Мікроелементи

Мікроелементи – одна з основних груп поживних речовин, життєво необхідних для здоров’я людини. У цій статті подано огляд мікроелементів, їх функцій та наслідків надмірного або надлишкового вживання.

На основі доказів Ця стаття заснована на наукових доказах, написаних експертами та перевірених фактами. Ми дивимось на обидві сторони суперечки і прагнемо бути об’єктивними, неупередженими та чесними.

Останнє оновлення 9 грудень 2022 р. та останній огляд експерта 24 вересень 2021 р.

Мікроелементи – одна з основних груп поживних речовин, необхідних вашому організму. Вони містять вітаміни і мінерали.

Вітаміни необхідні для виробництва енергії, імунної функції, згортання крові та інших функцій. Тим часом мінерали відіграють важливу роль у зростанні, здоров’ї кісток, балансі рідини та ряді інших процесів.

У цій статті подається детальний огляд мікроелементів, їх функцій та наслідків надмірного споживання або дефіциту.

Що таке мікроелементи?

Термін мікроелементи використовується для опису вітамінів і мінералів загалом.

З іншого боку, макроелементи включають білки, жири та вуглеводи.

Ваше тіло потребує меншої кількості мікроелементів щодо макроелементів. Ось чому вони позначені як «мікро».”

Люди повинні отримувати мікроелементи з їжею, оскільки ваше тіло не може виробляти вітаміни та мінерали – здебільшого. Ось чому їх також називають основними поживними речовинами.

Вітаміни – це органічні сполуки, вироблені рослинами та тваринами, які можуть розщеплюватися теплом, кислотою або повітрям. З іншого боку, мінерали є неорганічними, існують у ґрунті або воді і не піддаються розщепленню.

Під час їжі ви споживаєте вітаміни, створені рослинами та тваринами, або мінерали, які вони засвоювали.

Вміст мікроелементів у кожному харчовому продукті різний, тому краще вживати різноманітні продукти, щоб отримати достатню кількість вітамінів і мінералів.

Адекватне споживання всіх мікроелементів необхідне для оптимального здоров’я, оскільки кожен вітамін і мінерал відіграють певну роль у вашому організмі.

Вітаміни та мінерали життєво необхідні для росту, імунної функції, розвитку мозку та багатьох інших важливих функцій.

Залежно від їх функцій, деякі мікроелементи також відіграють роль у профілактиці та боротьбі з хворобами.

Резюме: Мікроелементи включають вітаміни та мінерали. Вони мають вирішальне значення для кількох важливих функцій вашого організму і повинні споживатися з їжею.

Види та функції мікроелементів

Вітаміни та мінерали можна розділити на чотири категорії: водорозчинні вітаміни, жиророзчинні вітаміни, макромінерали та мікроелементи.

Незалежно від типу, вітаміни та мінерали однаково засвоюються організмом і взаємодіють у багатьох процесах.

Водорозчинні вітаміни

Більшість вітамінів розчиняються у воді і тому відомі як водорозчинні. Вони не легко зберігаються у вашому тілі і вимиваються з сечею при надмірному споживанні.

Хоча кожен водорозчинний вітамін має унікальну роль, його функції пов’язані між собою.

Наприклад, більшість вітамінів групи В діють як коферменти, які допомагають запускати важливі хімічні реакції. Багато цих реакцій необхідні для виробництва енергії.

Водорозчинні вітаміни-з деякими їх функціями-є:

• Вітамін В1 (тіамін): допомагає перетворювати поживні речовини в енергію.
• Вітамін В2 (рибофлавін): необхідний для виробництва енергії, функціонування клітин і метаболізму жирів.
• Вітамін В3 (ніацин): стимулює виробництво енергії з їжі.
• Вітамін В5 (пантотенова кислота): необхідний для синтезу жирних кислот.
• Вітамін В6 (піридоксин): допомагає організму вивільняти цукор з накопичених вуглеводів для отримання енергії та створення еритроцитів.
• Вітамін В7 (біотин): відіграє роль у метаболізмі жирних кислот, амінокислот і глюкози.
• Вітамін В9 (фолієва кислота): Важливо для правильного поділу клітин.
• Вітамін В12 (кобаламін): необхідний для утворення еритроцитів, правильної роботи нервової системи та мозку.
• Вітамін С (аскорбінова кислота): необхідний для створення нейромедіаторів та колагену, основного білка вашої шкіри.

Як бачите, водорозчинні вітаміни відіграють важливу роль у виробленні енергії, але також виконують ряд інших функцій.

Оскільки ці вітаміни не зберігаються у вашому організмі, важливо отримувати їх достатньо з їжею.

Джерела та рекомендовані дієтичні норми або адекватне споживання водорозчинних вітамінів є:

• Джерела вітаміну В1 (тіаміну): цільнозернові, м’ясо, риба – (1,1–1,2 мг)
• Джерела вітаміну В2 (рибофлавін): м’ясо органу, яйця, молоко – (1,1–1,3 мг)
• Джерела вітаміну В3 (ніацин): м’ясо, лосось, зелень, квасоля – (14–16 мг)
• Джерела вітаміну В5 (пантотенова кислота): м’ясо органічне, гриби, тунець, авокадо – (5 мг)
• Джерела вітаміну В6 (піридоксин): риба, молоко, морква, картопля – (1,3 мг)
• Джерела вітаміну В7 (біотин): яйця, мигдаль, шпинат, солодка картопля – (30 мкг)
• Джерела вітаміну В9 (фолієва кислота): яловичина, печінка, чорноокий горох, шпинат, спаржа – (400 мг)
• Джерела вітаміну В12 (кобаламін): молюски, риба, м’ясо – (2,4 мкг)
• Джерела вітаміну С (аскорбінова кислота): цитрусові, болгарський перець, брюссельська капуста – (75–90 мг)

Жиророзчинні вітаміни

Жиророзчинні вітаміни не розчиняються у воді.

Вони найкраще засвоюються при споживанні разом з джерелом жиру. Після вживання жиророзчинні вітаміни зберігаються у печінці та жирових тканинах для подальшого використання.

Назви та функції жиророзчинних вітамінів такі:

• Вітамін А.: Необхідний для правильного зору та роботи органів.
• Вітамін D.: Сприяє правильній імунній функції та сприяє засвоєнню кальцію та росту кісток.
• Вітамін Е: сприяє імунній функції і діє як антиоксидант, що захищає клітини від пошкодження.
• Вітамін К.: Необхідний для згортання крові та правильного розвитку кісток.

Джерелами та рекомендованим споживанням жиророзчинних вітамінів є:

• Джерела вітаміну А.: Ретинол (печінка, молочні продукти, риба), каротиноїди (солодка картопля, морква, шпинат) – (700-900 мкг)
• Джерела вітаміну D.: Сонячне світло, риб’ячий жир, молоко – (600–800 МО)
• Джерела вітаміну Е: насіння соняшнику, зародки пшениці, мигдаль – (15 мг)
• Джерела вітаміну К.: Листова зелень, соєві боби, гарбуз – (90-120 мкг)

Макромінерали

Макромінерали потрібні у більших кількостях, ніж мікроелементи, щоб виконувати свою особливу роль у вашому тілі.

Макромінерали та деякі їх функції такі:

• Кальцій: Необхідний для правильної структури та функціонування кісток та зубів. Сприяє роботі м’язів і скороченню кровоносних судин.
• Фосфор: частина структури кістки та клітинної мембрани.
• Магній: сприяє більш ніж 300 ферментним реакціям, включаючи регулювання артеріального тиску.
• Натрію: Електроліт, що підтримує баланс рідини і підтримує кров’яний тиск.
• Хлорид: Часто зустрічається в поєднанні з натрієм. Допомагає підтримувати баланс рідини і використовується для приготування травних соків.
• Калій: Електроліт, який підтримує стан рідини в клітинах і допомагає з передачею нервів і функціями м’язів.
• Сірка: Частина кожної живої тканини і міститься в амінокислотах метіонін і цистеїн.

Джерела та рекомендовані споживання макромінералів є:

• Джерела кальцію: Молочні продукти, листова зелень, брокколі – (2000–2 500 мг)
• Джерела фосфору: Лосось, йогурт, індичка – (700 мг)
• Джерела магнію: мигдаль, кеш’ю, чорна квасоля – (310–420 мг)
• Джерела натрію: сіль, оброблені продукти, консервований суп – (2300 мг)
• Джерела хлоридів: морські водорості, сіль, селера – (1800–2 300 мг)
• Джерела калію: сочевиця, жолудь, банани – (4700 мг)
• Джерела сірки: часник, цибуля, брюссельська капуста, яйця, мінеральна вода

Сліди мінералів

Мікроелементи необхідні в менших кількостях, ніж макромінерали, але все ж забезпечують важливі функції у вашому організмі.

Мікроелементи та деякі їх функції такі:

• Залізо: допомагає забезпечити м’язи киснем та сприяє утворенню певних гормонів.
• Марганець: сприяє обміну вуглеводів, амінокислот і холестерину.
• Мідь: необхідна для формування сполучної тканини, а також для нормальної роботи мозку та нервової системи.
• Цинк: необхідний для нормального росту, імунної функції та загоєння ран.
• Йод: сприяє регуляції щитовидної залози.
• Фтор: необхідний для розвитку кісток і зубів.
• Селен: важливий для здоров’я щитовидної залози, репродукції та захисту від окислювальних пошкоджень.

Джерела та рекомендовані споживання мікроелементів є:

• Джерела заліза: устриці, біла квасоля, шпинат – (8-18 мг)
• Джерела марганцю: ананас, пекан, арахіс – (1,8–2,3 мг)
• Джерела міді: печінка, краби, кешью – (900 мкг)
• Джерела цинку: устриці, краби, нут – (8–11 мг)
• Джерела йоду: морські водорості, тріска, йогурт – (150 мкг)
• Джерела фтору: фруктовий сік, вода, краби – (3-4 мг)
• Джерела селену: бразильські горіхи, сардини, шинка – (55 мкг)

Резюме: Мікроелементи можна розділити на чотири групи-водорозчинні вітаміни, жиророзчинні вітаміни, макромінерали та мікроелементи. Функції, джерела їжі та рекомендований прийом кожного вітаміну та мінералу різняться.

Користь мікроелементів для здоров’я

Всі мікроелементи надзвичайно важливі для нормальної роботи вашого організму.

Вживання достатньої кількості різних вітамінів і мінералів є ключем до оптимального здоров’я і навіть може допомогти в боротьбі з хворобами.

Це тому, що мікроелементи є частиною майже кожного процесу у вашому організмі. Крім того, деякі вітаміни та мінерали можуть діяти як антиоксиданти.

Антиоксиданти можуть захистити від пошкодження клітин, яке було пов’язане з деякими захворюваннями, включаючи рак, хворобу Альцгеймера та хвороби серця.

Наприклад, дослідження пов’язують адекватне споживання з їжею вітамінів А і С з меншим ризиком деяких видів раку.

Отримання достатньої кількості деяких вітамінів також може допомогти запобігти хворобі Альцгеймера. Огляд семи досліджень показав, що адекватне споживання з їжею вітамінів Е, С та А пов’язане зі зменшенням ризику розвитку хвороби Альцгеймера на 24%, 17%та 12%відповідно.

Деякі мінерали також можуть відігравати певну роль у профілактиці та боротьбі з хворобами.

Дослідження пов’язують низький рівень селену в крові з більш високим ризиком серцевих захворювань. Огляд обсерваційних досліджень показав, що ризик серцевих захворювань зменшився на 24%, коли концентрація селену в крові збільшилася на 50%.

Крім того, огляд 22 досліджень зауважив, що належне споживання кальцію зменшує ризик смерті від серцевих захворювань та всіх інших причин.

Ці дослідження показують, що вживання достатньої кількості всіх мікроелементів – особливо тих, що мають антиоксидантні властивості – забезпечує велику користь для здоров’я.

Однак незрозуміло, чи споживання певних мікроелементів більше рекомендованої – з продуктів харчування чи добавок – дає додаткові переваги.

Резюме: Мікроелементи є частиною майже кожного процесу у вашому організмі. Деякі навіть діють як антиоксиданти. Через свою важливу роль у здоров’ї вони можуть захищати від хвороб.

Дефіцит мікроелементів та токсичність

Мікроелементи потрібні у певних кількостях для виконання своїх унікальних функцій у вашому тілі.

Надлишок або надлишок вітаміну або мінералу може призвести до негативних побічних ефектів.

Для вас пропонується: Водорозчинні вітаміни: повний огляд

Недоліки

Більшість здорових дорослих людей можуть отримувати достатню кількість мікроелементів за допомогою збалансованого харчування, але є деякі поширені дефіцити поживних речовин, які впливають на певні популяції.

До них відноситься:

• Вітамін D.: Приблизно 77% американців мають дефіцит вітаміну D, переважно через брак сонячних променів.
• Вітамін В12: Можуть розвиватися вегани та вегетаріанці вітамін В12 недолік утримання від продуктів тваринного походження. Люди похилого віку також знаходяться в групі ризику через зниження абсорбції з віком.
• Вітамін А.: У раціоні жінок та дітей у країнах, що розвиваються, часто не вистачає достатньої кількості вітаміну А.
• Залізо: Дефіцит цього мінералу поширений серед дітей дошкільного віку, жінок з менструацією та веганів.
• Кальцій: Близько 22% і 10% чоловіків та жінок старше 50 років відповідно не отримують достатньої кількості кальцію.

Ознаки, симптоми та довгострокові наслідки цих дефіцитів залежать від кожного поживного речовини, але можуть завдати шкоди правильній роботі вашого організму та оптимальному здоров’ю.

Токсичність

Токсичність мікроелементів зустрічається рідше, ніж дефіцит.

Найімовірніше, вони виникають при великих дозах жиророзчинних вітамінів А, D, Е та К, оскільки ці поживні речовини можуть зберігатися у вашій печінці та жирових тканинах. Вони не можуть виводитися з організму, як водорозчинні вітаміни.

Токсичність мікроелементів зазвичай розвивається при надлишку надмірної кількості – рідше з харчових джерел. Ознаки та симптоми токсичності змінюються залежно від поживної речовини.

Важливо відзначити, що надмірне споживання певних поживних речовин все ще може бути небезпечним, навіть якщо це не призводить до явних симптомів токсичності.

В одному дослідженні було досліджено понад 18 000 людей з високим ризиком раку легенів через куріння або вживання азбесту. Група втручання отримувала два типи вітаміну А-30 мг бета-каротину та 25000 МО ретинілпальмітату на день.

Випробування було припинено достроково, коли група втручання показала на 28% більше випадків раку легенів та 17% більшу частоту смертей за 11 років порівняно з контрольною групою.

Добавки мікроелементів

Найбезпечнішим і найефективнішим способом отримання достатньої кількості вітамінів і мінералів є харчові продукти.

Потрібні додаткові дослідження, щоб повністю зрозуміти довгострокові наслідки токсичності та добавок.

Тим не менш, люди, яким загрожує специфічний дефіцит поживних речовин, можуть отримати користь від прийому добавок під наглядом лікаря.

Якщо ви зацікавлені в прийомі добавок мікроелементів, зверніть увагу на продукти, сертифіковані третьою стороною. Якщо медичний працівник не вказує інше, уникайте продуктів, які містять «супер» або «мега» дози будь -яких поживних речовин.

Резюме: Оскільки ваше тіло потребує мікроелементів у певних кількостях, дефіцит та надлишок будь -якого поживного елемента може призвести до негативних проблем. Якщо у вас є ризик специфічного дефіциту, поговоріть зі своїм лікарем, перш ніж розпочинати добавки.

Резюме

Термін мікроелементи відноситься до вітамінів і мінералів, які можна розділити на макроелементи, мікроелементи та водо- і жиророзчинні вітаміни.

Вітаміни необхідні для виробництва енергії, імунної функції, згортання крові та інших функцій, тоді як мінерали покращують ріст, здоров’я кісток, баланс рідини та інші процеси.

Щоб отримати достатню кількість мікроелементів, прагніть до збалансованої дієти, що містить різноманітні продукти.

Більше статей, які можуть вам сподобатися

Люди, які читають “Мікроелементи: види, функції, переваги тощо”, також люблять такі статті:

БІОХІМІЯ – Підручник – Остапченко Л. І. – 2012

Розділ 2.РОЛЬ ВОДИ, МАКРО- І МІКРОЕЛЕМЕНТІВ У ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ОРГАНІЗМІВ

2.4. Макро- і мікроелементи

Необхідні для життєдіяльності організму неорганічні речовини можна поділити на дві групи: макро- та мікроелементи. Цей поділ умовний, хоч і має цифрові значення. Якщо масова частка елемента в організмі перевищує 10 -2 % – це макроелементи. Частка мікроелементів в організмі становить 10- 3 -10 -5 %. Якщо частка елемента нижче ніж 10 -5 %, його відносять до ультрамікроелементів.

Усі неорганічні елементи (табл. 2.2) необхідні будь-якому організмові. Без достатньої кількості їх не можуть відбуватися основні фізико-хімічні й біохімічні процеси та реакції організму на зовнішні впливи. Це пояснюється тим, що макроелементи (Са і Р) входять до складу кісток (Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂), хлор (СІ) – до складу соляної кислоти шлункового соку, Nа і K, локалізуючись по обидва боки плазматичної мембрани, забезпечують генерацію і проведення електричних потенціалів. Мікроелементи входять до складу акцесорних речовин: дихальних пігментів, вітамінів, гормонів, ферментів і коферментів, які беруть участь у регуляції процесів життєдіяльності, впливають не тільки на активність ферментів, а й на направленість їхньої дії, через що мікроелементи називають «каталізаторами каталізаторів».

Мікроелементи потрібні для організмів лише в оптимальних кількостях. Нестача їх у поживних речовинах, як і надлишок, викликають захворювання й загибель організмів від хвороб обміну речовин. Мікроелементи беруть участь у таких важливих біохімічних процесах, як дихання (мідь, цинк, марганець, кобальт), фотосинтез (марганець, мідь), синтез білків (марганець, кобальт, мідь, нікель, хром), кровотворення (кобальт, мідь, марганець, нікель, цинк), білковий, вуглеводневий і жировий обміни речовин (молібден, ванадій, кобальт, вольфрам, марганець, цинк) тощо. Характерною ознакою необхідного елемента є дзвоноподібний вигляд кривої доза (n) – реакція (R), як це зображено на рис. 2.7.

Більшість мікроелементів є металами, з яких більше половини – перехідні (d-елементи). До перехідних відносять ті елементи, в яких у нейтральних вільних атомах d- і f-атомні орбіталі заповнені електронами. В організмі вони утворюють координаційні сполуки з біомолекулами. Так, марганець входить до складу 12 ферментів, залізо – 30, мідь – 30, а цинк – до понад 100 ферментів.

Добова потреба хімічних елементів в організмі людини і характерні симптоми їхнього дефіциту

Катіони,

аніони

Добова потреба, мг

Типовий симптом при дефіциті

дорослі

діти

Зниження електричних характеристик мембран.

Зі старінням організму їхні градієнти концентрації знижуються.

Уповільнення росту скелету.

Ушкодження шкіри, уповільнення статевого дозрівання.

Анемія, порушення імунної системи.

Уповільнення росту скелету, безплідність.

Порушення функції печінки, вторинна анемія.

Уповільнення клітинного росту, схильність до карієсу.

Зниження електричних параметрів.

Уповільнення росту кісток.

Уповільнення синтезу сірковмісних амінокислот.

Порушення роботи щитоподібної залози.

М’язова (у т. ч. серцева) слабкість.

Рис. 2.7. Залежність реакції (R) біологічної системи від дози (n) життєво необхідного (А) і шкідливого (Б) елемента:

1 – основна відповідь; 2 – норма реакції; 3 – токсична дія елемента

Значна частина хімічних елементів є отрутами для живих організмів (табл. 2.3). За винятком берилію і барію, ці елементи утворюють стабільні сульфідні сполуки. Причина дії отрут пов’язана з блокуванням певних функціональних груп (у тому числі сульфгідрильних) білків, або заміною у ферментах їхніх “корисних” мікроелементів (табл. 2.3). Як видно з рис. 2.7, до певної концентрації цих елементів організм ніби не відчуває їхньої шкідливої дії. У разі значних концентрацій вони стають отрутами. Це свідчить, що концентрація будь-якого елемента в організмі відіграє істотну роль, не меншу, ніж тип елемента.

Розміщення токсичних елементів у періодах і групах системи Менделєєва

Період

Групи

I

II

III

IV

V

VI

VIII

Організм людини (70 кг) вміщує: Са 1700 г (у тому числі 1050 г у кістках), K – 250 г, Na – 70 г, Mg – 42 г, Fe – 5 г, Zn – 3 г, Cu – 10 мг, Mn – 20 мг, Co – 5 мг, Cr – 5 мг. Серед металоїдів переважають P – 700 г, S – 175 г, Cl – 105 г. Проте іонний склад тканин і рідин організму дуже варіює. Кров морських тварин за вмістом Na, K, Ca, Mg і Cl близька до морської води. У крові прісноводних і наземних організмів у 10 разів менше K і N і в кілька разів – Ca і Mg. Разом з тим, через вибіркову проникність плазматичних мембран і накопичення іонів клітини багаті на K і Mg, але мало мають N і Ca. Окремі види вибірково накопичують елементи. Так, плауни накопичують Al, деякі бактерії – Fe, тютюн – Zn, кукурудза – Au і Zn, мухомор – ванадій, усі бобові – молібден, ванадій тощо. У волоссі й нігтях накопичуються Al, As, I і V; у нирках – Cd, Hg і Mn; у тканинах кишечнику – Sn; у передміхуровій залозі – Zn і Sr; у мозку – Сu, а у слизовій очей – барій. Навіть такий елемент як кремній входить до складу шкіри, хрящів, зв’язок (до 0,01 %), до складу мукополісахаридів (дерматан- і гепарансульфати (~0,04 %)), утворюючи ефірні зв’язки типу

які відіграють роль містків між ланцюгами поліпептидів та ін.

Уже тільки тому, що вміст перехідних металів в організмах незначний, можна зробити припущення, що їхня функція має бути зв’язана з каталізом. Окрім цього, перехідні метали можуть виконувати (разом із біомолекулами) ще й інші функції – переносити електрони, групи атомів і цілі молекули, закріплювати молекули в певній орієнтації, повертати їх, поляризувати тощо. На

приклад, іони Zn є необхідними компонентами для сотень ферментів. Вони присутні в дегідрогеназах, які каталізують перенесення гідрид-іонів від молекул субстратів на коферменти НАД і НАДФ (нікотинамідаденіндинуклеотид(фосфат)). Так, алкогольдегідрогеназа печінки, яка дегідрує алкоголь з утворенням ацет- альдегіду, має два іони Zn, що зв’язують кофермент НАД з активним центром ферменту. Тому нестача цинку сприяє отруєнню організму алкоголем. Цинк входить також до складу ДНК- та іРНК-полімераз, котрі беруть участь у реплікації та транскрипції генетичної інформації. До найцікавіших функцій цинку можна віднести утворення комплексу з інсуліном і участь цинку в сприйнятті смаку та запаху рецепторами язика й порожнини носа. Вплив неорганічного іона на біохімічну реакцію може бути зумовлений також ефектом сильного електричного поля.

Нестача в організмі людини Fe приводить до анемії, оскільки іон металу входить до складу гемоглобіну крові. Зв’язок анемії з нестачею заліза був відомий давно (у XVII ст. недокрів’я лікували червоним вином, настояним на залізі). Проте надлишок заліза викликає сидероз очей і легень – хвороба, яка викликається відкладенням сполук заліза в тканинах цих органів. Деякі метали здатні оборотно окиснюватися й відновлюватися. Завдяки цій властивості Fe, Cu, Co входить до складу активних центрів багатьох ферментів, які каталізують окисно-відновні процеси. Прикладом є цитохромоксидаза, яка каталізує відновлення молекулярного кисню до води за рахунок електронів, що надходять із молекул поживних речовин. У молекулі ферменту внаслідок змін валентності залізо оборотно переходить із ферифо- рми у фероформу (Fe 3+ ↔Fe 2+ ). Унаслідок цього відбуваються перенесення електронів з цитохрому с на молекулярний кисень. Атоми міді в цій самій цитохромоксидазі завдяки циклічним змінам валентності також беруть участь у перенесенні електронів, акцептором яких служить кисень. З нестачею міді пов’язані суховершинність дерев і порушення координації руху – атаксія овець і великої рогатої худоби. Її нестача приводить до деструкції кровоносних судин, патологічного росту кісток, дефектів сполучної тканини. Останнє пояснюється тим, що мідь входить до складу активного центру лізилоксидази – ферменту, який за рахунок лізину “зшиває” поліпептидні ланцюги колагену. У невеликих концентраціях мідь використовується як в’яжучий і бактеріостатичний (затримує розмноження бактерій) засоби, при лікуванні кон’юнктивітів у вигляді очних капель, а також для припікання при трахомі у вигляді очних олівців (сплав Cu 2+ , нітрату калію, галунів і камфори), 5 % розчином сульфату міді лікують фосфорні опіки. Разом із тим, надлишок міді викликає порушення психіки і призводить до паралічу деяких органів (хвороба Вільсона). Нестача Cu та Zn є причиною недокрів’я (мідь необхідна для засвоєння заліза), а надлишок одного лише Zn у рослин викликає розеткову хворобу плодових дерев і паракератоз (потовщення шкіри) у тварин. Надлишок Sr в ґрунті викликає потворні форми рослин тощо. При зв’язуванні Са кальмодуліном – кальційзв’язувальний білок усіх клітин тварин, людини і рослин – істотно змінюється його конформація. У такій конформації кальмодулін (вірніше, комплекс білка з 1, 2, 3 і 4 атомами Са) може приєднуватись до ферментів-мішеней і, як наслідок, змінювати їхню активність.

Ферменти, активність яких залежить від наявності в їхній молекулі металів, називаються металоферментами; їх відомо більше 200. Окрім цього, мікроелементи входять до складу вітамінів (Со – В₁₂), гормонів (І – тироксин, Zn, Co – інсулін), дихальних пігментів (Fe -гемоглобін, Сu – гемоціанін) та ін. Дія мікроелементів відбувається через вплив на обмін речовин і, як наслідок, на фізіологічні процеси. Це процеси росту (Mn, Zn, I – у тварин; B, Mn, Zn, Cu – у рослин), розмноження (Mn, Zn – у тварин, Mn, Cu, Мо – у рослин), кровотворення (Fe, Cu, Со), тканинного дихання (Cu, Zn) тощо. Ефекти одного мікроелемента часто залежать від достатнього вмісту інших. Так, поглинання бобовими рослинами молекулярного азоту перебуває під контролем Mo, Co і V. Кобальт ефективно діє на кровотворення за наявності Fe і Cu, марганець підсилює засвоєння Cu, разом з тим, мідь за деякими ефектами є антагоністом Мо, F, Sr та ін.

Лікувальні властивості притаманні й металам, які належать до шкідливих хімічних елементів. Так, давно було помічено бактерицидні. (загибель бактерій) властивості срібла і його солей. У медицині розчин колоїдного срібла (коларгол) застосовують для промивання гнійних ран, сечового міхура при хронічних циститах і уретритах та у вигляді очних крапель при гнійному кон’юнктивіті. Олівці низьких концентрацій нітрату срібла (0,10-0,25 %) використовують як в’яжучий антимікробний засіб для примочок та як очні краплі. Вважається, що випалювальна дія нітрату срібла пов’язана з його взаємодією з білками з утворенням білкових солей срібла – альбумінатів.

Отже, живі організми є досить вимогливими до певних концентрацій мікроелементів у середовищі, до набору, до форм і до їхніх співвідношень. Нестача чи надлишок мікроелементів у ґрунтах і воді однаково шкідливі для розвитку організмів, оскільки викликають ендемічні захворювання рослин, тварин і людини. Мінеральні речовини та неорганічні іони, як і вітаміни, часто діють не тільки як носії зарядів, а й подібно до вітамінів, як ко- ферменти при каталізі хімічних реакцій, які безперервно відбуваються в клітині. У живих організмах іони металів містяться не лише у вільному стані, а й у вигляді координаційних сполук з біомолекулами, які виконують роль лігандів.

А. П. Виноградов увів поняття про біогеохімічні провінції – це “області Землі, у межах яких у організмів спостерігається біологічна реакція на певний рівень вмісту хімічних елементів у довкіллі”. Численними дослідженнями встановлено, що в окремих районах Землі встановлені відхилення у фізіолого-біохімічних реакціях, які викликані або нестачею, або надлишком хімічних елементів для даного виду чи популяції за рахунок природних або антропогенних факторів. Наприклад, ендемічний зоб із давніх часів зв’язують з недостатнім надходженням йоду з поживними речовинами, оскільки він міцно зв’язаний у ґрунті з гуміновими речовинами. Дія кобальту, марганцю, свинцю та інших елементів може послаблювати засвоєння йоду, або сприяти цьому. При дефіциті фтору та молібдену в ґрунтах і воді розвиваються карієс зубів у людини, при надлишку – флюороз. При надлишковому надходженні молібдену з харчами (у районах рудних корисних копалин) люди хворіють ендемічною подагрою, або молібденовим токсикозом, тощо.

Медико-біологічні дослідження свідчать, що не тільки ендемічні захворювання мають територіальні принципи поширення. Територіально обмеженими є атеросклероз, шлунково-кишкові, серцево-судинні та ендокринні хвороби, цукровий діабет, хвороби суглобів. Із неінфекційних хвороб найчастіше зв’язують з хімічним складом окремих об’єктів чи компонентів біосфери уролітіаз (сечокам’яна хвороба); із серцево-судинних хвороб – атеро- та кардіосклерози, рідше – ішемічну хворобу серця; із шлунково- кишкових – коліти й виразки; із хвороб печінки – холецистити тощо. Причин цього три: нестача, надлишок і дисбаланс хімічних елементів у всьому біогеохімічному ланцюзі.

У розвитку серцево-судинних захворювань беруть участь хром, кобальт, мідь, йод, марганець, молібден, нікель, ванадій і цинк. Найвища смертність від цих хвороб спостерігається при загальному дефіциті мікроелементів, що пов’язують з підзолистими ґрунтами. Надлишки хрому, кобальту, нікелю, цинку, кадмію у ґрунтах, воді й харчових продуктах підвищують частоту ураження населення раком шлунка і стравоходу. Рак легень пов’язують з проживанням на слабокислих ґрунтах, збіднених на залізо, кобальт і нікель. Якщо при нестачі цинку розвивається карликовість, затримується статеве дозрівання, уражуються шкіра, слизові оболонки, виникають дерматити, облисіння, то при його надлишку розвиваються анемії. Нестача літію сприяє маніакально-депресивним психозам, шизофреніям, іншим психічним захворюванням. Узагалі, чим незадовільніші біогеохімічні параметри довкілля, включаючи й радіаційний фон, тим раніше виявляється певна хвороба людини і тим важчий її перебіг.

Ґрунти є середовищем локалізації мікроорганізмів, у тому числі бактерій і цвілевих грибів, вірусів. Рівні вмісту хімічних елементів у ґрунтах можуть впливати на особливості життєдіяльності збудників інфекцій або на умови існування носіїв і переносників. Так, є дані про роль біогеохімічних факторів у природній осередковості чуми, кліщового енцефаліту. Осередки сказу серед тварин пов’язують з ґрунтами зі зниженим вмістом титану, нікелю і цирконію. І навпаки, на ґрунтах з високим вмістом титану активуються осередки сибірської виразки. Лептоспіроз у тварин найчастіше реєструється на ґрунтах з дефіцитом усіх мікроелементів, окрім титану й цирконію. Це означає, що особливості мікроелементного складу ґрунтів можна використовувати для індикації ділянок з потенційно підвищеною осередковістю інфекцій.

Отже, активність біологічних систем залежить від наявності в системі неорганічних іонів. Вони необхідні насамперед для регуляції активності ферментів, у тому числі окисно-відновних. До складу активних центрів таких ферментів входять метали, які здатні оборотно окиснюватися і відновлюватися. Важливе значення має також здатність іонів металів впливати на орієнтацію ділянок макромолекул, що приводить до змін їхньої конформації. Усі свої функції іони металів виконують, перебуваючи як у вільному стані, так і у вигляді координаційних сполук з біомолекулами, які виконують роль лігандів.