4.12. Макро- и микроэлементы и их биологические функции

Элемент

Примеры биологических функций

Fe

I

Са

Si

Li

Mg

Cu

Mn

Co

Mo

Se

Cr

Zn

V

Ni

Sn, Hg, Pb

Участвует в транспорте электронов (цитохромы, железосеропротеиды), в транспорте и депонировании кислорода (миоглобин, гемоглобин), в формировании активных центров оксидоредуктаз (оксидазы, гидроксилазы и др.), в транспорте и депонировании железа (трансферрин, ферритин, лактоферрин и др.). Является простетической группой гемсодержащих ферментов (каталазы, цитохромоксидазы).

Структурный компонент гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина). Длительный период дефицита йода в детском возрасте ведет к развитию кретинизма, дети резко отстают в умственном и физическом развитии, плохо развиваются мозг и костная система.

Относится к макроэлементам. Участвует в регуляции трансмембранного потенциала клетки, нервной и нервно-мышечной проводимости, регулирует продукцию и высвобождение гормонов и нейропептидов, регулирует сосудистый тонус, контролирует свертываемость крови, участвует в формировании кратковременной памяти и обучающих навыков, активирует транскрипционный аппарат клеток.

Структурный компонент гликозамингликанов и их белковых комплексов, входящих в состав соединительной ткани. Максимальное содержание кремния отмечается в коже, зубной эмали, в волосах, в ногтях, в костях и хрящах, в соединительной ткани сосудов. Уровень кремния в аорте уменьшается с развитием атеросклероза и с возрастом. Хорошему усвоению кремния способствует растительная клетчатка.

Молекулярные механизмы участия Li в функционировании клеток многообразны, но мало исследованы. Литий оказывает успокаивающий и снотворный эффект, дефицит лития во время беременности может приводить к выкидышам и аномалиям в развитии плода. В зрелом возрасте недостаток лития провоцирует развитие атеросклероза. К концентраторам лития относятся: лютики, пасленовые, табак, свекла, татарник, красные и бурые водоросли.

Чрезвычайно важный элемент для нормального функционирования нервной системы. Тормозит процессы возбуждения в коре головного мозга, в связи с этим оказывает снотворный, седативный, наркотический, анальгетический и противосудорожный эффект. Причиной внутриклеточной магниевой недостаточности являются стрессы различной природы (физические, психические). Дефицит магния является одной из причин нарушения мозгового кровообращения.

Простетическая группа цитохромоксидазы и других ферментов (более 30), в основном, оксидоредуктаз (благодаря окислительно-восстановительным свойствам меди). Играет важную роль в развитии и функционировании соединительной ткани, иммунной и нервной систем. Медь исключительно важна для процессов ассимиляции железа.

Кофермент более чем 30 ферментов (аргиназы и др.), участвующих преимущественно в реакциях фосфорилирования. Ежедневное поступление марганца с пищей составляет 2-9 мг. Избыток Мn оказывает токсическое действие на ЦНС и бронхолегочный эпителий, ионы марганца нарушают точность репликации ДНК. Интенсивно изучается роль Mn²⁺ в процессах мутагенеза и канцерогенеза.

Кофактор витамина В₁₂.

Кофермент (ксантиоксидазы, сульфитоксидазы и альдегидоксидазы). Дефицит Мо встречается редко и проявляется тахикардией, мигрирующей головной болью, выраженными психическими расстройствами.

Кофермент (глутатионпероксидазы). Регулирует антиоксидантные процессы в ЦНС, проявляет антибактериальное, противовирусное, противоопухолевое, противовоспалительное и антистрессорное действие. Является антагонистом нейротоксических металлов и мышьяка.

Основная биологическая функция – формирование толерантности к глюкозе. При недостатке хрома в организме повышается концентрация инсулина в крови.

Кофермент (дегидрогеназы, ДНК-полимеразы, карбоангидразы). Участвует в функционировании более 500 различных белков. Влияет на функцию щитовидной железы. При дефиците цинка в организме быстрее формируется алкогольная и наркозависимость.

Кофермент (нитратредуктазы). При избытке в организме человека и животных проявляет мутагенные и генотоксические свойства. (в составе порфиринового макроцикла встречается в асфальте, нефти и битуме).

Кофермент (уреазы). Усиливает всасывание железа в ЖКТ, стимулирует приток кальция в клетку через Ni²⁺-чувствительные кальциевые каналы. Как и другие тяжелые металлы является канцерогеном (промотором роста опухолевых клеток).

Обладают нейротоксическим эффектом, механизм которого до конца не изучен. Ионы Hg²⁺ индуцируют генерацию свободных радикалов, повреждающих ДНК, способствуют образованию поперечных сшивок ДНК. Токсические эффекты свинца в наибольшей степени связаны с нарушениями IQ (коэффициента интеллектуального развития).