Оценка обеспеченности школьников макро- и микроэлементами.

ХИМИЯ ВОКРУГ НАС. ОЦЕНКА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ УЧАЩИХСЯ 9 КЛАССА НА МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ

  Химия сегодня прочно вошла в нашу жизнь вместе с новыми материалами, продуктами, лекарствами, синтетическими волокнами, пластиками. В мире появляется все больше информации о новых веществах и теориях химии, процессах свойствах веществ. Но по-прежнему химия – это часть нас.

        Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствуют питание и потребляемая вода.

        В данной работе мы рассмотрим какое место занимает химия в нашем организме, из каких химических элементов состоит человеческий организм.

Актуальность работы:Современные условия предъявляют повышенные требования к здоровью и интеллектуальным возможностям молодежи. Изучение и выявление факторов дефицита элементов позволяет осуществлять профилактику заболеваний, связанных с недостатком или избытком элементов в организме человека.

Предмет исследования: химические элементы и их соотношение в живых организмах.

Объект исследованной работы: влияние микро- и макроэлементов на организм человека.

Целью работы является: рассмотрение химического состава организма и основных химических процессов, обеспечивающих его жизнедеятельность.

Задачи исследования: выделить основные химические элементы, отвечающие за жизнедеятельность организма; определить их роль в становлении и развитии жизни организма.

Практическая значимость: данные курсовой работы направлены на привлечение внимания учащихся  к важности полноценного питания, как одной из составляющей здорового образа жизни.

Глава 1.Роль химии в организме

1.1.  Химия роста

Рост – это одно из наиболее сложных биологических явлений. Нарушения роста могут вызываться заболеваниями мозга, костей, суставов. Но чаще всего причина кроется в нарушении деятельности желез внутренней секреции[2]. Наиболее трудными являются ненормальности роста, зависящие от деятельности гипофиза. 

Потребность организма в минеральных веществах зависит от ряда физиологических состояний. Например, растущий организм человека и животного нуждается в усиленной доставке с пищей солей кальция и фосфора. При этом чрезвычайно важно не только достаточное количество этих элементов, но и определенное соотношение между ними в пище. Фосфора в пище должно быть вдвое больше. Если это соотношение изменится, то нарушится обмен кальция и фосфора, а это вызовет в растущем организме явления рахита.

1.2 Химия мышечной работы

Сердце – это сплошной мышечный мешок. Кишечник тоже состоит почти из одних мышц. И миллионы мышечных клеток находятся в стенках кровеносных сосудов[6].

Мышца – это машина, а в любой машине действуют всегда два элемента. Один из них – источник энергии, как например расширение пара, сгорание топлива или электрический ток. Другой – это определенная структура, в которой благодаря энергии производится элементарная работа: двигателей, электоромоторов и т.п. АТФ – одна из главных осей, вокруг которой вращается вся жизнь организмов. Состоит АТФ из трех фосфорных групп, связанных атомами кислорода. Для образования одной такой связи требуется 11000 калорий свободной энергии. Когда связи разрываются, эта энергия освобождается .Разрушение таких связей в АТФ и является источником энергии всей мышечной работы[5].

Целый ряд сложных исследований показал, что мышцу заставляет сокращаться химический элемент калий и АТФ. Это интересно, потому что АФТ – фосфорное соединение, фосфат, а когда садовник хочет, чтобы клумба в саду зацвела, он удобряет ее как раз калием и фосфатами. Растения нуждаются в тех же веществах, что и животные мышцы. И это блестящее подтверждение того, что основные изменения, происходящие при сокращении мышц, - только одна из форм общей в мире химической реакции. В состав сократительных мышечных волокон входит белок миозин[5].   

Этот белок обладает способностью связывать различные атомы, главным образом – кальция и магния, и как фермент способен катализировать, то есть ускорять расщепление АТФ.

1.3 Химия нервной системы

Нервная система имеет передающее устройство, чувствительные приемники и линии, соединяющие отдаленные точки организма с центральной станцией – мозгом.
  Вся работа нервной системы выполняется благодаря химическим превращениям. Нервные клетки, кроме ядра, оболочки, цитоплазмы и прочего, имеют еще ветвистые отростки – дендриты. Один из них – очень большой и длинный отросток сложного строения – называется аксоном. В этом отростке имеется средний канал, наполненный протоплазмой и сообщающийся с полостью самой клетки. Аксоны отходят от клеток головного или спинного мозга и доходят до какой-нибудь отдаленной точки в мышце или в коже[7].

  Ключ к пониманию работы нервного волокна надо искать в его химическом составе и в окружающей его тканевой жидкости. Аксон представляет собой трубку, наполненную студнеобразным веществом. Нервное окончание (конец аксона), закрытое мембраной, имеет на конце небольшую «бляшку», которая находится в непосредственной близости от мембраны окончания соседней нервной клетки. Но между «бляшкой» аксона и соседней нервной клеткой контакт неполный – есть маленький промежуток. В этом-то промежутке и развиваются химические реакции , связанные с передачей нервного возбуждения. В щель между «бляшкой» и мембраной выделяется особое химическое вещество, которое увеличивает проницаемость мембраны, воспринимающей импульс клетки[5].

     Вследствие этого возникает перенос ионов натрия, необходимый для начала распространение нервного возбуждения[5].          

 Каждая клетка тела растения, животного и человека – это живая химическая лаборатория. Здесь строятся и распадаются белки, ферменты, гормоны. Ферменты ускоряют реакции синтеза и распада. Гормоны регулируют действие ферментов и все химические превращения в живом организме. И всё это реакции между химическими элементами, которые имеются и в неживой природе[10]. 

Глава 2.Химические элементы в организме человека

2.1 Классификация химических элементов

Многие учёные считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определенную биологическую функцию. Достоверно установлена роль около 30 химических элементов, без которых организм человека не может нормально существовать. Эти элементы называют жизненно необходимыми. Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические и 6%-на неорганические вещества. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород и кислород, в их состав также входят азот, фосфор и сера. В неорганических веществах человека обязательно присутствуют 22 химических элемента: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn,Mo, Cr, Si, I, F, Se[7]. Учёные договорились, что если массовая доля элемента в организме превышает 10^-2 %, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме человека 10^-3 – 10^-5%.Если содержание элемента ниже 10^-5%, его считают ультрамикроэлементом [3].

2.2 Макроэлементы

К макроэлементам относятся K, Na, Ca, Cl. Например, при весе человека 70 кг, в нём содержится (в граммах): кальция – 1700, калия – 250, натрия– 70[3].

 Большое содержание кальция в организме человека объясняется тем, что он в значительном количестве содержится в костях в виде гидроксофосфат кальция –Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ и его суточное потребление составляет для взрослого человека 800-1200мг. Концентрация ионов кальция в плазме крови поддерживается очень точно на уровне 9-11мг% и у здорового человека редко колеблется больше чем на 0,5мг%выше или нормального уровня, являясь одним из наиболее точно регулируемых факторов внутренней среды. Узкие границы, в пределах которых колеблется содержание кальция в крови, обусловлены взаимодействием двух гормонов – паратгормона и тирокальцитонина. Падение уровня кальция в крови приводит к усилению внутренней секреции околощитовидных желез, что сопровождается увеличением поступления кальция в кровь из его костных депо. Наоборот, повышение содержания этого электролита в крови угнетает выделение паратгормона и усиливает образование тирокальцитонина из парафолликулярных клеток щитовидной железы, в результате чего снижается количество кальция в крови.[12]

У человека при недостаточной внутрисекреторной функции околощитовидных желез развивается гипопаратериоз с падением уровня кальция в крови. Это вызывает резкое повышение возбудимости центральной нервной системы, что сопровождается приступами судорог и может привести к смерти.[7]

 Гиперфункция околощитовидных желез вызывает увеличение содержания кальция в крови и уменьшение неорганического фосфата, что сопровождается разрушением костной ткани (остеопороз), слабостью в мышцах и болями в конечностях.[17]

Жизненно необходимые элементы натрий и калий функционируют в паре. Надёжно установлено что скорость диффузии ионов Na, и K через мембрану в покое мала, разность их концентрации вне клетки и внутри должна была в конечном итоге выровняться, если бы в клетке не существовало специального механизма, который обеспечивает активное выведение («выкачивание») из протоплазмы проникающих в неё ионов натрия и введение («нагнетание») ионов калия. Этот механизм получил название натрий – калиевого насоса.   Для того чтобы сохранялась ионная асимметрия, натрий - калиевый насос должен выкачивать против градиента концентрации из клетки ионы натрия и нагнетать в неё ионы калия и, следовательно, совершать определённую работу. Непосредственным источником энергии для работы насоса является расщепление богатых энергией фосфорных соединений – АТФ, которое происходит под влиянием фермента – аденозинтрифосфатазы, локализованной в мембране и активируемой ионами натрия и калия. Торможение активности этого фермента, вызываемое некоторыми веществами и приводит к нарушению работы насоса. Интересно, что по мере старения организма градиент концентрации ионов калия и натрия на границе клеток падает, а принаступление смерти выравнивается[7].

2.3 Микроэлементы

   К ним относится отмеченный выше ряд 22 химических элементов, обязательно присутствующих в организме человека. Заметим, что большинство из них металлы, а из металлов основным является железо.

Несмотря на то, что содержание железа в человеке  массой 70кг не превышает 5г и суточное потребление 10 – 15мг, оно играет особую роль в жизни деятельности организма[7].                            

 Железо занимает совершенно особое место, так как на него не распространяется действие секреторной системы. Концентрация железа регулируется исключительно его поглощением, а не выделением.

 В организме взрослого человека около 65% всего железа содержится в гемоглобине и миоглобине, большая часть оставшегося запасается в специальных белках (ферритине и гемосидерине), и только очень небольшая часть находится в различных ферментах и системах транспорта[1].

Гемоглобин выполняет в организме важную роль переносчика кислорода и принимает участие в транспорте углекислоты. Общее содержание гемоглобина равно700г, а кровь взрослых людей содержит в среднем около 14 – 15%.[18]

Гемоглобин представляет собой сложное химическое соединение (мол.вес. 68 800). Он состоит из белка глобина и четырёх молекул гема. Молекула гема, содержащая атом железа, обладает способностью присоединять и отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа, к которому присоединяется кислород, не изменяется, т. е. железо остаётся двухвалентным.

Оксигемоглобин несколько отличается по цвету от гемоглобина, поэтому артериальная кровь, содержащая оксигемоглобин, имеет ярко - алый цвет. Притом тем более яркий, чем полнее произошло её насыщение кислородом. Венозная кровь,содержащая большое количество восстановленного гемоглобина, имеет тёмно –вишнёвый цвет.[11]

Метгемоглобин является окислительным гемоглобином, при образование которого меняется валентность железа: двухвалентное железо, входящее в молекулу гемоглобина, превращается  в трёх валентное. В случае большого накопление в организме метгемоглобина отдача кислорода тканям становится невозможной и наступает смерть от удушения.[12]

Карбоксигемоглобин представляет собой соединение гемоглобина с угарным газом. Это соединение примерно в 150 – 300 раз прочнее, чем соединение гемоглобина с кислородом. Поэтому примесь даже 0,1% угарного газа во вдыхаемом воздухе ведёт к тому, что 80% гемоглобина оказываются связанными с окисью углерода и не присоединяют кислород, что является опасным для жизни.

Миоглобин. В скелетной и сердечной мышце находится миоглобин. Он способенсвязывать до 14% общего количества кислорода в организме. Это его свойство играет важную роль в снабжение кислородом работающих мышц. Если при сокращение мышцы кровеносные капилляры её сжимаются и кровоток  в некоторых участках мышцы прекращается, в течение некоторого времени сохраняется снабжение мышечных волокон кислородом. Доказательство его эффективности как транспортного белка. Больные с генетически обусловленными нарушениями синтеза трансферрина страдают железодефицитной анемией, нарушениями иммунной системы и интоксикацией от избытка железа.[4]

      Недостаток в организме меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительных тканях. Кроме того, считают, что дефицит меди служит одной из причин раковых заболеваний.[1]

      В некоторых случаях поражение легких раком у людей пожилого возраста врачи связывают с возрастным понижением меди в организме. Многое известно и о транспорте меди в организме.[1]

    Значительная часть меди находится в форме церулоплазмина. Содержание меди в организме варьируется от 100 до 150 мг с наибольшей концентрацией в стволе мозга. Большой расход меди ведёт к дефициту и неблагоприятен для человека. Прогрессирующие заболевание мозга у детей (синдром Менкеса) связано с дефицитом меди, так как при этом заболевание не хватает медьсодержащего фермента. Некоторые улучшения в состоянии этих больных было получено привведение меди.[13]

Избыточное количество меди в организме также неблагоприятно и ведет к развитию тяжелых заболеваний. При болезни Вильсона содержание меди увеличивается практически в 100 раз по сравнению с нормой. Медь обнаруживается во многих тканях, но особенно её много в печени, почках и мозге. Её можно увидеть на роговице в виде коричневых или зелёных кругов. В настоящие время установлено, что первоначально избыточные концентрации меди возникают в печени, затем в нервной системе, проявление расстройства этих органов наступают в том же порядке. Симптомы болезни Вильсона включают цирроз печен, нарушение координации, сильный тремор, прогрессирующие разрушение зубов. Степень выраженности симптомов зависит от количества содержание меди. Уменьшение клинической симптоматики может быть достигнуто использованием хелатирующих агентов, выводящих излишки запасов меди. Сам факт исчезновение симптомов после подобной терапии означает, что разрушение мозга является больше биологическим процессом, нежели структурным. Несмотря на генетически зависимую природу заболевания, отложение меди в тканях наблюдается не всегда. Медь откладывается в определённые медь протеины печени, при болезни Вильсона происходит нарушение в синтезе апоцерулоплазмина таким образом, что медь не может связываться с этими белками и начинает откладываться в других местах.[7]

      Понятно, что это не может служить единственным объяснением, так как у ряда пациентов уровень церулоплазмина понижен незначительно. Кроме того, в больших количествах медь обнаруживается в печени новорождённых, причём 2% общего количества меди связано с белком. Через три месяца концентрация снижается до нормального уровня, с того времени печень способна синтезировать белок цирулоплазмин. Существует другая точка зрения на болезнь Вильсона: структура белка металлотеонина при болезни Вильсона нарушена и это ведёт к повышенному связыванию ионов меди, что в свою очередь ведёт к нарушению запасов и транспорта меди в организме. У пациентов с болезнью Вильсона было продемонстрировано повышенное связывание меди металлотионеином. Прилечение болезни Вильсона употребляют пищу, бедную медью, и применяют хелатирующие агенты, особенно пенисилламин. При многих других заболеваниях наблюдается увеличение меди сыворотки: так при инфекционном гепатите наблюдается увеличение сыворотки меди в 3 раза по сравнению с нормой – 350мкг/100мл. это связано с накоплением церулоплазмина. Повышение меди в крови встречается при таких заболеваниях, как лейкемия, лимфома, ревматоидный артрит, цирроз, нефрит[16].

     Высокий уровень меди может быть связан  с различными явлениями, и обнаружение высоких концентраций меди сыворотки представляет диагностическую ценность только при одновременном рассмотрение с данными других исследований.

  Анализ концентрации ионов меди необходимо проводить для оценки эффективности лечения, так как уровень меди прямо пропорционален тяжести заболевания. Это положение верно при гепатитах и злокачественных заболеваниях.

      Мы уделили большое внимание роли металлов. Однако необходимо учитывать, что некоторые неметаллы также являются совершенно необходимыми для функционирования организма.

Кремний является также необходимым микроэлементом. Это было подтверждено тщательным изучением питания крыс с использованием различных диет.

    Крысы заметно прибавили в весе при добавлении метасиликата натрия (Na₂ (SiO)₃^.9H₂O) в их рацион (50мг на 100г).цыплятам и крысам кремний нужен для роста и развитие скелета. Недостаток кремния приводит к нарушению структуры костей и соединительной ткани. Как выяснилось кремний присутствует в тех участках кости, где происходит активная кальцинация, например в кости образующих клетках, остеобластах. С возрастом концентрация кремния в клетках падает. О том, в каких процессах участвует кремний в живых системах, известно мало. Там он находится в виде кремневой кислоты и, наверное, участвует в реакциях сшивки углеродов. У человека богатейшим источником кремния оказалась гиалуроновая кислота пуповины. Она содержит 1,53мг свободного и 0,36мг связанного кремния на один грамм[10].

      Недостаток селена вызывает гибель клеток мышц и приводит к мускульной, в частности сердечной, недостаточности. Биохимическое изучение этих состояний привело к открытию фермента глутатионпероксидазе, разрушающей пероксиды. Недостаток селена ведет к уменьшению концентрации этого фермента, что в свою очередь вызывает окисление липидов. Способность селена предохранять от отравления ртутью хорошо известна.

Гораздо менее известен тот факт, что существует корреляция между высоким содержанием селена в рационе и низкой смертностью от рака. Селен входит в рацион человека в количестве 55 – 110мг в год, а концентрация селена в крови составляет 0,09 – 0,29мкг/см.

При приёме внутрь селен концентрируется в печени и почках. Ещё один пример защитного действия селена от интоксикации лёгкими металлами является его способность предохранять от отравления соединениями кадмия. Оказалось, что как и в случае с ртутью, селен вынуждает эти токсические ионы связываться с ионными активными центрами, с теми, на которое их токсическое действие не влияет[19].        

 Несмотря на хорошо известные токсические действия мышьяка и его соединений, имеются достоверные данные согласно которым недостаток мышьяка приводит к понижению рождаемости и угнетению роста, а добавление в пищу арсенита натрия привело к увеличению скорости роста у человека[19].        

  Основной физиологической роль йода является участие в метаболизме щитовидной железы и присущих ей гормонах. Способность щитовидной железы аккумулировать йод присуща также слюнным и молочным железам[20].

  А также некоторым другим органам. В настоящее время, однако, считают, что ведущую роль йод играет только в жизни деятельности щитовидной железы.

      Недостаток йода приводит к возникновению характерных симптомов: слабости, пожелтению кожи, ощущение холода и сухости. Лечение тиреоидными гормонами или йодом устраняет эти симптомы. Недостаток тереоидных гормонов может привести к увеличению щитовидной железы[20].

      В редких случаях (отягощение в организме различных соединений, мешающих поглощению йода, например тиоцианата или антитиреоидного агента – гоитрина, имеющегося в различных видах капусты) образуется зоб. Недостаток йода особенно сильно отражается на здоровье детей – они отстают в физическом и умственном развитии. Йод дефицитная диета во время беремености приводит к рождению гипотироидных детей (кретинов). Избыток гормонов щитовидной железы приводит к истощению, нервозности, тремору, потере веса и повышенной потливости. Это связано с увеличением пероксидазной активности и вследствие этого с увеличением йодирования тиреоглобулинов. Избыток гормонов может быть следствием опухоли щитовидной железы. При лечение используют радиоактивные изотопы йода, легкоусваивающиеся клетками щитовидной железы[2].

2.4 Значение  макро и микроэлементов в организме человека

   Довольно часто нормальное содержание того или иного элемента в организме нарушается, вследствие чего наблюдается:

1)         Недостаток какого-либо элемента – гипоэлементоз;

2)         Избыток какого – либо элемента – гиперэлементоз;

Рассмотрим подробнее каждое из этих проявлений.

I.           Гипоэлементоз.

Между различными макро- и микроэлементами существуют непростые взаимоотношение, все они представляют собой сложную и взаимосвязанную систему. Элементы похожие между собой по своим физико-химическим свойствам или размеру атомов могут активно конкурировать в системах, которые осуществляют всасывание, транспорт или метаболизм. Такое отрицательное взаимодействие элементов получило название антагонизм. Например,цинк и медь мешают усвоение друг друга, кальций и железо уменьшают усвоение марганца, Селен уменьшает содержание в организме кадмия, никеля, ртути и свинца. Такие элементы и в пище и в биодобавках следует употреблять отдельно друг от друга. В противном случае их антагонизм приводит к гипоэлементозу. Кроме того, дефицит элементов может быть вызван употреблением некоторых лекарственных средств, вызывающих их потерю.[8]

Человечество давно перешло от натуральной пищи к индустриальной, и соответственно изменился её состав. Многие макро- и микроэлементов исчезают после кулинарной обработки. В наш рацион прочно вошли рафинированные (очищенные) продукты, сахар, консервы, замороженные мясо, рыба, овощи. По сравнению со свежим горошком в консервированном остается только половина меди, меньше половины цинка, магния и марганца.[7]

  Также меняется культура земледелия: растения обрабатывают гербицидами, в почву добавляют удобрения, из-за чего меняется состав почвы. В ней уменьшается содержание макро- и микроэлементов а, следовательно, их меньше и в растениях и в мясе животных, которых мы едим. С начала ХХ века содержание железа в американских яблоках сократилось почти на 90%, кальция – на 48%,магния – на 83%. В капусте кальция стало в пять раз меньше, магния – в четыре, а железа - в два раза.

В результате образовался разрыв между количеством калорий, которые мы съедаем, и содержанием в пище макро- и микроэлементов. Теперь, чтобы обеспечить необходимый набор минеральных веществ, приходится искусственно обогащать рацион витаминами и минералами. По данным американских ученых-диетологов, рацион современного американца обеспечивает всего лишь 50 – 60% от суточной потребности в магнии, дает 50% необходимой меди, селена, кальция, не хватает также цинка и хрома.[7]

   Дефицит того или иного элемента очень опасен: он приводит к определённым изменениям в состоянии организма. Наиболее распространенным дефицит цинка. В результате наблюдается задержка роста, перевозбуждение нервной системы и быстрое утомление. Поражение кожи происходит с утолщением эпидермиса, отеком кожи, слизистых оболочек рта и пищевода, ослаблением и выпадением волос. Недостаточность цинка также приводит к бесплодия.[20]

   На втором месте дефицит меди – он приводит к истощению нервной системы, анемии, понижению уровня гемоглобина, атрофии сердечной мышцы, часто наблюдаются простудные заболевание и аллергии. На третьем месте дефицит марганца, основными проявлениями которого являются: утомляемость, головокружение, нарушение сократительной функции мышц, задержка роста ногтей и волос, расстройства иммунитета, аллергические реакции, риск онкологических заболеваний. При дефиците железа развивается малокровие, наблюдается снижение памяти и концентрации внимания, затруднённое глотание, снижение умственного и физического развития. При дефиците кальция нарушаются процессы роста, деформируется скелет, наблюдается боли в мышцах и костях, серьёзные нарушение походки, снижается свертываемость крови. Недостаток солей кальция в организме приводит к неправильному развитию костной ткани, кариесу. Дефицит натрия ведёт к судорожным сокращениям скелетных мышц, расстройствам кровообращения, угнетению центральной нервной системы. При длительном отсутствии в пище поваренной соли могут возникнуть болезненные явления – головокружение, исхудание, обморок и судороги. При дефиците йода у взрослых развивается зоб (увлечение щитовидной железы). У детей недостаток йода сопровождается резкими изменениями всей структуры тела. Ребенок перестает расти, умственное развитие задерживается (кретинизм). Дефицит кобальта ведёт снижению памяти, вегетососудистым нарушениям, медленному выздоровлению после болезней. Как уже говорилось недостаточное поступление в организм какого-либо макро- или микроэлемента приводит к изменениям в состоянии организма. А часто повторяющееся изменения в состоянии организма в итоге приводит к различным заболеваниям. К ним относятся:

1.         снижение иммунитета;

2.         болезни кожи, волос, ногтей;

3.         заболевания сердца;

4.         болезни крови;

5.         нарушения роста и развития у детей;

6.         заболевания желудочно-кишечного тракта.

Серьёзным изменениям в состоянии организма, связанным с дефицитом химических элементов, в первую очередь подвержены:

1.         дети и подростки в период интенсивного роста;

2.         беременные и кормящие матери;

3.         спортсмены;

4.         люди с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта;

5.         люди, которые бесконтрольно «садятся» на диеты или плохо питаются;

6.         люди, злоупотребляющие алкоголем и наркотиками.

            ІІ. Избыток какого-либо элемента – гиперэлементоз.

    Многие причины гиперэлементоза такие же, как для гипоэлементоза, а именно: неправильное питание, особая обработка земли вследствие чего в ней содержится больше макро- и микроэлементов. Кроме этого, избыток химических элементов в организме отмечается у людей, проживающие вблизи ТЭЦ, металлургических, химических, радиотоксических и аккумуляторных предприятий. Существует группа риска, куда входят представители таких массовых профессий, как металлурги, шахтёры, химики.[5]

 Избыток химических элементов в организме человека так же, как и недостаток, ведёт к серьезным изменениям. Так, например, люди с повышенным содержанием железа страдают от физической слабости, теряют вес, чаще болеют.       При этом избавиться то избытка железа часто намного труднее, чем устранить его дефицит. При тяжелом отравлении железом повреждается слизистая оболочка кишечника, развивается печеночная недостаточность, появляется тошнота и рвота.[2]

   При избытке кальция наблюдаются: хронический гипертрофический артрит, мышечная слабость, затруднение координации движений, деформация костей позвоночника и ног, самопроизвольные переломы, переваливающаяся походка, хромота, тошнота, рвота, боли в брюшной полости. При избытке кальция наблюдается сильные сердечные сокращения и остановка сердца.

Избыточное количество солей натрия ведет к задержке воды в тканях. Люди, особенно дети, с избытком натрия часто легко возбудимы, впечатлительны, гиперактивны, у них может быть повышена жажда, потливость.

    При избытке йода наблюдается раздражительность, мышечная слабость, исхудание, склонность к диарее. Основной обмен повышается, наблюдается гипертермия, дистрофические изменения кожи и ее придатков, раннее поседение, депигментация кожи на ограниченных участках, атрофия мышц.   Избыток меди приводит к функциональным расстройствам нервной системы, нарушению функции печени и почек, развитию атеросклероза.[18]

При избыточном количестве марганца в организме наблюдаются следующие симптомы: сильная утомляемость, слабость, сонливость, тупые головные боли в лобно-височных областях, тянущие боли в пояснице, конечностях, понижение аппетита, медлительность, движений, расстройство походки,бессонница.

    При избытке кобальта повышается артериальное давление, содержание эритроцитов в крови, поражается сердечная мышца и слуховой нерв.

Особо хотелось бы остановиться на вредном воздействии на организм человека при избытке тяжелых металлов. Одним из «поставщиков» тяжелых металлов, такие как свинец, медь, хром, является выхлопные газы автомобиля.

 Избыток свинца. Даже в небольших количествах вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Кроме того, свинец способен заменять кальций в костях. Установлено, что содержание ионов свинца особенно высоко на прилегающих к дорогам участках. Наибольшее количество ионов свинца обнаруживается у самой дороги, наименьшее – на расстоянии около 100 м. Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови, сосудах, активно влияет на синтез белка, энергетический обмен клетки и ее генетический аппарат. Он нарушает деятельность сердечнососудистой системы, вызывая изменения активности сердечной мышцы, повреждения мышечной стенки сосудов и нарушение сосудистого тонуса. Проявления свинцовых отравлений весьма разнообразны: психическое возбуждение, тревога, ночные кошмары, нарушения памяти. Очень опасны неврологические нарушения у детей, приводящие к гиперактивности, ухудшению показателей психического развития.[10]

Избыток кадмия. Наиболее интенсивные источники загрязнения окружающей среды кадмием – металлургия и гальванотехника, а также сжигание твердого и жидкого топлива. Около 52% кадмия попадает в окружающую среду при сжигании и переработке материалов, его содержащих, особенно изделия из пластмасс, куда он добавляется для прочности, и кадмиевых красителей. Сжигание мазута и дизельного топлива является дополнительным источником кадмиевого загрязнения. Дым от сигарет тоже поставляет кадмий в окружающую среду, т.к. табак во время роста очень активно поглощает кадмий из почвы и в больших количествах накапливает его в листьях. В одной сигарете (около 1 г табака) содержится 1,2-2,5 мкг кадмия. Интоксикация кадмием вызывает головокружение, слабость, тошноту, желудочные боли, развитие трахеита, бронхита, отека легких, поражение печени, почек, сердца, нервной системы. Кадмий способен стимулировать развитие практически всех форм рака. В организме кадмий накапливается в почках (33%), печени (14%), легких(2%), а также костях, мозге, мышцах и коже.

Избыток ванадия. Основным источником поступления в атмосферу ванадия являются отходы от сжигания бензина и других нефтепродуктов. В организм человека попадает, в основном, с вдыхаемым воздухом. При интоксикации у людей сначала возникает острая аллергическая реакция (насморк, слезотечение, сухость в горле), приводящая к бронхиальной астме. На втором этапе отравления развиваются заболевание крови, наблюдается нарушение психики, возникают экземы. Ванадий нарушает процессы кроветворения, концентрируется в основном в печени, почках и костях.[10]

Глава 3. Практическая часть. Оценка обеспеченности организма человека макро- и микроэлементами.

3.1 Оценка обеспеченности организма школьника макроэлементами.

 Оценка обеспеченности организма макроэлементами производилось путем анкетирования учащихся  9 класса Челядиновской общеобразовательной школы Ленинского районного совета Республики Крым. Работа проводилась среди учащихся 9 класса. Мы выяснили обеспеченность учащихся следующими элементами: магнием, железом. Для определения обеспеченности макроэлементами учащиеся отвечали на тестовые вопросы. Тесты были составлены на основании знаний о влиянии выбранных элементов на организм, продуктах, содержащих эти элементы и заболеваниях, возникающих при гипо - или гиперэлементозе. Тестов было два: на обеспеченность магнием и  железом. На вопросы ученики давали ответы «да» или «нет». Если на большинство вопросов учащиеся отвечали «нет», то их организм в достаточной степени обеспечен макроэлементами.

Таблица 3.1.

Тест на обеспеченность магнием.

Вопрос	Да (чел.)	Нет (чел.)
Часто ли у вас бывают судороги ( в частности, ночные судороги икроножных мышц)?	3	4
Страдаете ли вы болями в сердце, учащенными сердцебиением, сердечной аритмией?	3	4
Часто ли у вас случается защемление нервов, например, в области спины?	1	6
Часто ли вы ощущаете онемение, например, в руках?	2	5
Часто ли вам угрожают стрессовые ситуации?	2	5
Регулярно ли вы употребляете алкогольные напитки?	0	7
Предпочитаете ли вы белый хлеб и изделия из белой муки?	6	1
Редко ли вы употребляете в пищу салат и зеленые овощи?	5	2
Много ли вы занимаетесь спортом?

                                                                      Таблица 3.2.

Тест на обеспеченность железом.

Вопрос	Да (чел.)	Нет (чел.)
Часто ли вы чувствуете усталость и подавленность?	6	1
Произошли ли у вас в последние время изменение волос и ногтей (бледность и шероховатость кожи, ломкие волосы, вмятины на ногтях)?	2	5
Занимаетесь ли вы профессиональным спортом?	3	4
Редко ли вы употребляете мясо?	4	3
Выпиваете ли вы больше трех чашек черного чая или кофе в день?	6	1
Едите ли вы мало овощей?
Анализируя полученные материалы по каждому ребенку и в целом по данной группе учащихся, видно, что у большинства школьников не наблюдается недостатка в макроэлементах. Однако анкетирование выявило проблемы организации питания и соблюдения правил здорового образа жизни. Так,  опрошенные учащихся предпочитают белый хлеб и изделия из белой муки. А это снижает количество магния, поступающего в организм. Кроме того 7 опрошенных выпивают более 3-х чашек черного чая или кофе. При этом снижается количество железа в организме. Если показатели будут такими же и дальше, то это может вызвать гипоэлементоз и различные заболевания.

3.2 Оценка обеспеченности организма школьника микроэлементом йодом.

   Также путем анкетирования учащихся была определена обеспеченность микроэлементом йодом с целью анализа возможности заболевания щитовидной железы. Определение результата было таким же, как и в предыдущих опросах: если на большинство вопросов учащиеся ответили «нет», то их организм в достаточной степени обеспечен микроэлементом  йодом.

Таблица 3.3.

Тест на обеспеченность йодом.

Вопрос	Да (чел.)	Нет (чел.)
Часто ли вы употребляете морепродукты?	3	4
Едите ли вы мало овощей?	4	3
Часто ли вы чувствуете усталость и подавленность?	2	5
Часто ли у вас бывают судороги?	1	6
Часто ли вы ощущаете сонливость?	3	4
Анализируя полученные материалы по каждому ребенку и в целом по данной группе учащихся, видно, что у большинства  школьников не наблюдается недостатка в микроэлементе йоде. Однако в результате опроса были выявлены проблемы в организации питания,  опрошенные редко употребляют морепродукты.

ВЫВОДЫ

Многие учёные считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определенную биологическую функцию. Достоверно установлена роль около 30 химических элементов, без которых организм человека не может нормально существовать. Эти элементы называют жизненно необходимыми.

Многие причины гиперэлементоза такие же, как для гипоэлементоза, а именно: неправильное питание, особая обработка земли вследствие чего в ней содержится больше макро- и микроэлементов. Кроме этого, избыток химических элементов в организме отмечается у людей, проживающие вблизи ТЭЦ, металлургических, химических, радиотоксических и аккумуляторных предприятий. Существует группа риска, куда входят представители таких массовых профессий, как металлурги, шахтёры, химики.

       Избыток химических элементов в организме человека так же, как и недостаток, ведёт к серьезным изменениям. Так, например, люди с повышенным содержанием железа страдают от физической слабости, теряют вес, чаще болеют. При этом избавиться то избытка железа часто намного труднее, чем устранить его дефицит.

     В ходе своей работы был проведён опрос среди школьников. Результаты анкетирования учащихся показали, что дефицит химических элементов проявляется даже у детей, считающих себя здоровыми. Однако если гипоэлементоз будет увеличиваться, то в дальнейшем могут проявиться и болезненные состояния. Основными источниками эссенциальных элементов для человека являются пищевые продукты и питьевая вода. Именно поэтому, для профилактики разного рода болезненных состояний человека, необходимо разнообразное, полноценное, сбалансированное питание.  Данное исследование интересно тем, что  предлагается методика самодиагностики гипоэлементозов,  доступнаю школьникам среднего и старшего возраста, помогающаю определить направление личной профилактики дефицита элементов, а, следовательно, предотвратить возможность возникновения различных заболеваний.

Данная работа доказывает, насколько важны химические элементы для организма человека, и как знания по химии, полученные на уроках можно применить в своей повседневной жизни.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.     Аналитическая химия: Медицина / Ю.А. Золотов,2002 г. – 160 с.

2.     Внутренняя секреция. Физиология человека: Медицина /В.М. Покровский, Г.Ф. Коротько,2001 г. -  130 с.

3.     Губарева Л.И., Мизирева О.М., Чурилова Т.М. Экология человека. Практикум для вузов. М.: Владос. 2007 г. – 174 с.

4.     Ершов Ю.А., Плетенева Т.В. Механизмы токсического действия неорганических соединений. М.: Медицина, 2006 г. –  205 с.

5.     Краткий химический справочник: Химия / В. А. Рабинович, З. Я. Хавин , 2002 г. – 103 с.

6.     Краткая медицинская энциклопедия. Под ред. В.И. Покровского. М. 2009 г. – 365 с.

7.     Николаев Л.А. Общая и неорганическая химия. М. «Просвещение», 1974 г. -  150 с.

8.     Общая химия: Химия / Ю.М. Корнев, В.П. Овчаренко, Е.Н. Егоров, 2002 г. –  145 с.

9.     Общая физиология возбудимых тканей. Физиология человека: Медицина / В.М Смирнов,2002 г. – 198 с.

10.     Скальный А.В. Микроэлементный человек. Ж. «Химия и жизнь» № 1, 2008 г. -  194 с.

11.     Физиология системы крови. Физиология человека: Медицина /

Н.Н. Зайко, Ю.В.Быць, А.В. Атаман, 1996 г. – 120 с.

12.     Химические элементы в организме человека, образовательный журнал   №5 / Ю. Н. Кукушкин ,2002 г. -  233 с.

13.     Яцимирский К.Б. Введение в бионеорганическую химию. Киев: Наук.думка, 1973г. – 203 с.

                                         Электронные источники:

14.                      Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайтов:http://www.alhimik.ru/

15.                     http://www.knigka.info/2009/01/16/mikrojelementy-v-medicine- po.html

16.                     http://www.bestreferat.ru/referat-74957.html

17.                     http://referat.mirslovarei.com/d/111172/

18.                     http://ru.wikipedia.org

19.                     http://rudocs.exdat.com/docs/index-222015.html

20.                     http://www.parta.com.ua/referats/view/6151/