинства продуктов питания установлены ПДК токсичных элементов, к детским и диетическим продуктам предъявляются более жесткие требования. ПДК некоторых тяжелых металлов в продуктах питания приведены в таблице 10.2..
Тяжелые металлы в почвах находятся в зависимости от их физико-химических свойств в различных состояниях и в связи с этим ведут себя по-разному. Так, соединения кадмия до 70% связываются с почвенными химическими комплексами, доступными для усвоения растениями. Иначе ведут себя в почвах соединения никеля. Значительные их количества аккумулируются в илистых, богатых гумусом почвах. Свинец и его соединения активно поглощаются биомассой, а соединения ртути более подвижны в кислых почвах с невысоким содержанием гумуса.
