Минеральные (неорганические) вещества находятся в клетках в виде ионов. В клетках и внеклеточных жидкостях организма человека основными катионами являются Na+, К+, Са2+, Mg2+, среди анионов преобладают РО3¯, CI¯, SJ42- , HCO3¯. Суммарный положительный заряд катионов равен суммарному отрицательному анионов, хотя и допускаются некоторые колебания в ту или иную сторону. Для достижения электронейтральности организму не хватает неорганических анионов. Это компенсируется анионами органических кислот и кислых белков. Вне клетки для этого требуется ~12% органических анионов, а внутри клетки ~27%. Концентрации главных катионов и анионов в межклеточной жидкости и плазме крови почти не отличаются. Основным катионом во вне клеточной среде является ион Na+ (свыше 90% от общей концентрации всех катионов), а из анионов - CI¯, и НСО3¯ (соответственно около 70 и 18%). Внутри клетки преобладают катионы К+ (75%) и анионы РО3¯(50%). В табл.18 приведены основные элементы, встречающиеся в организме человека, и указаны их содержание и биологическая роль.
Таблица18. Содержание и биологическая роль некоторых микроэлементов в организме человека
| Элемент
| Критические ткани с преимущественный накоплением элемента
| Биологическая роль
| Общее содержание элемента
|
| в цельной крови, г/100 мл
| мас. доля
в сухом
веществе
|
|
|
|
|
|
|
| Бор
5В
| Щитовидная железа,
костный мозг
| Участвует в углеводном обмене, усиливает действие инсулина, уменьшает действие витаминов В2 и В12, а также кишечной амилазы и протеина, тормозит окисление адреналина
| 1·10-6
4·10-5
| n·10-4
n·10-5
|
| Фтор
9Р
| Костная
ткань,
зубы
| Участвует в формировании скелета, повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение и иммунитет
| 1·10-5
4,5·10-5
| n·10-3
n·10-5
|
| Алюминий
13А1
| Печень,
головной мозг,
кости
| Способствует развитию и регенерации эпителиальной, соединительной и костной ткани; активирует ферменты; влияет на активность пищеварительных желез; препятствует лро-никновению ионов металла внутрь протоплазмы
| 1·10-6
4·10-5
| n·10-4
n·10-5
|
| Кремний
14Si
| Соединительная ткань, поджелудочная железа, почки, мозжечок, волосы
| Влияет на функции поджелудочной железы и на эластичность кожи, ускоряет процесс образования рубцов
| 1,6·10-2
| n·10-2
n·10-4
|
| Ванадий
23 V
| Мало изучены
(кровь?)
| Участвуют в окислительно-восстановительных процессах, оказывает влияние на процессы дыхания и кроветворения
| -
| n·10-4
n·10-5
|
| Хром
24 Cr
| Волосы, ногти
| Входит в активный центр фермента трипсина; активирует окислительные процессы
| 35·10-6
1,2·10-5
| n·10-4
n·10-6
|
|
|
|
|
|
|
| Марганец
25Мn
| Кости, печень, щитовидная железа, гипофиз
| Участвует в формировании скелета в иммунных реакциях, в кроветворении и тканевом дыхании; влияет на активность многих витаминов, ферментов и гормонов
| до
2,5·10-5
| n·10-4
n·10-5
|
| Железо
26 Fe
| Эритроциты,
селезенка,
печень
| Входит в состав гемоглобина, участвует в кроветворении, дыхании и окислительно-восгановительных реакциях; недостаток Fe приводит к анемии
| 4·10-3
| n·10-1
n·10-2
|
| Кобальт 27 Со
| Печень, кровь, селезенка, щитовидная железа, костная ткань, яичники, гипофиз
| Участвует в синтезе ряда ферментов (глициндипептидазы, холинэстеразы, ацилазы), гормона щитовидной железы, витамина В12,
гемоглобина и др.; стимулирует кроветворение, деятельность щитовидной железы, регулирует углеводный обмен
| 3,9 ·10-7 1,48·10-6
(плазма)
| n·10-5
n·10-6
|
| Никель 28Ni
| Поджелудочная железа печень, гипофиз, кожа, роговица глаза
| Активирует фермент ангидразу, влияет на окислительные процессы и углеводный обмен; входит в состав инсулина
| -
| n·10-5
n·10-2
|
| Медь
29 Си
| Печень, кости,
головной мозг
| Входит в состав многих тканевых белков и ферментов (лактазы, тирозиназы, оксидазы и др.); повышает активность некоторых гормонов; участвует в кроветворении, ферментном окислении, тканевом дыхании, иммунных процессах, пигментации
| 6,9 ·10-5 1,17·10-4
| n·10-3
n·10-4
|
| Цинк
30 Zn
| Печень, предстательная
же леза,
сетчатка
| Входит в состав ряда тканевых белков и ферментов, активирует гормоны гипофиза, поджелудочной железы и половые; участвует в кроветворении и деятельности желез внутренней секреции, содействует удалению из организма
СО2: при дефиците Zn - отставание роста, выпадение волос, угнетение половых функций
| 5 ·10-4 1,275·10-4
| n·10-2
n·10-3
|
|
|
|
|
|
|
| Мышьяк
33Аs
| Печень, селезенка, почка, эритроциты
| Связан с гемоглобином эритроцитов, в дозах до 0,5 мг улучшает кроветворение, усвоение азота и фосфора, ограничивает распад белков; в значительных дозах ядовит
| 8 ·10-4
| n·10-4
n·10-6
|
| Селен 34Se
| Печень, почки, селезенка, сердце, роговые образования, кровь
| Вступает во взаимодействие с белками крови - альбумином, гемоглобином и глобулинами, а также с инсулином; повышает активность кофермента Q (убихинона); снижает адреналиновую гипергликемию; в повышенных дозах ядовит
| -
| n·10-5
n·10-7
|
| Бром
35Br
| Головной мозг, щитовидная железа, гипофиз, яичники, почки
| Участвует в регуляции деятельности нервной системы, коры надпочечников и половых желез; угнетает деятельность щитовидной железы
| 2 ·10-4 1,5·10-2
| n·10-3
n·10-4
|
| Стронций
38Sr
| Костная ткань
| Участвует в образовании костной ткани, усиливает активность фермента фосфатазы
| -
| n·10-3
n·10-3
|
| Молибден
42Мо
| Печень, почки, надпочечники, белое вещество мозга, пигментная оболочка глаза
| Входит в состав тканевых белков и некоторых ферментов (ксантин-оксидазы, альдегид-оксидазы и др.); ускоряет рост, избыток Мо приводит к молибденовой подагре
| -
| n·10-4
n·10-6
|
| Кадмий
48Cd
| Печень, почки
| Входит в состав инсулина и некоторых ферментов, активирует аргиназу и амилазу, но тормозит действие редуктазы; влияет на работу печени
| Следы
| n·10-3
|
| Олово
48 Sn
| Костная ткань,
печень,
легкие
| Обязательная составная часть костей (0,08%); печени (0,006%) и легких (0,045%), биологические функции олова не вполне ясны
| 1 ·10-5
5·10-5
| n·10-3
n·10-5
|
|
|
|
|
|
|
| Йод
53I
| Щитовидная железа, надпочечники
| Входит в состав гормона щитовидной железы - тироксина, активизирует функцию щитовидной железы; влияет на синтез ряда белков и жиров; интенсифицирует окислительно-восстановительные процессы; недостаток йода вызывает гипотериоз и эндемический зоб, избыток - гипертиреоз и базедову болезнь
| 2,4·10-6
3,2·10-6
| n·10-3
n·10-5
|
| Свинец
82 Рb
| Трубчатые кости,
печень
| Обязательная составная часть трубчатых костей (1,83 мг %) и печени (1,30 мг %); избыток свинца приводит к поражению центральной нервной системы и желудочно-кишечного тракта, к нарушению синтеза гемоглобина
| 5·10-4
1,2·10-5
| n·10-3
n·10-5
|
Для всех живых организмов характерна разница (градиент) концентраций основных неорганических ионов между внутриклеточной и внеклеточной жидкостями, которые разделены клеточной мембраной. Мембрана обладает избирательной проницаемостью по отношению к отдельным ионам и вообще непроницаема для крупных макромолекул, таких как, например, белки.
