Термин микроэлементы и макроэлементы прижился благодаря БаДам (биологически активные добавки). Производители таких добавок посчитали, что данные термины будут удобнее в маркетинговом плане. Правильно называть данные вещества стоит — биологически активные элементы. От содержания элемента в организме человека и пошла классификация.
Микроэлемент содержание в организме менее 0.001%
Макроэлемент содержание в организме больше 0.1%.
Все эти элементы необходимы нашему организму для его нормального функционирования. Они участвуют во всех обменных процессах, с их помощью синтезируются необходимые для организма вещества, строятся новые клетки. Недостаток или нехватка любого из этих элементов может нести для нашего организма печальные последствия (частая усталость, болезни, могут стать более ломкими волосы и ногти). Нехватка элементов зачастую возникает из-за однообразного питания, некачественной питьевой воды. Пища богатая биологически активными элементами зачастую дорогая или невкусная, поэтому многие ее просто игнорируют или принимают в недостаточном объеме.
Давайте разберемся, что же такое макроэлементы и микроэлементы, и в каких продуктах питания они содержаться.
Макроэлементы
К ним относятся: Калий (К), Кальций (Ca), Кремний (Si), Магний (Mg), Натрий (Na), Сера (S), Фосфор (P), Хлор (Cl).
Калий (К)
обеспечивает правильный кислотно-щелочной баланс в организме человека. Продукты наиболее богатые этим компонентом: Бананы, цитрусовые, пшеничные отруби, фасоль. Однако избыток Калия может привести к дефициту Кальция, поэтому не стоит перебарщивать.
Кальций (Ca)
макроэлемент участвующий во многих процессах в организме, основной элемент костной ткани. Продукты богатые данным макроэлементом: Молоко и молочные продукты, мак, кунжут, шпинат.
Кремний (Si)
элемент который отвечает за эластичность кожи и сухожилий. Недостаток данного элемента встречает очень редко, однако при его недостатке появляется зуд, наблюдается плохое заживление ран, а также снижается эластичность кожи. Продукты богатые данным элементом: Куриные яйца, рыба, овес, гречка.
Магний (Mg)
элемент который регулирует нервную систему человека, и участвует в построении костной ткани. Источником магния являются необработанные зерновые, фундук, агар-агар.
Натрий (Na)
был открыт в одно время с Калием, эти два элемента являются антагонистами друг друга (к примеру при увеличении натрия уменьшается калий, и наоборот). Натрий принимает активное участие в выработке необходимой буферной крови, участвует в регулировке водного обмена организма. Данный элемент содержится в: соли, соевом соусе, оливках, каперсах.
Сера (S)
является неотъемлемой частью некоторых витаминов и гормонов, входит в состав некоторых важных белков. Если серы в организме недостаточно, то наблюдается выпадение волос, а в некоторых случаях тахикардия. Содержится в: грецком орехе, миндале, фасоли.
Фосфор (P)
важный элемент для построения белков, нуклеиновых кислот, а также костной ткани. При переизбытке фосфора в организме происходит острое отравление. Фосфор в большом количестве содержится в семенах тыквы и подсолнуха, в молоке и молочных продуктах, а также в рыбе.
Хлор (Cl)
макроэлемент участвующий в формировании желудочного сока, а так же в образовании плазмы крови. Содержится в соли, хлебе, томатной пасте и твороге.
Микроэлементы
К микроэлементам относятся: Бор, Бром, Железо, Йод, Кобальт, Марганец, Медь, Молибден, Никель, Селен, Фтор, Хром, Цинк.
Бор
содержится в костной ткани и принимает активное участие в ее образовании. Содержится в сое, гречке горохе, свекле, винограде.
Бром
участвует в регуляции ЦНС (центральной нервной системы), в активации пепсина. Входит в состав лекарств, которые уменьшают сексуальное влечение. Он содержится в хлебе, зерновых и молочных продуктах.
Железо
входит в состав гемоглобина, а также протоплазмы клеток. Женщинам в месяц необходимо получать до 2-х раз больше этого элемента, чем мужчинам. Железо в большом количестве содержится в: свиной печени, а также говяжьих почках сушенных персиках и яичных желтках.
Йод
микроэлемент который содержится в печени, почках, волосах ногтях. Этот элемент образуется и накапливается в предстательной железе. В большом количестве йод можно получить употребляя в пищу морскую капусту.
Кобальт
задействован при кроветворении, функциях нервной системы и печени, ферментативных реакциях. Содержится в рыбе, яйце, манной крупе.
Марганец
способствует нормальному функционированию мышечной ткани, обеспечивает полноценность репродуктивной функции у женщин, поддерживает факторы способствующие свертыванию крови. Он содержится в пшеничных и рисовых отрубях, чае и кофе, чернике, ананасе, арахисе, фундуке.
Медь
участвует в создания крови, повышает иммунитет, нормализует работу эндокринной системы. Содержится в: картофеле, укропе, черной смородине, в печени и почках животных.
Молибден
принимает участие в метаболизме жиров и углеводов, является важным элементом для системы тканевого дыхания. Содержится в: крыжовнике, шпинате, капусте, молоке и молочной продукции.
Никель
стимулирует процессы создания крови, а также принимает активное участие в организации РНК и ДНК. Содержится в: горохе, гречке, шоколаде, хлебе, в мясной продукции.
Селен
защищает биологические мембраны от повреждающего действия свободных радикалов, необходим для поддержания высокого иммунитета. Содержится в: морепродуктах, чесноке, зерновых.
Фтор
важнейший элемент в образовании костной ткани и зубной эмали. Содержится в морской рыбе и чае.
Хром
участвует в метаболизме глюкозы, координирует содержание холестерина в крови, также вовлечен в координацию работы сердца. Содержится в: куриных яйцах, креветках, крабах, пивных дрожжах.
Самое ценное в жизни – это здоровье. Чтобы сохранить и укрепить его, важно обеспечить свой организм всеми необходимыми, биологически значимыми веществами, в том числе макро- и микроэлементами. А для этого надо тщательно следить за своим питанием. Ведь именно из продуктов мы получаем почти все элементы, требующиеся для нормального функционирования организма.
Что такое макро- и микроэлементы
Макроэлементы содержатся в нашем организме в значительном количестве (больше 0,01% массы тела, иначе говоря, их содержание в теле взрослого человека измеряется граммами и даже килограммами). Макроэлементы подразделяют на:
- биогенные элементы, или макронутриенты, составляющие структуру живого организма. Из них формируются белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты. Это кислород, азот, водород, углерод;
- остальные макроэлементы, которые имеются в организме в больших количествах: кальций, калий, магний, натрий, сера, фосфор.
К микроэлементам относятся: железо, цинк, йод, селен, медь, молибден, хром, марганец, кремний, кобальт, фтор, ванадий, серебро, бор. Они участвуют во всех процессах жизнедеятельности и являются катализаторами биохимических реакций. Их суточное потребление менее 200 мг, и содержатся они в организме в маленьких дозах (менее 0,001% массы тела).
Причины и последствия дефицита макро- и микроэлементов
Причинами недостатка биологических элементов чаще всего бывают:
- неправильное, несбалансированное или нерегулярные питание;
- плохое качество питьевой воды;
- неблагоприятные условия среды, связанные с климатическими и экологическими условиями;
- большая потеря крови при чрезвычайной ситуации;
- применение лекарственных средств, способствующих выведению элементов из организма.
Недостаток микро- и макроэлементов ведет к патологическим изменениям в организме, нарушению водного баланса, обмена веществ, повышению или понижению давления, замедлению химических процессов. Все структурные изменения внутри клеток приводят к общему снижению иммунитета, а также появлению различных заболеваний: гипертонии, дисбактериоза, колитов, гастритов, болезней сердечно-сосудистой системы, аллергии, ожирения, сахарного диабета и многих других. Такие заболевания ведут к ухудшению функционирования организма, замедлению умственного и физического развития, что особенно страшно в детском возрасте.
Надо также помнить, что вреден бывает и избыток биологически значимых элементов. В слишком большом количестве многие из них оказывают токсическое действие на организм и даже порой оказываются смертельно опасны.
Поэтому чрезвычайно важно следить за рационом питания, образом жизни и, конечно, нужно знать, какие продукты богаты элементами, полезными для поддержания всех функционально значимых процессов организма.
Важнейшие макро- и микроэлементы
Кальций является основным элементом костной ткани, а также требуется для поддержания ионного баланса организма, отвечает за активацию некоторых ферментов. Большое количество кальция находится в молочных продуктах, поэтому ежедневно в меню необходимо включать молоко, сыр, кефир, ряженку, творог.
Фосфор участвует в энергетических реакциях, является структурным элементом косной ткани, нуклеиновых кислот. Рыба, мясо, фасоль горох, хлеб, овсяная, ячневая крупа богаты фосфором.
Магний отвечает за процессы обмена углеводов, энергии, поддерживает работу нервной системы. Находится в значительном количестве в таких продуктах, как творог, орехи, ячневая крупа, овощи, горох, фасоль.
Натрий играет большую роль в поддержании буферного баланса, кровяного давления, работы мышц и нервной системы и активации ферментов. Главными источниками натрия считают хлеб и поваренную соль.
Калий – внутриклеточный элемент, поддерживающий водно-солевой баланс организма, отвечает за сокращение сердечных мышц, способствует поддержанию нормального давления крови. Им богаты следующие продукты: чернослив, клубника, персики, морковь, картофель, яблоки, виноград.
Хлор важен для синтеза желудочного сока, плазмы крови, он активирует ряд ферментов. Поступает в человеческий организм главным образом из хлеба и соли.
Сера является структурным элементом многих белков, витаминов и гормонов. Продукты животного происхождения богаты этим элементом.
Железо играет важнейшую роль в нашем организме. Оно входит в состав большинства ферментов и гемоглобина, это белок, который обеспечивает перенос кислорода ко всем органам и тканям организма. Также железо необходимо для формирования эритроцитов и регулирует кровообращение. Данным элементом богаты говяжья и свиная печень, почки, сердце, зелень, орехи, гречневая, овсяная и перловая крупы.
Цинк стимулирует процессы сокращения мышц, кровообращение, отвечает за нормальное функционирование вилочковой железы. От цинка напрямую зависит красота и здоровье кожи, ногтей и волос. Морепродукты, грибы, смородина, малина, отруби содержат большие количества этого микроэлемента.
Йод является важнейшим элементом для щитовидной железы, которая обеспечивает нормальную работу мышечной, нервной, иммунной систем организма. Данным элементом насыщены морепродукты, черноплодная рябина, фейхоа, фасоль в стручках, помидоры, земляника.
Хром активирует процессы, связанные с передачей наследственной информации, участвует в обмене веществ, предотвращает развитие сахарного диабета. Входит в состав следующих продуктов: телячья печень, яйца, ростки пшеницы, кукурузное масло.
Кремний отвечает за работу лейкоцитов, эластичность тканей, способствует укреплению сосудов и кожных покровов, участвует в поддержании иммунитета и снижает возможность заражения различными инфекциями. Содержится в капусте, моркови, мясе, морских водорослях.
Медь участвует в процессах кровообращения и дыхания. При ее нехватке развивается атрофия сердечных мышц. Находится в таких продуктах, как грейпфрут, мясо, творог, крыжовник, пивные дрожжи.
Таким образом, для здоровья и нормального функционирования организма необходимо вводить в рацион полезные продукты. А в зимне-весенний период желательно применять комплексы поливитаминов. Это поможет укрепить иммунитет и исключить простудные и другие заболевания.
Любой живой организм полноценно функционирует только при условии достаточного обеспечения микро- и макроэлементами. Они поступают только извне, не синтезируются самостоятельно, но помогают усваиваемости других элементов. Кроме того, такие химические элементы обеспечивают бесперебойную работу всего организма и его восстановление в случае «неполадок». Что такое макро- и микроэлементы, зачем они нам нужны, а также список продуктов, содержащих тот или иной вариант, предлагает наша статья.
Потребность нашего организма в этих химических веществах, именуемыми «микроэлементы», минимальна. Именно поэтому произошло такое название, но польза этой группы далеко не на последнем месте. Микроэлементы - это химические соединения, которые содержаться в организме в ничтожно маленьких пропорциях (менее 0,001% от массы тела). Запасы их необходимо пополнять регулярно, ведь они требуются для ежедневной работы и нормального функционирования организма.
В каких продуктах содержатся необходимые микроэлементы:
| Наименование | Дневная норма | Действие на организм | Какие продукты содержат |
| Железо | От 10 до 30 мг. | Участвует в процессах кроветворения и снабжения всех органов и тканей кислородом. | Свинина, индюшатина, печень, бобовые, орехи, растительные масла, белые грибы, гречневая крупа, яйца, капуста, морская рыба, творог, шиповник, яблоки, свекла, морковь, садовые и лесные ягоды, зелень. |
| Медь | Детям до 2 мг/сутки, взрослым около 3 мг, беременным и кормящим в среднем 4 – 5 мг. | Способствует формированию гемоглобина, играет важную роль при поддержании оптимального состава крови. | Печень, бобовые и зерновые культуры, сухофрукты, цитрусовые, яйца, молочные и кисломолочные продукты, ягоды. |
| Йод | Суточная норма составляет 2 – 4 мкг/кг веса человека. | Способствует нормальному синтезу гормонов щитовидной железы. Укрепляет иммунную систему, регулирует работу ЦНС и сердечно – сосудистых систем. | Морская и океаническая рыба, морепродукты, печень трески, морковь, капуста, спаржа, фасоль, зелень и листовые овощи, виноград, клубника, ананас. |
| Цинк | От 10 до 25 мг, превышение нормы до 150 мг приводит к токсическому воздействию на организм. | Стимуляция мозговой деятельности, половой активности, регенерационных процессов. | Морская рыба и морепродукты, бобовые, творог, яйца, морковь, свекла, грибы, молоко, инжир, мед, яблоки, лимоны, черная смородина и малина. |
| Хром | Потребление составляет от 100 до 200 мкг/сутки. Переизбыток приводит к легочным заболеваниям. | Укрепляет костную ткань, способствует интоксикации организма и снижает уровень холестерина в крови. | Мясо и субпродукты, бобовые и зерновой хлеб, кисломолочные продукты, картофель, молоко, лук, кукуруза, вишня, слива, топинамбур, черника и фундук. |
| Кобальт | Около 40 – 70 мкг. | Нормализация работы поджелудочной железы. | Кисломолочные продукты, яйца, рыба, кукуруза, печень и мясные субпродукты, орехи, масло сливочное, бобовые, клубника, земляника, какао и шоколад. |
| Селен | Оптимальная дозировка от 5 мкг до 1 мг. Переизбыток свыше 5 мг/сутки приводит к отравлению организма. | Нейтрализация токсинов и свободных радикалов. Профилактика вирусных заболеваний. | Оливковое масло, пивные дрожжи, бобовые и зерновые культуры, орехи, рыба, мясные субпродукты, маслины, чеснок, грибы, сметана. |
| Марганец | От 5 до 10 мг. | Стимулирование иммунной системы, формирование костной ткани, выведение токсинов. | Листовые овощи и зелень, морская рыба, бобовые и зерновые культуры, фрукты, садовые и лесные ягоды, пивные дрожжи, молочные продукты, орехи, яйца, семечки и шоколад. |
| Молибден | Детям до 10 лет - не более 20 – 150 мкг/сутки, взрослым - 75 – 300 мкг/сутки. | Обеспечение клеточного дыхания, регулировка обменных процессов и выведение из организма мочевой кислоты. | Бобовые и злаковые культуры, рис, кукуруза, капуста, чеснок, шиповник, морковь, подсолнечные семечки, фисташки. |
| Бор | От 0,2 до 3 мкг. | Укрепление скелета и костной ткани, нормализация гормонального обмена, работы эндокринной системы и липидно – жирового обмена. | Бобовые, все виды капусты, морепродукты, орехи, мясо, рыба, молоко, чернослив, яблоки и груши, сухофрукты, виноград, изюм и мед. |
| Фтор | От 0,5 до 4 мг/сутки. | Участвует в процессах формирования костной и зубной ткани. | Минеральная вода, печень трески, морская рыба, мясо, молоко, морепродукты, орехи, листовые овощи и зелень, яйца, тыква, фрукты и ягоды. |
| Бром | От 0,5 до 2 мг/сутки. | Регуляция деятельности нервной системы, повышение активности половой функции. | Молочные и хлебобулочные продукты, орехи, рыба, бобовые, сухофрукты. |
| Литий | Норма до 90 мкг/сутки, переизбыток и интоксикация происходит при превышении до 150 – 200 мкг/сутки. | Профилактика нервного возбуждения, нейтрализация действия алкоголя в организме. | Мясо и субпродукты, рыба, картофель, томаты, зелень. |
| Кремний | От 20 до 50 мкг. | Обеспечивает эластичность тканей, укрепляет кости и зубы, улучшает работу сердечно – сосудистой системы. | Злаки, картофель, топинамбур, морковь, свекла, болгарский перец, икра, рыба, грибы, молоко и кисломолочные продукты, минеральная вода, орехи, виноград, лесные ягоды, виноград, абрикосы, бананы, сухофрукты. |
| Никель | От 100 до 300 мкг/сутки. | Гормональная регуляция, снижение артериального давления. | Морская рыба, мясные субпродукты, молочные и хлебобулочные продукты, морковь, листовая зелень, грибы, ягоды и фрукты. |
| Ванадий | От 10 до 25 мкг. | Регуляция углеводного обмена, снижение холестерина, обеспечение организма энергией, нормализация работы поджелудочной железы. | Морепродукты, рыба, орехи, бобовые и зерновые культуры, зелень, вишня, земляника, грибы, мясо жирных сортов, печень и мясные субпродукты. |
Всего наиболее важных для нашего организма микроэлементов насчитывается около тридцати. Они классифицируются на жизненно важные для нашего организма (их еще часто называют эссенциальными) и условно – эссенциальные, нехватка которых не приводит к серьезным нарушениям. К сожалению, большинство из нас испытывают постоянный или периодический дисбаланс микроэлементов, который может привести к ухудшению здоровья и самочувствия.
Макроэлементы
Химические вещества, потребность организма в которых выше, чем в микроэлементах, называют «макроэлементами». Что же такое макроэлементы? Обычно они представлены не в чистом виде, а в составе органических соединений. В организм они попадают с продуктами питания, а также водой. Суточная потребность также выше, чем в микроэлементах, поэтому нехватка того или иного макроэлемента приводит к заметному дисбалансу и ухудшению самочувствия человека.
Ценность и источники пополнения макроэлементов:
| Наименование | Дневная норма | Действие на организм | Какие продукты содержат |
| Магний | Около 400 мг/сутки. | Отвечает за здоровье мышц, нервов и иммунной системы. | Злаки и бобовые культуры, орехи, молоко, творог, свежие овощи. |
| Кальций | Взрослым до 800 мг/сутки. | Участвует в процессах формирования костной ткани, нормализует деятельность сердечно – сосудистой системы. | Молочные и кисломолочные продукты, мясо, рыба и морепродукты. |
| Фосфор | Суточная доза до 1200 мг. | Необходим для мозговой деятельности, строительства костной и мышечной ткани. | Морская и океаническая рыба, мясные и хлебобулочные продукты, бобовые культуры, злаки, твердый сыр. |
| Натрий | Не более 800 мг/сутки. Переизбыток чреват отечностью и повышением уровня артериального давления. | Необходим для регуляции водного баланса в организме, влияет на уровень артериального давления, формирование костной и мышечной ткани. | Поваренная и морская соль. Многие продукты в чистом виде содержат натрий в минимальных количествах. |
| Калий | 2500 – 5000 мг/сутки. | Обеспечивает сбалансированную работу внутренних систем, нормализует давление и обеспечивает передачу нервных импульсов. |
Картофель, бобовые и злаковые культуры, яблоки и виноград. |
| Хлор | Примерно 2 г/сутки. | Участвует в формировании желудочного сока и плазмы крови. | Поваренная соль и хлебобулочные изделия. |
| Сера | До 1 г/сутки. | Входит в состав белков, нормализует их структуру и внутренний обмен между тканями организма. | Продукты животного происхождения: яйца, мясо и мясопродукты, рыба, молочные и кисломолочные продукты. |
При недостаточном поступлении в организм необходимых микро- и макроэлементов, дефицит восполняют специальными поливитаминными комплексами. Выбор подходящего препарата лучше проводить вместе с врачом, на основании специальных анализов. Они покажут, в чем именно нуждается ваш организм. Также очень важно не допустить переизбыток элементов, ведь это может привести к куда более сложным последствиям. Например, при увеличении нормы потребления брома, селена или фосфора, происходит отравление организма и нарушается его нормальная работа.
Существование незаменимых макро- и микроэлементов открыли относительно недавно, но пользу для нашего организма сложно переоценить. Макро и микроэлементы участвуют в важных процессах функционирования, обеспечивают усваиваемость пищи. Нехватка того или иного элемента негативно отображается на общей работе систем организма, поэтому обязательно стоит уделить внимание максимальному разнообразию рациона питания и поступлению этих элементов извне.
1. В какой группе все элементы относятся к макроэлементам? К микроэлементам?
а) Железо, сера, кобальт; б) фосфор, магний, азот; в) натрий, кислород, йод; г) фтор, медь, марганец.
К макроэлементам относятся: б) фосфор, магний, азот.
К микроэлементам относятся: г) фтор, медь, марганец.
2. Какие химические элементы называются макроэлементами? Перечислите их. Каково значение макроэлементов в живых организмах?
Макроэлементы – химические элементы, содержание которых в живых организмах составляет более 0,01% (по массе). Макроэлементами являются кислород (О), углерод (С), водород (Н), азот (N), кальций (Са), фосфор (Р), калий (К), сера (S), хлор (Cl), натрий (Na) и магний (Mg). Для растений макроэлементом также является кремний (Si).
Углерод, кислород, водород и азот – основные составляющие органических соединений живых организмов. Кроме того, кислород и водород входят в состав воды, массовая доля которой в живых организмах составляет в среднем 60-75%. Молекулярный кислород (О 2) используется большинством живых организмов для клеточного дыхания, в ходе которого выделяется необходимая организму энергия. Сера входит в состав белков и некоторых аминокислот, фосфор – в состав органических соединений (например, ДНК, РНК, АТФ), компонентов костной ткани, зубной эмали. Хлор входит в состав соляной кислоты желудочного сока человека и животных.
Калий и натрий участвуют в генерации биоэлектрических потенциалов, обеспечивают поддержание нормального ритма сердечной деятельности человека и животных. Калий также участвует в процессе фотосинтеза. Кальций и магний входят в состав костной ткани, эмали зубов. Кроме того, кальций необходим для свёртывания крови и сокращения мышц, входит в состав клеточной стенки растений, а магний входит в состав хлорофилла и ряда ферментов.
3. Какие элементы называются микроэлементами? Приведите примеры. В чём заключается роль микроэлементов для жизнедеятельности организмов?
Микроэлементами называют жизненно важные химические элементы, массовая доля которых в живых организмах составляет от 0,01% и менее. К этой группе относятся железо (Fe), цинк (Zn), медь (Cu), фтор (F), йод (I), марганец (Mn), кобальт (Со), молибден (Мо) и некоторые другие элементы.
Железо входит в состав гемоглобина, миоглобина и многих ферментов, участвует в процессах клеточного дыхания и фотосинтеза. Медь входит в состав гемоцианинов (дыхательных пигментов крови и гемолимфы некоторых беспозвоночных животных), участвует в процессах клеточного дыхания, фотосинтеза, синтеза гемоглобина. Цинк входит в состав гормона инсулина, некоторых ферментов, участвует в процессах синтеза фитогормонов. Фтор входит в состав зубной эмали и костной ткани, йод – в состав гормонов щитовидной железы (трийодтиронина и тироксина). Марганец входит в состав ряда ферментов или повышает их активность, участвует в формировании костей, в процессе фотосинтеза. Кобальт необходим для процессов кроветворения, входит в состав витамина В 12 . Молибден участвует в процессах связывания молекулярного азота (N 2) клубеньковыми бактериями.
4. Установите соответствие между химическим элементом и его биологической функцией:
1 – д (кальций необходим для мышечного сокращения и свёртывания крови);
2 – в (магний является компонентом хлорофилла);
3 – е (кобальт входит в состав витамина В 12);
4 – б (йод входит в состав гормонов щитовидной железы);
5 – а (цинк участвует в синтезе гормонов растений, входит в состав инсулина);
6 – г (медь входит в состав гемоцианинов некоторых беспозвоночных животных).
5. На основании материала о биологической роли макро- и микроэлементов и знаний, полученных при изучении организма человека в 9-м классе, объясните, к каким последствиям может привести недостаток тех или иных химических элементов в организме человека.
Например, при недостатке кальция ухудшается состояние зубов и развивается кариес, наблюдается повышенная склонность костей к деформации и переломам, появляются судороги, снижается свёртываемость крови. Недостаток калия приводит к развитию сонливости, депрессии, мышечной слабости, сердечной аритмии. При дефиците железа наблюдается снижение уровня гемоглобина, развивается анемия (малокровие). При недостаточном поступлении в организм йода нарушается синтез трийодтиронина и тироксина (гормонов щитовидной железы), может наблюдаться увеличение щитовидной железы в виде зоба, развивается быстрая утомляемость, ухудшается память, снижается внимание и т. п. Длительная нехватка йода у детей может приводить к отставанию в физическом и умственном развитии. При недостатке кобальта снижается количество эритроцитов в крови. Дефицит фтора может стать причиной разрушения и выпадения зубов, поражения дёсен.
6. В таблице указано содержание основных химических элементов в земной коре (по массе, в %). Сравните состав земной коры и живых организмов. В чём заключаются особенности элементарного состава живых организмов? Какие факты позволяют сделать вывод о единстве живой и неживой природы?
| Элемент | Содержание, % | Элемент | Содержание, % | Элемент | Содержание, % |
| Кислород | 49,13 | Натрий | 2,4 | Углерод | 0,35 |
| Кремний | 26 | Магний | 2,35 | Хлор | 0,2 |
| Алюминий | 7,45 | Калий | 2,35 | Фосфор | 0,125 |
| Железо | 4,2 | Водород | 1 | Сера | 0,1 |
| Кальций | 3,25 | Титан | 0,61 | Азот | 0,04 |
Живые организмы более чем на 98% (по массе) состоят из четырёх элементов – кислорода (О), углерода (С), водорода (Н) и азота (N). В земной коре общая массовая доля этих элементов составляет немногим более 50%. При этом как в составе земной коры, так и в живых организмах преобладающим химическим элементом является кислород. Однако на долю трёх остальных элементов (С, Н и N), необходимых для построения молекул органических веществ, в составе живых организмов приходится более 28%, а в земной коре их суммарное содержание не достигает и 1,5%. С другой стороны, некоторые химические элементы, широко распространённые в земной коре (кремний, алюминий, железо), живые организмы содержат в очень малых количествах.
В состав живых организмов входят те же химические элементы, из которых состоят объекты неживой природы, только в другом соотношении. Для живых организмов исходными (первичными) источниками этих элементов являются вещества, входящие в состав атмосферы, гидросферы и литосферы – H 2 O, СО 2 , О 2 , N 2 , различные ионы и т.п. Химические элементы возвращаются в окружающую среду в ходе жизнедеятельности организмов (дыхание, экскреция) и после их смерти. Это свидетельствует о единстве и взаимосвязи живой и неживой природы.
Микроэлементы являются активным веществом микроудобрений.
Показать все
Микроэлементы распространены в земной коре в концентрациях, не превышающих 0,1 %, а в живом веществе они обнаруживаются в количестве 10 -3 -10 -12 %. К группе микроэлементов относят металлы, неметаллы, галогены. Единственная их общая черта - низкое содержание в живых тканях.
Микроэлементы принимают самое активное участие во многих жизненных процессах, происходящих в растениях на молекулярном уровне. Путем воздействия на ферментную систему либо в непосредственной связи с биополимерами растений они стимулируют или ингибируют протекание физиологических процессов в тканях.
Для корректировки содержания микроэлементов в почве практикуют некорневые подкормки в течение вегетации, предпосевную обработку семян и посадочного материала, а также внесение в почву необходимых веществ в виде удобрений.
Физические и химические свойства
Микроэлементы различны по своим физическим и химическим свойствам. Среди них встречаются металлы ( , ), неметаллы (), галогены ().
Классификация микроэлементов
Химические элементы подразделяются на необходимые для растений и полезные им.
Необходимые
питательные элементы отвечают следующим требованиям:- без элемента не может завершиться жизненный цикл растения;
- физиологические функции, выполняемые с участием конкретного элемента, не осуществляются при его замене на другой элемент;
- элемент обязательно вовлекается в метаболизм растения.
Однако существует ряд условностей в использовании данного термина. Дело в том, что сложности с его применением возникают уже при сравнении необходимости того или иного элемента для жизни высших и низших растений и, тем более, животных и человека. Так, например, не доказана необходимость бора для некоторых грибов, спорна необходимость наличия кобальта для осуществления физиологических функций целого ряда растений. К бесспорно необходимым элементам относят , хлор, никель.
Полезные
- это питательные элементы, обладающие способностью стимулировать рост и развитие растений, но не в полной мере соответствующие трем требованиям, приведенным выше. К этой группе относятся и те элементы, которые необходимы только в определенных условиях и только для определенных видов растений. В настоящее время из микроэлементов полезными для растений считаются , селен, кремний, алюминий, и другие.В настоящее время жизненно необходимыми для растений считаются только около десяти микроэлементов, еще несколько - необходимыми узкому кругу видов. Для остальных элементов известно, что они могут оказывать стимулирующее действие на растения, но их функции не установлены.
Некоторые физические и химические свойства микроэлементов , согласно данным: |
|||||||
Микроэлемент |
Атомный номер |
Атомная масса |
Физическое состояние при нормальны условиях |
||||
10,81 |
неметалл |
3700 |
2075 |
порошок черного цвета |
|||
50,94 |
металл |
3400 |
1900 |
металл серебристого цвета |
|||
126,90 |
галоген |
113,6 |
185,5 |
черно-фиолетовые кристаллы |
|||
54,94 |
металл |
2095 |
1244 |
металл серебристого белого цвета |
|||
59,93 |
VIII |
металл |
2960 |
1494 |
твердый, тягучий, блестящий металл |
||
63,54 |
металл |
2600 |
1083 |
металл красного, в изломе розового цвета |
|||
65,39 |
металл |
419,5 |
голубовато-серебристый металл |
||||
95,94 |
металл |
4800 |
2620 |
светло-серый металл |
|||
Микроэлементы содержатся в небольших количествах практически повсеместно: в горных породах, почве, растениях и, естественно, в организме человека и животных.
Дерново-
подзолистая
1,5-6 ,6
0,08-0,38
0,1-47,9
0,05-5,0
20-67
0,12-20,0
40-7200
50,0-150
1,0-4,0
0,04-0 ,97
0,45-14,0
0,12-3,0
10-62
н.д.
0,5-4,4
н.д.
Чернозем
4-12
0,38-1,58
7-18
4,5-10,0
24-90
0,10-0,25
200-5600
1,0-75
0,7-8,6
0,02-0,33
2,6-13,0
1,10-2,2
37-125
н.д.
2,0-9,8
н.д.
Серозем
8,8-160,3
0,23-0,62
5-20
2,5-10,0
26-63
0,09-1,12
310-3800
1,5-125
0,7-2,0
0,03-0,15
н.д.
0,9-1,5
50-87
н.д.
1,3-38
н.д.
Каштановая
100-200
0,30-0,90
0,6-20
8,0-14,0
0,06-0,14
600-1270
1,5-75
0,2-2,0
0,09-0,62
0,1-6,0
н.д.
2,0-9,8
н.д.
Бурая
40,5
0,38-1,95
14-44,5
6,0-12,0
32,5-54,0
0,03-0,20
390-580
1,5-75
0,4-2,8
0,06-0,12
2,3-3,8
0,57-2,25
н.д.
0,3-5,3
н.д.
Роль в растении
Биохимические функции
Роль микроэлементов для растений многогранна. Они призваны улучшать обмен веществ, устранять функциональные нарушения, содействовать нормальному течению физиолого-биохимических процессов, влиять на процессы фотосинтеза и дыхания. Под действием микроэлементов возрастает устойчивость растений к бактериальным и грибковым заболеваниям, неблагоприятным факторам окружающей среды (засухе, повышению или понижению температуры, тяжелой зимовке и прочим).
Установлено, что микроэлементы входят в состав большого числа ферментов, играющих важную роль в жизни растений. Все биохимические реакции синтеза, распада, обмена органических веществ протекают только при участии ферментов.
,
в составе микроудобрений повышают активность ферментов пероксидазы и полифенолоксидазы как в семядолях, так и в корнях гороха, но не изменяют их активности в проростках. При этом, и у гороха, и у кукурузы пероксидазная окислительная система преобладает над полифенолоксидазной.Роль в растении и главные функции некоторых необходимых питательные микроэлементов, согласно данным: |
||
Микроэлемент |
В какие компоненты входит |
Процессы, в которых участвует |
Фосфоглюконаты |
Метаболизм и перенос углеводов, Синтез флавоноидов, Синтез нуклеиновых кислот, Утилизация фосфата,образование полифенолов. |
|
Кофермент кобамид |
Симбиотическая фиксация азота (возможно и у не клубеньковых растений), стимулирование окислительно-восстановительных реакций при синтезе хлорофилла и протеинов. |
|
Разнообразные оксиданты, пластоцианины, ценилоплазмин. |
Окисление, фотосинтез, метаболизм протеинов и углеводов, Возможно, участвует в симбиотической фиксации азота и окислительно-восстановительных реакциях. |
|
Тирозин и его производные у покрытосеменных и водорослей |
||
Многие ферментные системы |
Фотопродукция кислорода в хлоропластах и косвенное участие в восстановлении NO 3 - |
|
Нитратредуктаза, нитрогеназа, оксидазы и молибденоферридоксин |
Фиксация азота, восстановление NO 3 - Окислительно-восстановительные реакции |
|
Порфины, гемопротеины |
Метаболизм липидов, фотосинтез в зеленых водорослях и, возможно, участие в фиксации N 2 |
|
Ангидразы, дегидрогеназы, протеиназы и пептидазы |
Метаболизм углеводов и белков |
|
Недостаток (дефицит) микроэлементов в растениях
При недостаточном поступлении какого-либо микроэлемента из числа необходимых питательных элементов рост растения отклоняется от нормы или прекращается вовсе, а дальнейшее развитие растения, в особенности его метаболические циклы, нарушаются.
При недостатке микроэлементов активность многих ферментов резко снижается. Например, установлено, что при недостатке меди резко падает активность ферментов, в состав которых входит медь, а именно, полифенолоксидазы и аскорбатоксидазы.
Симптомы недостаточности (дефицита) трудно свести к одному знаменателю, но, все же, они характерны для конкретных микроэлементов. Наиболее часто наблюдается хлороз.
Визуальная симптоматика очень важна для диагностики недостаточности, но нарушения метаболических процессов и, как следствие, потеря биомассы продукции могут наступать прежде, чем симптомы недостаточности будут заметны. Для улучшения методов диагностики дефицита микроэлементов ряд авторов предлагает биохимические индикаторы. К сожалению, широкое применение этого способа ограничено в связи с большой изменчивостью энзиматической активности и трудностью определения данного показателя.
Наиболее широко используются тесты - анализ почв и растений. Но и в этом случае неподвижные формы микроэлементов, находящиеся в старых частях растения, могут исказить данные. Однако анализ растительных тканей успешно используют для установления дефицита микроэлементов путем сравнения с содержанием этих соединений в тех же тканях нормальных растений, того же возраста и в тех же органах.
При устранении дефицита микроэлементов при помощи удобрений следует учитывать тот факт, что подобная процедура является эффективной, только если содержание элемента в почве либо его доступность достаточно низкие.
В любом случае, формирование дефицита микроэлементов в растениях является результатом сложного взаимодействия нескольких факторов. Многочисленные наблюдения доказали, что свойства и генезис почв - это главные причины, вызывающие дефицит микроэлементов в растении. Обычно недостаток микроэлементов связан с почвами высокой кислотности (светлыми песчанистыми) и щелочными (известковистыми) почвами с неблагоприятным водным режимом, а также с избытком фосфатов, азота, кальция, оксидов железа и марганца.
Симптомы недостатка микроэлементов питания у сельскохозяйственных культур, согласно данным: |
||
Элемент |
Симптомы |
Чувствительные к ультуры |
Хлороз и покоричневение молодых листьев, Погибшие верхушечные почки, Нарушение развития цветов, Поражение сердцевины растений и корней, Мультипликация при делении клеток |
Капуста и близкие виды, Сельдерей, Виноград, Фруктовые деревья (груши и яблони) |
|
|
Меланизм, Белые скрученные макушки, Ослабление образования метелок, Нарушение одревеснения |
Злаки (овес), Подсолнечник, |
|
Пятна хлороза, Некроз молодых листьев, Ослабленный тургор |
Злаки (овес), Фруктовые деревья (яблони, вишни, цитрусовые) |
|
Хлороз края листовой пластинки, Нарушение свертывания цветной капусты, Огненные края и деформация листьев, Разрушение зародышевых тканей. |
Капуста, близкие виды, |
|
Межжилковый хлороз (у однодольных), Остановка роста, Розетчатость листьев у деревьев, Фиолетово-красные точки на листьях |
Зерновые (кукуруза), Виноград, Фруктовые деревья (цитрусы). |
|
Избыток микроэлементов в растениях
Метаболические нарушения в растениях вызывают не только недостаток, но и избыток элементов питания. Растения более устойчивы к повышенной, чем к пониженной концентрации микроэлементов.
Главные реакции, связанные с токсичным действием микроэлементов:
- изменение проницаемости клеточных мембран;
- реакции тиольных групп с катионами;
- конкуренция с жизненно важными метаболитами;
- большое сродство с фосфатными группами и активными центрами в АДФ и АТФ;
- захват в молекулах позиций, занимаемых жизненно важными группами, такими, как фосфат и нитрат.
Оценка влияния токсичных концентраций элементов на растение достаточно сложна, поскольку зависит от множества факторов. К числу наиболее важных относят пропорции, в которых ионы и их соединения присутствуют в почвенном растворе.
Например, токсичность арсената и селената заметно понижается при избытке сульфата и фосфата. Металлоорганические соединения могут быть более токсичными, чем катионы того же элемента. Кислородные анионы элементов, как правило, более ядовиты, чем их простые катионы.
Наиболее токсичными для высших растений являются , никель , свинец , .
Видимые симптомы токсичности изменяются в зависимости от вида растения, но имеются и общие, неспецифические симптомы фитотоксичности: хлорозные и бурые точки на листовых пластинках и их краях, а также коричневые чахлые корни кораллоподобной конфигурации.
Симптомы токсичности микроэлементов у распространенных с/х культур, согласно данным: |
||||
Элемент |
Симптомы |
Чувствительные культуры |
||
Хлороз краев и концов листьев, Бурые точки на листья, Загнивание ростовых точек, Скручивание и отмирание старых листьев |
Картофель, Помидоры, Подсолнечник, |
|||
|
Белые края и кончики листьев, Уродливые кончики корней |
Картофель, Помидоры, Подсолнечник, |
|||
Темно-зеленые листья, Корни толстые, короткие или похожие на колючую проволоку, Угнетение образования побегов |
Саженцы цитрусовых, Гладиолусы |
|||
Хлороз и некротические поражения у старых листьев, Буровато-черные или красные некротические пятна, Накопление частиц оксида марганца в клетках эпидермиса, Засохшие кончики листьев, Чахлые корни |
Картофель, |
|||
Пожелтение или покоричневение листьев, Угнетение роста корней, Угнетение кущения |
Хлороз и некроз концов листьев, Межжилковый хлороз молодых листьев, Задержка роста у растения в целом, Корни повреждены, похожи на колючую проволоку. |
|||
Содержание микроэлементов в различных соединениях
Микроудобрения - это удобрения, в которых действующим веществом является один (или несколько) микроэлементов. Они могут быть представлены как в виде минеральных форм, так и органоминеральными соединениями. Микроудобрения классифицируют по основному элементу, который они содержат (марганцевые, цинковые, медьсодержащие и прочее).
Микроэлементы могут входить и в состав макроудобрений в виде примесей. Определенное количество микроэлементов привносится в почву и в составе органических удобрений. На практике в качестве микроудобрений часто используют отходы различных производств, обогащенные микроэлементами.
Способы применения микроудобрений и удобрений, содержащих микроэлементы
Микроудобрения применяют для внесения в почву, некорневых подкормок и предпосадочной обработки семян. Дозы микроудобрений малы. Это требует высокой точности дозирования и равномерности внесения.
Внесение в почву
применяется для радикального повышения содержания микроэлементов в почве на протяжении всего вегетационного периода. При этом способе могут наблюдаться отрицательные эффекты:- образование трудно растворимых форм микроэлементов,
- вымывание микроэлементов за пределы корнеобитаемого слоя.
Не рекомендуется вносить в почву дорогостоящие виды микроудобрений, особенно осенью. В данном случае лучше использовать различные макроудобрения, модифицированные микроэлементами, труднодоступные промышленные отходы и удобрения пролонгированного действия.