Исследовательская работа на тему "Кальций в организме человека", 3 класс

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«КАЛЬЦИЙ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА»

Оглавление

Введение …………………………………………………………………………….. 3

Глава 1. Теоретическая часть  ………………………………………………………

1.1.          Что такое кальций ……………………………………………………………

1.2.          Какую роль играет кальций в организме ……………………………………

1.3.          Содержание кальция в организме ………………………………………….

1.4.          Кости скелета и кальций ……………………………………………………

1.5.          Зубы и кальций ………………………………………………………………

1.6.          Продукты, содержащие кальций …………………………………………..

1.7.          Суточная потребность организма в кальции ………………………………

1.8.          Недостаток кальция в организме.  Причины и последствия………………

1.9.          Избыток кальция в организме.  Причины и последствия…………………

Глава 2. Практическая часть ………………………………………………………

2.1.    Опыт 1.  ………………………………………………………………………

2.2.    Опыт 2.  ………………………………………………………………………

Заключение  …………………………………………………………………………

Приложение ………………………………………………………………………

Введение.

Название  кальций произошло от латинского calcis - известь ( "мягкий камень").  Оно было предложено английским ученым Гемфри Дэви в 1808 году. Кальций (Ca) - самый широко распространенный в организме минерал. Например, его содержание в организме взрослого человека (в расчете на массу 65 кг) составляет 1,3 кг. Около 99% этого вещества содержится в костях и зубах.

По мнению Ч.Р.Клеемен (1981), это связано с тем обстоятельством, что жизнь зародилась в среде первичного океана, богатой кальцием.

Актуальность исследования:

 По мнению врачей-педиатров, заболевания костно-мышечной системы у детей во всех регионах России в последние годы неуклонно растут. Они занимают четвёртое место в структуре детской инвалидности. Остеопороз — это заболевание скелета, для которого характерно снижение массы и плотности кости, что приводит к повышенной ломкости кости и повышению риска перелома. Остеопороз называют «безмолвной эпидемией», так как потеря массы кости определяется уже после переломов. Это одно из основных заболеваний, обусловленных образом жизни.

Цель исследования:

Изучить химический элемент  кальций и узнать, какое влияние он оказывает на организм человека.

Задачи исследования:

1. Ознакомиться и дать определение, что такое кальций.

2. Узнать, каким образом кальций влияет на организм человека.

3. Узнать, каким путем кальций попадает в организм человека.

4. Провести опыты, наглядно отображающие влияние кальция на живые организмы.

Объект исследования: Кальций (Са).

Предмет исследования:

         Взаимодействие кальция с организмом человека.  Влияние избытка и недостатка кальция на организм.

Методы исследования:

1. Изучение научной литературы.

 2. Изучение интернет - ресурсов.

3. Проведение опытов.

4. Анализ полученных данных.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1.        Что такое кальций?

Кальций (Calcium), Ca, химический элемент периодической системы Менделеева. Подробнее мы будем изучать его на уроках химии в старших классах.

1.2.        Какую роль играет кальций в организме.

Кальций является жизненно необходимым элементом, без него мы не могли бы жить.

Почти каждой клетке, включая клетки сердца, нервов и мышц, необходим кальций для обеспечения нормальной жизнедеятельности.

В человеческом организме кальций находится в трех основных местах:

1) В костях скелета (около 99% наших костей являются для нас "резервуаром" кальция);

2) В клетках;

3) В крови.  Именно кровью кальций доставляется в органы и ткани организма и именно в те места, где он необходим.

В связи с тем, что кальций нам так необходим, в человеческом организме имеется система поддержания постоянной концентрации кальция, для того чтобы обеспечить его поступление по мере необходимости.

Организм делает это тремя способами:

1) Кальций всасывается напрямую из потребляемой пищи. Это наиболее предпочтительный способ получения кальция;

2) Кальций поступает из костей в том случае, если его не хватает в потребляемой пище. В этих случаях кости могут становиться более тонкими и хрупкими;

3) Уменьшается количество кальция, поступающего повторно в кровь после "обработки" её почками.

Основной задачей является достаточное поступление кальция с пищей для нормального обеспечения им всех органов и тканей.

Другими словами, нам необходимо столько потреблять кальция, чтобы в случаях, когда мы теряем кальций (а такие ситуации могут встречаться и в норме), его потери не превышали его потребления.

Этот баланс имеет важное значение, так как его нарушение может привести к прогрессирующему вымыванию из костей недостающего количества кальция.

Кальций является жизненно необходимым для человека элементом, без него мы просто не могли бы жить.

Биологическая роль кальция в организме человека огромна:

- Кальций в организме способствует нормальной работе нервной системы,

- Регулирует процессы роста и деятельности клеток всех видов тканей;

- Является "строительным материалом" для образования костей и зубов;

- Кальций в организме обеспечивает нормальный обмен веществ;

- Обеспечивает нормальную функцию клеточных мембран, следовательно, участвует в получении питания и выведении продуктов жизнедеятельности;

- Поддерживает нормальный сердечный ритм, способствует здоровью сердечно - сосудистой системы, нормализует артериальное давление;

- Кальций в организме обеспечивает нормальную свертываемость крови;

- Участвует в обмене железа в организме, регулирует ферментную активность;

- Необходим для метаболизма более трехсот биологически активных веществ;

- Участвует в сокращении и расслаблении мышц;

- Улучшается внешний вид волос, ногтей и кожи, человек выглядит моложе своего возраста;

- Кальций в организме оказывает противовоспалительное действие;

- Необходим для передвижения питательных веществ по человеческому организму;

- Нормализует работу желудочно-кишечного тракта.

1.3.        Содержание кальция в организме

В организме взрослого человека содержится в среднем около 1-2 кг.  кальция, из которых более 98 % приходится на кости скелета, в то время как остальное  циркулирует в крови и прочих жидкостях организма. Именно кровь доставляет кальций в органы и ткани организма  в те места, где он необходим.

1.4.        Кости скелета и кальций

Скелет - динамическое депо кальция, где образуются новые кальциевые кристаллы, а старые разрушаются. Скорость этого разрушения и построения, названная скоростью оборота, значительно варьирует в зависимости от возраста. У детей первого года жизни она более 100%, после года - более 10% в год, у взрослых от 2 до 20% в год.

Хотя пик костной массы может быть не достигнут в 25 лет, считается, что до 25 лет кальций накапливается в организме, это фаза роста костной массы, который начинается с внутриутробного развития.

В 25-35 лет кальций находится в равновесии, то есть примерно 0,4 г ежедневно поступает в организм и столько же его покидает.

Пик плотности и общей массы костной ткани соответствует примерно 30 годам.

После 35 лет расход кальция превышает его поступление извне с пищей. С 40 лет - фаза преобладания резорбции (рассасывания) костной ткани над обновлением. В этот период масса и прочность костей снижаются примерно на 3% в год. С 45 лет вследствие изменения гормонального фона (чаще у женщин, но у мужчин тоже существует возрастной остеопороз) кальций интенсивно вымывается из костей и развивается остеопороз. При этом общая масса костей значительно уменьшается, нарушается их структура, уменьшается механическая прочность и возникают переломы. У женщин чаще, чем у мужчин, у белых чаще, чем у черных, чаще у людей маленького роста, чем у высоких. Таким образом, риск остеопороза максимален у маленьких белых женщин. Склонность к остеопорозу передается и по наследству

1.5.        Зубы и кальций

Кальций является основной составляющей зубов, поэтому его крайне необходимо употреблять в достаточном количестве вместе с пищей. Больше всего кальция содержится в следующих продуктах: в твороге, молоке, сметане, отрубях, рыбе, моркови, свекле, редисе, салате, фасоли, сельдерее, шпинате, бобах, миндале, меде, винограде, клубнике, апельсинах, кожице всех овощей и фруктов.  Помимо продуктов питания, для укрепления зубов существуют и лекарственные средства, которые содержат кальций, например, глюконат кальция.Появление препаратов, содержащих целый комплекс кальция с витамином D, объясняется тем, что усвоение кальция в достаточной степени невозможно при недостаточном поступлении витамина D. Много витамина D содержится в печени, рыбе и рыбьем жире. Также человеческий организм сам способен вырабатывать витамин D в кожных покровах под влиянием ультрафиолетовых лучей. Поэтому при правильном образе жизни, достаточных прогулках и сбалансированном питании потребность в дополнительных препаратах сама собой отпадает.

1.6. Продукты, содержащие кальций

Продукты питания	Количество продукта	Содержание кальция в данном количестве продукт а, мг
Молоко и молотые продукты
Сыр - Швейцарский, Граерский	50 г	493
Сыр - в твердом виде, Чеддер, Колби, Эдак, Гауда	50 г	353
Молоко - цельное, 2%, 1 % жирности	1 стакан/250 мл	315
Сливки	1 стакан/ 250 мл	301
Сыр-Моцарелла, Адыгейский, Брынза	50	269
Йогурт - обыкновенный	1 чашка/175мл	292
Мороженое	1/2 чашки	93
Сыр - деревенский, сливочный 2%, 1% жирности (творог)	1/2 чашки	87
Мясо, рыба, домашняя птица и другие продукты
Сардины, с костями	8 маленьких	153
Лосось, с костями, консервированный	1/2 банки (масса нетто 13 г)	153
Миндаль	1/2 чашки	200
Кунжут	1/2 чашки	100
Бобы - приготовленные (фасоль, синие бобы, пятнистые бобы)	1/2 чашки	90
Соевые бобы - приготовленные	1 чашка	175
Курица - жареная	90 г	13
Говядина - жареная	90г	7
Хлеб и зерновые
Круглая булочка с отрубями	1/35 г	50
Хлеб - белый и пшеничный	1 кусок/30 г	25
Фрукты, и овощи
Брокколи - в сыром виде	1/2 чашки	38
Апельсины	1 среднего размера/180 г	52
Бананы	1 среднего размера/175г	10
Салат	2 больших листа	8
Сушеный инжир	10	270
Комбинированные блюда
Супе молоком, суп в виде крема из курицы, грибов, помидоров и брокколи	1 чашка/250мл	189
Вареная консервированная фасоль	1         чашка/250 мл	169

Таблица 1

1.7.        Суточная потребность организма в кальции

Возраст	Потребление кальция, мг
7 – 9 лет	700
10-12 лет (мальчики) 10-12 лет (девочки)1 13- 16лет	900 1200-1400 1200-1400
17-18лет	1200
19-49 лет	1000
50 +	1000-15002

Таблица 2

1.8.        Недостаток кальция в организме.  Причины и последствия

Обмен кальция характеризуется тем, что при его недостаточном поступлении с пищей он все равно продолжает выделяться из организма.

Результат недостатка кальция в рационе взрослых: разрушение зубов, слабоумие. У пожилых женщин возможно развитие остеопороза - кости становятся настолько тонкими, что ломаются под тяжестью веса тела. Нарушение нормального сердечного ритма, мышечные спазмы, нечувствительность, одеревенение, покалывание в кистях и ступнях. Но сегодня все чаще из-за неправильного питания остеопорозом страдают молодые люди и даже грудные младенцы.

Причинами дефицита кальция в организме являются:

1. Недостаток кальция в продуктах питания;

2. Несбалансированное питание;

3. При варке и жарении продуктов органический кальций в них

переходит в неорганический, который хуже усваивается;

4. Низкое (менее 8 мг/л) содержание его в природной воде. Хлорирование воды вызывает дополнительный дефицит кальция;

5. Потребление большого количества сахара (при растворении в желудке мешает всасыванию кальция, нарушает фосфорно-кальциевый обмен);

6. Потребление большого количества белков. Увеличение суточного количества животных белков на 50% вызывает выведение кальция из организма также на 50%;

7. Прием лекарственных средств (гормональные, слабительные, антациды), которые образуют с кальцием соединения не всасывающиеся в кишечнике;

8. Потребление большого количества соли (она способствует выведению кальция из организма);

9. Продукты с кислой реакцией (животные жиры, изделия из муки высшего сорта, щавелевая кислота, шпинат, ревень) приводят к нарушению кальциевого обмена;

10. Раннее искусственное вскармливание детей до года, так как кальций в искусственных смесях усваивается на 30%, а из грудного молока на 70%;

11. Малоподвижный образ жизни;

12. Стрессы.

 

1.9.        Избыток кальция в организме.  Причины и последствия

Если кальция в продуктах питания содержится чрезмерное количество, вреда организму это, как правило, не приносит. Здоровый организм имеет совершенные механизмы контроля над его усвояемостью, избыток попросту не усваивается и выводится.

А вот неконтролируемый прием медицинских препаратов кальция может привести к его избытку. Особенно это касается таких лекарств как глюконат кальция и хлорид кальция. Они не предназначены для употребления в качестве пищевой добавки и без медицинских показаний принимать их нельзя.

Максимально безопасной суточной дозой для взрослого человека является 1800 миллиграмм. Избыточно принимаемые дозы кальция могут вызвать гиперкальциемию со следующими симптомами: потеря аппетита, жажда, тошнота, рвота, слабость, судороги.

При длительной гиперкальциемии начинаются проблемы с мочевыделительной системой, появляются камни в почках и мочевом пузыре, ослабляется иммунитет, увеличивается свертываемость крови, нарушается функционирование нервных и мышечных тканей, снижается усвояемость клетками костной ткани цинка.

Если у вас избыток кальция:

- Пейте клюквенный и сливовый соки, поскольку соли кальция лучше растворяются в кислой среде, чем в щелочной.

- Старайтесь больше ходить.

- Чтобы предотвратить приступ гиперкальциемии, соблюдайте диету с низким содержанием кальция, больше пейте.

Глава 2.  Практическая часть

2.1. Опыт 1.

"Резиновое" яйцо, или как кислота взаимодействует с кальцием скорлупы яиц.

Мы выясним, что происходит с эмалью зубов, если из нее удалить кальций. Зубы сверху покрыты защитной оболочкой - эмалью, так же как у яйца есть скорлупа, состоящая из соединений кальция.

Возьмем 2 яйца. Одно помещаем в банку с обычной водой, другое в банку с уксусом.    

Рисунок 1

Через несколько часов наблюдаем такую картину:

- с яйцом, находящимся в воде, ничего не произошло.

- яйцо в банке с уксусом изменилось (его скорлупа пузырится).

Это уксус растворяет кальций, из которого состоит скорлупа. Еще через несколько часов скорлупа станет мягкой, а затем растворится совсем.

Через 4 дня наблюдаем:
- яйцо, находящееся в воде, не изменилось.

- яйцо в банке с уксусом стало резиновым на ощупь (как мячик).

Яичная скорлупа растворилась совсем.

Вывод: Эмаль зубов (как и яичная скорлупа) без кальция размягчается.

Рисунок 2

2.2. Опыт 2.

Эластичные" кости, или как кислота взаимодействует с кальцием костей скелета.

Мы выясним, что произойдет с костями, если из них удалить соединения кальция.

Возьмем куриные косточки.

Поместим их в банку и зальем небольшим количеством уксуса.

Закрываем банку плотно крышкой и оставляем на 7 дней.

 За это время соли кальция переходят из костей в раствор.

Через несколько дней достаем косточки. Видим, что они стали как "резиновые" - пружинят и разгибаются, если их согнуть пальцами.

Тонкие косточки можно свернуть в колечко (у них соли кальция растворились по всему объему).

У толстой кости середина осталась твердой.

Рисунок 3

 Вывод:  Кости без кальция стали мягкими и гибкими. Кости состоят из минеральных веществ,  которые делают их твердыми и прочными. Уксус разрушает минералы, также как  и яичную скорлупу.

Заключение.

Кальций - это минеральное вещество.

Кальций  жизненно необходим, без него мы не могли бы жить.

Почти каждой клетке, включая клетки сердца, нервов и мышц, необходим кальций для обеспечения нормальной жизнедеятельности.

Основная масса кальция в организме человека (от 1 до 2,2 кг) находится в костях и зубах.

Особенно важно значение кальция для здоровья детей, при его недостатке развиваются различные заболевания: искривление позвоночника, частые простудные заболевания, кариес.

Результат дефицита кальция в рационе взрослых: разрушение зубов, слабоумие. У пожилых женщин возможно развитие остеопороза - кости становятся настолько тонкими, что ломаются под тяжестью веса тела.

Но сегодня все чаще из-за неправильного питания остеопорозом страдают молодые люди и даже грудные младенцы.

Будучи важным регулятором, кальций в то же время ядовит для клеток, и значительное повышение его содержания внутри клеток вызывает их гибель. Избыточно принимаемые дозы кальция могут вызвать гиперкальциемию со следующими симптомами: потеря аппетита, жажда, тошнота, рвота, слабость, судороги.

Опытным путем показано  значение кальция для организма человека:

1.  Значение кальция для зубов выяснено с помощью опыта с яйцами. Эмаль зубов (как и яичная скорлупа) без кальция становится мягкой и тонкой, и это приводит к развитию кариеса.

2.  Кости скелета без кальция перестали быть твердыми и стали гибкими и мягкими. Вот почему при нехватке кальция у детей развивается искривление позвоночника, а у взрослых часто случаются переломы костей.

Таким образом, чтобы кости и зубы были крепкими и здоровыми, кальций необходим каждому человеку, поэтому важно правильно питаться и чистить зубы зубной пастой с кальцием.

Списк литературы.

1. Браунвальд Е. Внутренние болезни. Зндокринология. Патология костной ткани. Нарушения минерального обмена. В 10 кн. Кн. 9. Москва. Медицина 1997, стр. 352.

2. Буслаева Г.Н. Значение кальция для организма. Педиатрия: Medicum/-2009-No 3.-с .4-7.

3. Лифляндский В. Г. Витамины и минералы.-М.: ЗАО «ОЛМА МедиГрупп», 2010.-640с.

4. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: В 2-х т.  Т.1. Пер. с англ.: - М.: Мир - 1993 - 384 с.

5. Николаев А.Я. Биологическая химия. Учеб. для мед. спец. Вузов - М.: Высшая школа. - 1989 - 495с.

6. Редкол, Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т - Москва: Советская энциклопедия, 1990. - Т. 2. - С. 293. - 671 с.

7.  Смолянский Б.Л. Лечебное питание / Б.Л. Смолянский, В.Г. Лифляндский. — М. : Эксмо, 2010. — 688 с.

Интернет-ресурсы:

1. http://www.dental86.ru

2. http://www.healthy-smile.info/articles/57-calcium

3. http://www.kalarov.narod.ru/Znahar/kalciy.htm

4. http://www.livescience.ru

5. http://www.mirfactov.com

6. http://www.virtuallab.ru

7. http://www.yourlifestyle.ru