МИНИСТЕРСТВО СПОРТА И ТУРИЗМА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования
“БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ”
Институт повышения квалификации и переподготовки руководящих работников и специалистов физической культуры, спорта и туризма
Кафедра оздоровительной и адаптивной физической культуры
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
На тему: Общая характеристика химического состава организма. Основные макро- и микроэлементы, входящие в состав организма.
Исполнитель: Змитрук Марина Николаевна
Группа № 15 – 01
Руководитель: к. м. н., доцент Кобзев В. Ф.
Минск 2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Многим химикам известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах текущего столетия немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак, что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены далеко не с единодушным одобрением. Однако, по мере того как разрабатывались всё более точные методы аналитического определения химических элементов, учёные всё больше убеждались в справедливости этих слов.
Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для живого организма. Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствуют питание и потребляемая вода. В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определённом уровне. Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержания находятся в относительном постоянстве.
Предположения некоторых учёных идут еще дальше. Они считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определённую биологическую функцию. Вполне возможно, что эта гипотеза не подтвердится. Однако, по мере того как развиваются исследования в данном направлении, выявляется биологическая роль всё большего числа химических элементов. [2]
Наука не стоит на месте: она динамически развивается, обогащается новыми знаниями и теориями. И то, что еще вчера было лишь догадкой, теорией, завтра становится научно доказанным фактом. Со временем ученые смогут пролить свет и на такой важный вопрос как биологическая роль конкретного химического элемента в организме человека. Ведь свойства многих из них на данном этапе научного развития остаются нераскрытыми.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ
1. Общая характеристика химического состава организма
В различных живых организмах, как было отмечено выше, содержатся почти все известные химические элементы. Правда, одни из них в качестве обязательных обнаруживаются во всех без исключения живых организмах, тогда как другие характерны только для отдельных видов и поэтому в составе живой материи встречаются значительно реже. Любой живой организм в качестве обязательных всегда содержит такие химические элементы, как C, N, H, O, S, P, K, Na, Ca, Mg, Mn, Zn, Fe, Cu, Co. K категории реже встречающихся относятся Mo, B, Cl, I и некоторые другие.
Более 70% массы живых организмов приходится на долю воды. Наблюдается взаимное влияние структурированной в организмах воды на свойства ее молекул и молекул растворенных в ней соединений. В отличие от многих других растворителей вода имеет высокую температуру кипения, замерзания и теплоту испарения. Эти свойства воды обусловлены полярной структурой ее молекул и возникающими между ними водородными связями. В воде каждые 3-4 соседние молекулы объединяются друг с другом водородными связями. Продолжительность жизни этих связей весьма незначительна, они постоянно и быстро возникают и распадаются, что определяет жидкостные свойства воды [3, с. 14].
Содержание воды в разных тканях существенно различается: в ткани кости, не содержащей костного мозга, на ее долю приходится 22,5 %. Содержание воды снижается также при накоплении жира [5, с. 13].
Известно, что организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% – на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород, кислород, в их состав входят также азот, фосфор и сера. В неорганических веществах организма человека обязательно присутствуют 22 химических элемента: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, I, F, Se. Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нём содержится (в граммах): кальция – 1700, калия – 250, натрия – 70, магния – 42, железа – 5, цинка – 3. Учёные договорились, что 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. Конечно, такая градация условна. По ней магний попадает в промежуточную область между макро- и микроэлементами [2].
Таблица 1: Химический состав некоторых органов и тканей, % (по Раппопорту С. М.).
Орган, ткань
Вода
Белки
Липиды
Минеральные вещества
Кожа
58
27
14
0,6
Кости
28
20
25
27
Мышцы
70
22
6
1
Жировая ткань
23
6
71
0,2
Печень
71
22
3
1,4
Мозг
75
11
12
1,4
Большинство биомолекул состоят в основном из углерода, кислорода, водорода и азота (таблица 2). Важным компонентом нуклеиновых кислот и других молекул является фосфат; в ионизированной форме он широко представлен в организме человека. Ключевую роль в многочисленных биологических процессах играет кальций; этот вопрос находится в центре внимания многих современных исследований [5, с. 12].
Таблица 2: Приблизительный элементный состав организма человека (в процентах к сухому весу).
Элемент
%
Элемент
%
Углерод
50
Сера
0,8
Кислород
20
Натрий
0,4
Водород
10
Хлор
0,4
Азот
8,5
Магний
0,1
Кальций
4
Железо
0,01
Фосфор
2,5
Марганец
0,001
Калий
1
Йод
0,00005
2. Жизненно необходимые элементы
Несомненно, время внесёт коррективы в современные представления о числе и биологической роли определённых химических элементов в организме человека. В данной работе мы исходим из того, что уже достоверно известно. Роль макроэлементов, входящих в состав неорганических веществ, очевидна. Например, основное количество кальция и фосфора входит в кости (гидроксофосфат кальция Ca10(PO4)6(OH)22), а хлор в виде соляной кислоты содержится в желудочном соке.
Микроэлементы вошли в отмеченный выше ряд 22 элементов, обязательно присутствующих в организме человека. Примечательно, что большинство из них – металлы, а из металлов больше половины являются d-элементами. Последние в организме образуют координационные соединения со сложными органическими молекулами. Так, установлено, что многие биологические катализаторы – ферменты содержат ионы переходных металлов (d-элементов). Например, известно, что марганец входит в состав 12 различных ферментов, железо – в 70, медь – в 30, а цинк – более чем в 100. Микроэлементы называют жизненно необходимыми, если при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма. Характерным признаком необходимого элемента является колоколообразный вид кривой доза (n) – ответная реакция (R, эффект), что отображено на рисунке:
