Хром, молибден, марганец в организме и их биологическое значение

Доктор Линус  Полинг, дважды лауреат Нобелевской  премии, утверждает: "Вы можете проследить при каждом заболевании или патологическом состоянии дефицит минералов". Минералы - это химические элементы, которые встречаются в земной коре. Они подразделяются на две  категории: микроэлементы и макроэлементы. Организм нуждается в макроэлементах в больших количествах, тогда  как микроэлементы нужны нам  в незначительных количествах. Минералы необходимы для жизнедеятельности организма и принимают участие во многих процессах:   

1. дают прочность нашему скелету;

2. соединяют органические структуры (белки и липиды);

3. активизируют ферментные системы;

4. контролируют водный баланс (осмоса и выделения);

5. регулируют кислотно-щелочное равновесие;

6. усиливают эффект нервно-мышечной передачи;

7. взаимодействуют с гормонами, витаминами, другими регуляторами метаболизма.  

Марганец.

Марганец – элемент VII группы периодической системы с атомным номером 25. Название произошло от нем. «Manganerz» – марганцевая руда и от лат. «Magnes» – магнит. Открыт Ю. Ганом в 1774 г. (Швеция).

 Марганец  это твердый, хрупкий металл серебристо-белого цвета, который окисляется на воздухе  и реагирует с водой. Природным  источником марганца служат марганцевые  руды, минералы манганит, пиролюзит, железомарганцевые  конкреции.

 Известные биохимические функции марганца – это активация ферментов  и некоторых металлоэнзимов.

• Биологическая роль марганца

Марганец  является эссенциальным элементом  для человека и животных. Марганец содержится в организмах всех растений и животных, хотя его содержание обычно очень мало, порядка тысячных долей процента.

 Марганец  оказывает значительное влияние  на жизнедеятельность живых организмов. Марганец относится к важнейшим  биоэлементам (микроэлементам) и является компонентом множества ферментов, выполняя в организме многочисленные функции. Марганец активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров. Важной также считается способность  марганца усиливать действие инсулина и поддерживать определенный уровень  холестерина в крови. В присутствии  марганца организм полнее использует жиры.

 Основные  биологические функции марганца:

• Марганец участвует в синтезе и обмене нейромедиаторов в нервной системе.
• Марганец препятствует свободно-радикальному окислению, обеспечивает стабильность структуры клеточных мембран.
• Марганец обеспечивает нормальное функционирование мышечной ткани.
• Марганец участвует в обмене гормонов щитовидной железы (тироксин).
• Марганец обеспечивает развитие соединительной ткани, хрящей и костей.
• Марганец усиливает гипогликемический эффект инсулина.
• Марганец повышает гликолитическую активность.
• Марганец повышает интенсивность утилизации жиров.
• Марганец снижает уровень липидов в организме.
• Марганец противодействует жировой дегенерации печени.
• Марганец участвует в регуляции обмена витаминов С, Е, группы В, холина, меди.
• Марганец участвует в обеспечении полноценной репродуктивной функции.
• Марганец необходим для нормального роста и развития организма.

Суточная  потребность взрослого человека в марганце 2—3 мг. С пищей же (учитывая усваиваемость) его должно поступать 5—10 мг. Как и другие микроэлементы, марганец участвует во всех видах обмена веществ, активизируя функцию многих ферментов. Особое значение марганец имеет в реализации функции половых желез, опорно-двигательного аппарата, нервной системы. Считается, что он может оказывать профилактическое действие в отношении развития недостаточности венечных артерий сердца, диабета, патологии щитовидной железы, нарушений углеводного и липидного обмена. С возрастом усваиваемость марганца снижается, поэтому после 50 лет возможно возникновение дефицита этого микроэлемента.  

Молибден.  

 Молибден – элемент VI группы периодической системы с атомным номером 42. Название произошло от греч. «molybdos» (свинец). Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS2), минерала из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».

 Молибден  открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле, который прокаливая молибденовую кислоту, получил оксид МоО3. В  металлическом состоянии впервые  получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением  оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил  Й. Берцелиус.

 Молибден  представляет собой серебристый, блестящий, мягкий металл. В природе молибден встречается в виде сульфидных руд  и молибдатов свинца или железа. Природным источником молибдена является минерал молибденит; а получают молибден обычно как побочный продукт при производстве меди.

• Биологическая роль молибдена

 Физиологическое значение молибдена для организма  животных и человека было впервые  показано в 1953 г, с открытием влияния  этого элемента на активность фермента ксантиноксидазы. Молибден промотирует (делает более эффективной) работу антиокислителей, в том числе витамина С. Важный компонент системы тканевого  дыхания. Усиливает синтез аминокислот, улучшает накопление азота. Молибден входит в состав ряда ферментов (альдегидоксидаза, сульфитоксидаза, ксантиноксидаза  и др.), выполняющих важные физиологические  функции, в частности, регуляцию  обмена мочевой кислоты. Молибденоэнзимы  катализируют гидроксилирование различных  субстратов. Альдегидоксидаза окисляет и нейтрализует различные пиримидины, пурины, птеридины. Ксантиноксидаза  катализирует преобразование гипоксантинов  в ксантины, а ксантины – в  мочевую кислоту. Сульфитоксидаза  катализирует преобразование сульфита в сульфат.

   Суточный прием взрослым человеком — около 150 мкг. Входит в состав ряда ферментов, участвующих в детоксикации чужеродных для организма веществ. Способствует задерживанию в организме фтора и таким образом препятствует развитию кариеса, а также метаболизма железа в печени. Важнейшей функцией молибдена принято считать способность ускорять распад пуринов и выводить из организма мочевую кислоту, что при оптимальном его поступлении в организм способствует профилактике развития подагры. Однако при избыточном поступлении молибдена в организм может развиться "молибденовая подагра", на что следует обращать внимание при приеме препаратов, содержащих этот микроэлемент. Его суточное количество не должно превышать рекомендуемую дозу.

Недостаток  молибдена в организме сопровождается уменьшением содержания в тканях ксантиноксидазы. При недостатке молибдена  страдают анаболические процессы, наблюдается  ослабление иммунной системы. Тиомолибдат  аммония (растворимая соль молибдена), является антагонистом меди и нарушает ее утилизацию в организме. Есть сведения, что молибден играет важную роль в  процессе включения фтора в зубную эмаль, а также в стимуляции гемопоэза. 

Хром 

Хром - элемент VI группы периодической системы с атомным номером 24. Открыт и выделен Н. Вокленом в 1780 г. (Франция).

 Название  произошло от греч. «сhromа» (краска, цвет), из-за яркой окраски соединений хрома.

 Хром - твердый, голубовато-серебристый металл, не окисляющийся на воздухе. Природным  источником хрома являются минералы (хромиты).

• Биологическая роль хрома

Хром  относится к числу элементов, жизненно необходимых человеку и  животным. Естественным источником хрома  для человека являются растения.

 В организме  человека содержится около 6 мг хрома. В тканях органов содержание хрома  в десятки раз выше, чем в  крови. Наибольшее количество хрома  присутствует в печени (0,2 мкг/кг) и почках (0,6 мкг/кг), кишечнике, щитовидной железе, хрящевой и костной ткани, в легких (в случае поступления соединений хрома с воздухом). В легких оседает до 70% поступившего хрома. С возрастом наблюдается снижение хрома количества в организме.

 Хром  – незаменимый нутриент, который  оказывает потенциальное действие на инсулин и, таким образом, влияет на метаболизм углеводов, липидов и  белка. До сих пор не идентифицирован  химический характер взаимосвязи между  хромом и функцией инсулина. Биологически активная форма хрома, иногда называемого  фактором толерантности глюкозы, может  быть комплексом хрома, никотиновой  кислоты и, возможно, аминокислот  глицина, цистеина и глютаминовой кислоты. Предполагается, что хром обладает биохимической функцией, которая  оказывает влияние на способность  рецептора инсулина к взаимодействию с гормоном. Это играет большую  роль у лиц пожилого возраста и  больных сахарным диабетом.

 Синдром нарушения толерантности к глюкозе  сопутствует сахарному диабету  и проявляется в виде гипергликемии  и глюкозурии на фоне дефицита хрома. Наблюдается снижение поглощения глюкозы  хрусталиком глаза, утилизации глюкозы  для липогенеза, повышение выработки CO ₂ и снижение синтеза гликогена из глюкозы. Все эти нарушения купируются введением хрома и инсулина. Имеются данные, свидетельствующие о том, что хром потенцирует действие инсулина в периферических клетках.

 Хром  способен влиять на гомеостаз сывороточного  холестерина и предупреждать  тенденцию к его росту с  увеличением возраста. При дефиците хрома у животных нарушается способность  включения аминокислот глицина, серина, метионина и α-амино-изомасляной кислоты в сердечную мышцу. На обмен других аминокислот хром не оказывает эффекта.

 При беременности наблюдается существенное снижение концентрации хрома в волосах  и моче. Уровень хрома также  понижен у недоношенных детей  и при задержке развития. Снижение содержания хрома и усиление его  экскреции с мочой отмечено при  повышенных физических нагрузках у  спортсменов.

 Хром  в организме присутствует в виде двух форм: трехвалентного и шестивалентного. Трехвалентный хром играет очень важную физиологическую роль - участвует в регуляции обмена жиров и углеводов, снижает уровень холестерина в крови. Шестивалентный катион гораздо токсичнее трехвалентного. Соединения Cr ⁶⁺ , наряду с общетоксикологическим действием, способны вызывать мутагенный и канцерогенный эффекты.

 Основные  функции хрома в организме:

• Хром входит в состав низкомолекулярного органического комплекса - фактора толерантности к глюкозе, обеспечивающего поддержание нормального уровня глюкозы в крови.
• Хром вместе с инсулином действует как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивает нормальную активность инсулина.
• Хром способствует структурной целостности молекул нуклеиновых кислот.
• Хром участвует в регуляции работы сердечной мышцы и функционировании кровеносных сосудов.
• Хром способствует выведению из организма токсинов, солей тяжелых металлов, радионуклидов.

• Признаки недостаточности хрома: состояние беспокойства, усталость, непереносимость глюкозы (особенно у больных диабетом), неполноценный метаболизм аминокислот, повышенный риск атеросклероза.
• Хром рекомендуется к применению при сахарном диабете, ожирении, остеопорозе, гиперлипидемии, атеросклерозе.