Железо микроэлемент это


Микроэлементы Железо

Железо – широко распространенный в природе элемент. В теле человека содержится от 3 до 5 г железа. Из этого количества 70 – 80% приходится на железо гемоглобина.

Железо обнаружено в составе более чем 70 различных по своей функции ферментов.

Железосодержащие биомолекулы выполняют четыре основные функции:

  1. транспорт электронов (цитохромы, железосеропротеиды);

  2. транспорт и депонирование кислорода (миоглобин, гемоглобин, эритрокруорин, гимэритрин, хлорокруорин);

  3. участие в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов (оксидазы, гидроксилазы, супероксиддисмутаза и др.);

  4. транспорт и депонирование железа (сидерофилины, и среди них наиболее изученный трансферрин, гемосидерин, ферритин, сидерохромы).

Железо входит в состав гемоглобина и миоглобина, фермента каталазы и др., благодаря которым оно участвует в кроветворении, тканевом дыхании и выполняет другие функции. Оно входит в состав гемопротеид-цитохрома Р-450, участвующего в обезвреживании чужеродных веществ, поступающих в организм человека. Другой фермент, содержащий железо, – тиреопероксидаза – принимает участие в синтезе гормонов щитовидной железы. Железо фермента миелопероксидазы принимает участие в процессах фагоцитоза и лизиса микроорганизмов, т. е. поддержании иммунитета.

Железо усваивается в желудке и кишечнике, но преимущественно в двенадцатиперстной кишке, причем двухвалентное железо усваивается гораздо лучше трехвалентного, содержащегося в пищевых продуктах. Восстановители, такие как аскорбиновая и лимонная кислоты, животный белок, некоторые органические кислоты, превращают трехвалентное железо в двухвалентное и тем самым повышают его адсорбцию. Способствуют его всасыванию некоторые простые углеводы – лактоза фруктоза, сорбит, а также аминокислоты – гистидин, цистеин и лизин. В продуктах есть вещества, которые угнетают всасывание железа: фитин, клетчатка отрубей, соевый белок, фосфаты, некоторые компоненты чая и кофе.

Железо из животной пищи усваивается в несколько раз лучше (до 30%), чем из растительной (до 10%). Так, по данным ВОЗ, алиментарные железодефицитные состояния широко распространены среди всех слоев населения развивающихся стран, где преимущественно растительное питание. В экономически же развитых странах (Англия, Франция, Швеция и др.) выявляется только скрытый дефицит железа.

Суточная потребность взрослого человека в железе составляет в среднем 10 – 18 мг.

Недостаточность железа является наиболее частой причиной проявления анемии. По данным ВОЗ, 80% всех алиментарных анемий составляют железодефицитные. Дефицит железа, или гипосидероз, до сих пор остается широко распространенной патологией, которой страдает каждый пятый житель нашей планеты. При этом снижается концентрация гемоглобина, содержание эритроцитов в крови, активность железосодержащих ферментов. Причиной заболевания является недостаточно сбалансированное питание. Нормализация гемоглобина наступает обычно через 3 – 4 недели с начала лечения. Содержание железа в некоторых пищевых продуктах приведено в таблице 6.7.

Таблица 6.7. Содержание железа в пищевых продуктах

Наименование

Содержание, мг/100 г

Наименование

Содержание, мг/100 г

Пивные дрожжи

17,3

Чечевица

2,1

Пшеничные отруби

14,1

Арахис

2,1

Семена тыквы

11,2

Баранина

1,9

Семена кабачка

11,2

Тофу

1,9

Пророщенная пшеница

9,4

Зеленый горошек

1,9

Говяжья печень

8,8

Цыплята

1,8

Семена подсолнечника

7,1

Лосось

1,5

Просо

6,8

Брокколи

1,1

Петрушка

6,2

Смородина

1,1

Съедобные моллюски

6,1

Цветная капуста

1,1

Изюм

3,5

Ежевика

0,9

Артишок

3,4

Краснокочанная капуста

0,8

Финики

3,0

Тыква

0,8

Свинина

2,9

Грибы

0,8

Орехи пекан

2,4

Бананы

0,7

Яйца

2,3

Свекла

0,7

Встречаются также и состояния, связанные с избыточным содержанием железа в организме, – сидероз, или гиперсидероз. Экзогенный (обусловленный внешними причинами) сидероз нередко наблюдается у шахтеров, участвующих в разработке красных железных руд, и у электросварщиков. Эндогенный (из-за внутренних причин) сидероз чаще всего возникает в результате повышенного разрушения гемоглобина в организме. К ранним симптомам сидероза относится увеличение печени, что затем вызывает сахарный диабет и прогрессирующее потемнение кожи.

Медь

Медь – один из важнейших незаменимых микроэлементов. Медь участвует в процессах образования крови, белковом и углеводном обмене, окислительно-восстановительных реакциях организма. Она входит в состав окислительно-восстановительных ферментов (аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы), активизирует действие витаминов группы В. Суточная потребность – 2 мг.

Источники меди – печень, особенно говяжья, мясо, рыба, бобовые, орехи, овсяная и гречневая крупы. Поступающая в организм медь усваивается лишь на 30%, а остальное количество выводится через желудочно-кишечный тракт.

Цинк

Цинк обнаружен во всех органах и тканях, где его количество колеблется в широких пределах. Скелетные мышцы наиболее богаты цинком.

В настоящее время цинк найден в более, чем в 200 металлоферментах, участвующих в самых различных метаболических процессах, включая синтез и распад углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот. Алкогольдегидрогеназа, присутствующая в печени и других органах, окисляет этанол, другие первичные и вторичные спирты, стероиды, а также витамин А.

Цинку принадлежит важная роль в синтезе белка и нуклеиновых кислот. Он присутствует во всех изученных в настоящее время нуклеотидилтрансферазах, а его открытие в обратных транскриптазах впервые позволило установить тесную взаимосвязь с процессами канцерогенеза. Цинк необходим для стабилизации структуры ДНК, РНК и рибосом.

Цинк выполняет многообразные функции в организме: участвует в процессах дыхания, белкового и нуклеинового обмена, формировании иммунитета. Он необходим для синтеза коллагена, регулирует вкусовую и обонятельную чувствительность, защищает печень от химического повреждения, необходим для формирования костей, участвует в процессе предотвращения формирования свободных радикалов, способствует регенерации эритроцитов и гемоглобина, обеспечивает реализацию биологического действия витаминов А и фолиевой кислоты (кроветворение). Цинк играет важную роль в реализации гормональных функций в организме. Он непосредственно влияет на продукцию и функционирование инсулина, а тем самым на весь спектр инсулинозависимых процессов. У мужчин участвует в синтезе тестостерона и функционировании половых желез, в силу чего прослеживается обратная связь между уровнем цинка в организме и потенцией. Являясь ингибитором 5-альфа-редуктазы, цинк регулирует уровень метаболита тестостерона – дигидротестостерона, избыток которого обусловливает гиперплазию простаты. Цинк является необходимым фактором и для женского организма, так как входит в структуру рецепторов для эстрогенов, регулируя таким образом все эстрогенозависимые процессы. Он важен для функционирования тимуса и нормального состояния иммунной системы организма. Являясь к тому же компонентом ретинолпереносящего белка, цинк вместе с витамином А и витамином С препятствует возникновению иммунодефицитов, стимулирует синтез антител и оказывает противовирусное действие. Он повышает устойчивость к стрессам и простудным заболеваниям, обладает антивирусным и антитоксическим свойствами.

Суточная потребность в цинке составляет 10 – 15 мг.

Избыток цинка вызывает серьезные физиологические нарушения организма.

Следует помнить, что пищевые продукты, особенно кислые и жировые, нельзя обрабатывать в цинковой посуде, так как цинк может переходить в продукты и, накапливаясь в больших количествах, вызывать отравления людей. Исключение составляет только холодная питьевая вода.

Основным источником цинка для людей являются продукты животного происхождения: печень, говядина, яйца.

Содержание цинка в пищевых продуктах приведено в таблице 6.8.

Таблица 6.8. Содержание цинка в пищевых продуктах.

Наименование

Содержание, мг/100 г

Наименование

Содержание, мг/100 г

Свежие устрицы

148,7

Зеленый горошек

1,6

Имбирный корень

6,8

Креветки

1,5

Бифштекс

5,6

Репа

1,2

Баранина

5,3

Петрушка

0,9

Орехи пекан

4,5

Картофель

0,9

Горох

4,2

Чеснок

0,6

Говяжья печень

3,9

Морковь

0,5

Яичный желток

3,5

Хлеб из цельного зерна

0,5

Зерна пшеницы

3,2

Цельное коровье молоко

0,4

Зерна ржи

3,2

Свинина

0,4

Овес

3,2

Кукуруза

0,4

Арахис

3,2

Виноградный сок

0,3

Миндаль

3,1

Оливковое масло

0,3

Грецкие орехи

3,0

Цветная капуста

0,3

Сардины

2,9

Шпинат

0,2

Мясо цыплят

2,6

Капуста белокочанная

0,2

Гречиха

2,5

Чечевица

0,2

Йод

Йод относится к важнейшим эссенциальным микроэлементам, которые постоянно содержаться в живых организмах и являются незаменимыми. Это микроэлемент, необходимый для синтеза гормонов щитовидной железы, без которых невозможно нормальное функционирование человеческого организма. В организме взрослого человека содержится 20 – 50 мг йода и около 1/3 его приходится на долю щитовидной железы, которая является важнейшим органом внутренней секреции, вырабатывающим тиреоидные гормоны, и именно они заставляют дышать ткани нашего тела, регулируют все виды обмена веществ и деятельность каждого органа, включая головной мозг. Йод находится и в других органах, в крови он циркулирует в форме иодида и в связанном с белками состоянии.

Недостаток поступления йода в пищу вызывает переустройство функций щитовидной железы и формируется зоб. Установлено, что йододефицитные заболевания (ЙДЗ) – один из наиболее распространенных неинфекционных заболеваний человека.

Дефицит йода увеличивает частоту врожденного гипотиреоза, ведет к необратимым нарушениям мозга у плода и новорожденных, приводит к умственной отсталости (кретинизму, олигофрении).

По мнению экспертов ВОЗ, недостаточность йода является самой распространенной формой умственной отсталости, которую можно предупредить. Исследованиями, выполненными в последние годы в развитых странах мира, установлено, что средние показатели умственного развития в регионах с выраженным йодным дефицитом на 15 – 20% ниже, чем без такового.

Практически на всей территории центральной части России поступление йода в организм с пищей и водой снижено. По данным исследований доктора мед. наук, профессора Г.А.Герасимова и канд. мед. наук Н.Ю.Свириденко, реальное потребление йода составляет всего 40 – 80 мкг в день, т. е. в 2 – 3 раза ниже рекомендуемого уровня. В этой связи медико-социальное и экономическое значение йодного дефицита в России огромно и заключается оно в существенной потере интеллектуального, образовательного и профессионального потенциала нации, так как более или менее выраженный дефицит йода наблюдается практически на всей территории нашей страны.

Недостаточное потребление йода создает серьезную угрозу здоровью около 100 млн. россиян и требует проведения мероприятий по массовой и групповой профилактике. Профилактика дефицита йода и его неблагоприятных последствий занимает одно из приоритетных направлений в коррекции питания современного человека. На конференции ФАО/ВОЗ в Риме еще в 1992 г. было принято решение ликвидировать дефицит йода к 2000г. Однако, как показывают исследования состояния здоровья населения России, наблюдается тенденция к ухудшению обеспеченности йодом населения в течение последнего десятилетия.

Йододефицитные заболевания можно предотвратить путем проведения массовой йодной профилактики при помощи фрамацевтических таблетированных препаратов, биологически-активных добавок (БАД) различных форм, а также пищевых продуктов богатых йодом или им обогащенных.

Суточная потребность человека в йоде – 0,10 – 0,15 мг.

Для регулирования содержания йода в пище в продукты питания, в воду и в поваренную соль вводят йод. Наиболее эффективным способом предупреждения дефицитных состояний и оптимизации обеспеченности организма йодом является использование для приготовления и досаливания пищи йодированной соли с содержанием йодида 25 – 55 мкг/г.

Следует отметить, что количество йода в одних и тех же продуктах значительно колеблется в зависимости от концентрации микроэлемента в почве и в воде. Высокое содержание йода наблюдается в морских водорослях (ламинарии) – 160–800 мг/100 г сухой массы, морской рыбе и морепродуктах – 300–3000 мкг/100 г. Йод содержится (в среднем, мкг/100 г) и в таких пищевых продуктах, как: яйца (60), молоко (45), лук (44), щавель (39), капуста белокочанная (37), морковь, печень говяжья (35), картофель (32), фасоль (24), хлеб ржаной, баклажаны (14), огурцы (11), хлеб пшеничный, горох (10), рыба речная (9).

Селен

В ходе эволюции для поддержания нормальной жизнедеятельности в организме человека сформировались и функционируют три основные системы – антиоксидантная, иммунная и детоксикационная. Одним из микроэлементов, который участвует в работе всех этих систем, является селен.

В последнее время все большее внимание уделяется изучению селена с точки зрения его воздействия на организм человека. Как было установлено исследованиями, этот микроэлемент принимает активное участие в целом ряде метаболических реакций. В свете последних данных, селен необходим для нормальной работы щитовидной железы, так как он – один из микроэлементов, поддерживающих ее жизнедеятельность. А ведь именно эта железа принимает участие в большинстве обменных реакций. Сбои в работе щитовидной железы приводят к нарушению роста и развития организма, кретинизму и другим заболеваниям. Поэтому недостаточность селена в организме в конечном счете вызывает такие серьезные болезни, как анемия, диабет, инфаркт миокарда, рак.

Основная биологически активная форма селена в организме – селеноцистеин. Селеносодержащие протеины – это группы ферментов, принимающих участие в образовании ферментативного звена антиоксидантной защиты. К ним относят глутатионпероксидазы, служащие катализаторами при восстановлении пероксида водорода и органических пероксидов, что превентирует процесс окислительного разрушения биомембран в организме. Эти ферменты играют важную барьерную роль при поступлении агрессивных пероксидных соединений вместе с компонентами пищи. Активная работа глутатионпероксидаз поддерживается именно за счет селена.

Селен в качестве активного центра выступает и в таких селеноцистеиновых ферментах, как дейодиназы. Они принимают деятельное участие в нормализации работы щитовидной железы. Их основная задача состоит в трансформации тетрайодтрионина в активный тиреогормон трийодтрионин. Здесь как раз и проявляется необходимость соблюдения баланса совместного присутствия в организме йода и селена. Только при таких условиях становится возможной эффективная деятельность щитовидной железы.

В ряде стран успешно реализуются национальные программы по ликвидации селенодефицита человека. Например в Финляндии, начиная с 1981 г., селен является обязательной составляющей минеральных удобрений, вносимых под зерновые и кормовые культуры. Такой подход позволил достигнуть увеличения продолжительности жизни финнов на 15 – 18 лет. В других странах – США, Англии, Франции, Голландии – селеном обогащают корма животных.

ВОЗ рекомендует потреблять 50 мкг селена в сутки. Согласно международным рекомендациям, суточная лечебно-профилактическая доза селеносодержащих препаратов для взрослого человека составляет 100 мкг.

Доза селена 1 мг в сутки для человеческого организма токсична.

Основными пищевыми источниками селена для человека являются продукты моря – рыба (особенно сельд), крабы, омары, лангусты, креветки и кальмары; субпродукты – свиные и говяжьи почки, печень и сердце; яйца.

Из продуктов растительного происхождения богаты селеном пшеничные отруби, проросшие зерна пшеницы, зерна кукурузы, томаты, дрожжи, грибы и чеснок. Дрожжи, особенно пивные, считаются наилучшим источником селена не только потому, что в них его много, но и потому, что он находится в легко усвояемой и биологически активной форме.

Фтор

Почти 99% всего фтора в организме находится в твердых тканях. Фтор обладает высоким сродством к белковой матрице эмали и включается в эмаль зубного зачатка еще до начала его минерализации. Фтор обнаруживает выраженную избирательность к твердым тканям и принимает участие в их минерализации. Элемент играет существенную роль не только в начальных стадиях минерализации твердых тканей, но и способен предупреждать их деминерализацию.

При недостатке поступления фтора в организм у детей и взрослых развивается кариес зубов. Отмечена прямая корреляция между низким содержанием фтора в рационе (в частности, питьевой воде) частотой возникновения кариеса зубов.

При избытке фтора развивается флюороз зубов и костей скелета. При этом на зубах появляются пятна белого, желтого или коричневого цвета. Зубы становятся более хрупкими, ломкими, наблюдается их повышенная истираемость.

Фторид-ион, поступающий с пищей, всасывается в желудке и тонкой кишке, причем скорость и степень этого процесса определяется величиной дозы, типом соединений фтора, качественным и количественным составом пищи. Усвоение происходит по принципу простой диффузии.

Потребность организма во фторе – 0,5 – 1,0 мг в сутки.

Основным источником фтора являются такие пищевые продукты, как рыба (особенно треска и сом), баранина, телятина, овсяная каша, хлеб грубого помола, печень, орехи, чай. В местностях, в которых почвы и воды обеднены фтором, его добавляют в воду, воду фторируют.

Узнайте о важной роли железа и его функциях в организме человека

В организме человека минеральные элементы имеют огромное значение, поскольку они принимают участие в регуляции метаболических реакций. С учетом содержания минералов в организме их разделяют на 3 группы: макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Ниже более подробно разберем микроэлемент железо.

Оптимальное содержание и соотношение жизненно необходимых (биотических) микроэлементов в организме человека обуславливает нормальное течение метаболических процессов и хорошее состояние их здоровья. При дефиците, переизбытке либо дисбалансе микроэлементов в организме людей развиваются заболевания, которые называются микроэлементозами. Чаше всего медикам приходится регистрировать гипомикроэлементозы, связанные с недостатком в организме биотических микроэлементов. Гипермикроэлементозы в практических условиях встречаются очень редко.

В организме взрослого человека концентрация железа составляет около 4,5 г. Практически все железо в нашем теле находится в форме биосоединений с органическими веществами. Указанный микроэлемент входит в состав больше 70 ферментов. Биологические молекулы в состав, которых входит железо, выполняют в организме 4 основных функций: транспорт электронов; образование активных центров ферментов; транспорт и депонирование кислорода; транспорт и депонирование железа.

Обычный суточный рацион человека содержит около 15 мг железа, из которых не более 10 процентов оказывается в крови. Представленный элемент главным образом всасывается в тонком отделе кишечника. Иногда читатели спрашивают, в каких формах железо лучше усваивается организмом. Ответ однозначен – органическая форма железа. В таблице представленные рекомендованные суточные дозы потребления минерала. 

Рекомендованные нормы потребления железа

Возраст (лет)

Норма потребления (мг)

Верхний лимит (мг)

0-6 месяцев

0,27

40

7-12 месяцев

11

40

1-3

7

40

4-8

10

40

9-13

13

40

Мальчики, 14-18

11

45

Девочки, 14-18

10

45

Мужчины, 19+

8

45

Женщины, 19-50

18

45

Кормящие женщины

9

45

Женщины, 50+

8

45

Беременность

27

45

Для оптимального всасывания микроэлемента необходима нормальная секреция желудочного сока. Способствуют всасыванию железа белок животного происхождения (вероятно, вследствие образования комплексов с аминокислотами), аскорбиновая кислота, токоферол, простые углеводы (фруктоза, молочный сахар), аминокислоты (лизин, гистидин, цистеин). Большая часть (около 80 %) сывороточного железа используется для формирования гемоглобина эритроцитов. Гемоглобин участвует в процессах кровообращения, доставляет кислород клеткам. Железо – активный участник биосинтеза коллагена, то есть белка, который составляет основу соединительной ткани. 

Распределение микроэлемента в организме человека

Соединения

Концентрация, мг на 1 килограмм массы тела

женщины

мужчины

Гемоглобин

28

31

Миоглобин

3,5

4,0

Ферменты

1,0

1,5

Трансферрин

0,5

0,5

Ферритин

5

13

Эритропоэз – это, пожалуй, основной потребитель выше представленного минерала в организме. Около 20 % железа поступает в ткани для формирования ферментов и миоглобина. Незначительная часть железа содержится в тканях костного мозга, печени, селезенки. 

Причины развития гипо- и гепермикроэлементозов

Избыток железа в организме может быть связан с наличием следующих патологий: нарушение образования гемоглобина; усиление разрушения эритроцитов при аутоиммунной и гемолитической анемии; острое воспаление печени (токсические гепатиты, вирусный гепатит). К основным признакам избытка железа в организме относят: головные боли, головокружение, потеря аппетита, рвота, падение артериального давления, воспаление почек.

Низкое содержание минерала в крови отмечают при недостаточном поступлении его в организм, нарушении депонирования железа при беременности и грудном вскармливании. Недостаток железа в организме может привести к развитию малокровия (анемии), снижению концентрации гемоглобина в крови, общей слабости, головокружению, отдышки, ослаблению иммунной системы, уменьшению выработки тиреоглобулина. Этиология рака желудка связана с истощениями запасов железа в организме. 

В каких продуктах много железа? 

Из выше представленной информации можно сделать вывод, что данный микроэлемент выполняет очень важные функции, поэтому в рационе человека его должно быть достаточное количество. Химический состав печени, рыбы и мяса характеризуется повышенным содержанием железа. В перечисленных продуктах содержится много белка, которые улучшают усвоение минерала. К железосодержащим продуктам растительного происхождения с высоким содержанием железа относят: картофель, сухофрукты, шпинат, зеленые салаты, горох, гранат, инжир, тыквенные и подсолнечные семечки, изюм, пшено, яблоки, гречка, курага, персики, грецкие орехи, патока.

Нормируя свой дневной рацион необходимо помнить, что указанный микроэлемент хорошо усваивается только при наличии аскорбиновой кислоты. Поэтому минерал содержащиеся в продуктах растительного происхождения усваивается организмом на 80 %, а животного (мясо, молоко) – на 20-40 %. Такая закономерность связана с тем, что мясо и молоко содержит незначительное количество витамина.

Существует продукты, сешающие нормальному усвоению минерала. К таким продуктам можно отнести кофе и чай, они содержат биоактивное вещество – танин, проявляющий связывающее действие на ионы железа в организме. Кальциево-фосфорные соли также замедляют процесс усвоения железа, поэтому железосодержащие продукты лучше употреблять отдельно от молочных.

Итак, для удовлетворения потребностей нашего организма в железе, мы, прежде всего, должны: употреблять натуральные продукты; предпочитать железосодержащие продукты; усвоение железа улучшается при наличии аскорбиновой кислоты и цианокобаламина. Учитывая вышеизложенное можно отметить, что в витаминах и минералах наше здоровье. 

В каких фармацевтических препаратах содержится железо? 

В поисковых системах пользователи ищут информацию о «железосодержащих витаминах», однако это не совсем корректное словосочетание, ведь таких витаминов в природном сочетании просто нет. Что же делать, когда организму одновременно необходимы витамины и минералы. Все просто запас этих веществ в организме можно пополнить, употребляя витаминно-минеральные препараты и добавки.

Качество усвоения мультикомпонентных препаратов определяется сбалансированностью его основных составляющих. Биоактивные вещества органической и неорганической природы обеспечивают нормальное течении всех биохимических процессов в организме. Научно доказано, что около 50 % населения нашей страны испытывает витаминно-минеральную недостаточность.

Современный фармацевтический рынок предлагает огромное количество витаминно-минеральных добавок. Все микроэлементы поступают в организм в микродозах, но играют в организме очень важную роль. Ниже рассмотрим комплексные витамины железа.

В лекарственном препарате «Актиферрин композитум» содержится микроэлемент (железа сульфат моногидрат), витамины (фолиевая кислота, цианокобаламин), и аминокислота (D,L-серин). Препарат назначается в период беременности, когда организм нуждается в повышенных дозах железа и фолиевой кислоты. Фармацевтическое средство назначается при лечении железодефицитных анемий.  

«Витрум» – комплекс, состоящий из 13 витаминов и 17 макро- и микроэлементов, регулирующий обмен веществ, улучшающий качество жизни, увеличивающий сопротивляемость организма к стрессам, способствует профилактике инфекционных заболеваний.

«Железо эссенциальное» содержит железа глюканат, аскорбиновую и фолиевою кислоты. Применяется при лечении анемии, железодефицитных анемий, аутоиммунных заболеваний.

В «Мирра-Феррум» содержится микроэлемент – лактат железа и водорастворимых витамины В и С. Назначают при лечении нарушений нервно-психических функций, малокровия.

В препарате «Ферамид» содержится микроэлемент (двухвалентное железо) и никотинамид. Это мощное противоанемическое средство, стимулятор функций органов кроветворной системы. 

Микроэлементы. Железо

25.01.2017

Физиологическая роль микроэлемента. Железо (Fe) является микроэлементом, который усваивается растениями в самом большом количестве. Содержание железа и марганца в листьях растений достигает сотых долей процента, в то время как концентрация цинка выражается тысячными долями, а содержание меди – не превышает десятитысячных долей процента. Именно поэтому железо иногда относят к макроэлементам, хотя по своим физиологическим функциям оно является типичным микроэлементом.

Железо является функциональной составляющей, частью ферментативных систем растений. Особенно важна его роль в окислительном и энергетическом обменах, а также в образовании хлорофилла. Поэтому органические соединения, в состав которых входит железо, прежде всего, необходимы растениям для протекания биохимических процессов, происходящих во время дыхания и фотосинтеза.

Таким образом, в биохимии растений железу отводится одна из ключевых ролей, поскольку:

· процессы образования хлорофилла проходят при участии железа;

· при фотосинтезе, органические комплексы железа принимают участие в перенесении электронов;

· негемовые железосодержащие белки принимают участие в восстановлении нитритов и сульфатов;

· железо принимает непосредственное участие в метаболизме нуклеиновой кислоты.

Симптомы дефицита. Дефицит железа – проблема для многих сельскохозяйственных культур. Большинство типов почв содержит достаточное количество железа для обеспечения им растений. Недостаток железа наблюдается в основном на карбонатных щелочных почвах в засушливых условиях с плохим воздушным режимом. Нехватка этого элемента отрицательно влияет на многие физиологические процессы, происходящие в тканях растений, приводит к ослаблению их роста и развития и, как следствие, снижению урожайности.

Характерным признаком недостатка железа является хлороз наиболее молодых листьев, при этом жилки листа становятся видны детально (межжилковый хлороз). При сильном дефиците железа листья приобретают желтую до белизны окраску. В этом случае удобрение железом проводить уже бесполезно. У капусты цветной листья мраморно-хлоротичные, вначале и позднее – полностью хлоротичные. У свеклы столовой молодые листья хлоротичные с заметной красной окраской. У томата появляется интенсивный пятнистый хлороз, возникающий у оснований долей вершинных листьев. Стебель и вершины также желтеют.

Симптомы избытка микроэлемента. Избыток железа случается довольно редко, при этом прекращается рост корневой системы и всего растения. На кислых почвах в условиях избытка влаги или на засоленных с низким содержанием фосфора и оснований избыточные концентрации железа могут оказывать токсический эффект на растения. Темно-зеленые листья, замедленный рост, темно-коричневые до пурпурных листья у некоторых растений (бронзовая болезнь риса), поврежденные листья и некротические пятна – наиболее распространенные проявления токсического действия железа. Если в силу каких-либо причин избыток железа оказался очень сильным, листья начинают отмирать и осыпаться без всяких видимых изменений.

При избытке железа затрудняется усвоение фосфора и марганца, поэтому могут проявляться и признаки недостатка этих элементов. Однако растения, хорошо обеспеченные питательными веществами, особенно кальцием и диоксидом кремния, могут выдерживать очень высокие концентрации железа.

Потребность сельскохозяйственных культур в железе. Из всех металлов-микроэлементов в растении наибольшее содержание приходится на долю железа. Нормальный уровень содержания железа в зеленых листьях большинства растений – 100-200 мг/кг сухого вещества. Очень требовательны к железу такие растения, как овес, рис, шпинат, плодовые деревья.

Содержание элемента в различных типах почв. Концентрация железа в почвенных растворах колеблется в пределах 30-550 мкг/л, возрастая с повышением кислотности (до 2000 мкг/л). Минимальные значения содержания растворимого железа отмечают при щелочных значениях рН. Именно поэтому кислые почвы богаты неорганическим железом вплоть до токсичных уровней, а в щелочных, хорошо аэрируемых почвах низкие концентрации растворимого железа не могут удовлетворить потребности растений. При высоком значении рН и обогащении почвы фосфором железо осаждается в виде солей и становится менее доступным для растений. Поэтому внесение минеральных солей железа в почву не позволяет устранить его недостаток у растений, поскольку ионы железа сразу же переходят в недоступное состояние. Отрицательно действуют на физиологическую активность железа также избыток кальция и марганца в почвенном растворе. Нитратное питание ограничивает, а аммонийное усиливает поглощение растениями железа. Для почвенного железа характерно сильное сродство к подвижным органическим комплексам и хелатам.

Виды железосодержащих удобрений и их применение. В качестве железосодержащих удобрений применяют сульфат железа (содержит около 20% железа) и хелаты железа (10-17% железа). Большинство исследователей считают, что хелатная форма железа эффективнее при листовых подкормках. Однако есть результаты, показывающие, что неорганическая форма железа при условии корректного применения адъювантов имеет такой же эффект, особенно на технических культурах – кукурузе, сорго.

Хелаты железа состоят из трех компонентов: ионов железа, хеларирующего агента (EDTA, DTPA, EDDHA, аминокислоты, гумино- и фульвокислоты, лимонная кислота) и ионов натрия или аммония. Различные агенты удерживают ион железа с разной силой при разных значениях рН. При высоких концентрациях кальция и магния эти элементы способны замещать в хелате ион железа. Возможность и скорость такого замещения также зависит от хелатирующего агента.

Хелат Fe-EDTA стабилен при рН ниже 6. При рН 6,5 около 50% железа переходит в недоступную форму, поэтому его использование не имеет смысла на щелочных и карбонатных почвах, где он легко замещается кальцием. Хелат Fe-DTPA более устойчив (до рН 7,0), железо в нем не замещается кальцием. Хелат Fe-EDDHA наиболее устойчив (работает в диапазоне рН до 11), однако он самый дорогой.

Предпосевная обработка семян. Концентрация железа для многих сельскохозяйственных растений при обработке семян неорганическими солями железа составляет 1-2,5%. Однако гораздо чаще железо включают в комплексы микроэлементов для обработки семян. Для культур, чувствительных к дефициту железа, для обработки семян эффективно использовать хелат Fe-EDDHA. Он представляет собой сухой порошок, который смешивают с водой и обрабатывают этим раствором семена перед посевом. Лучшие результаты достигаются путем совмещения предпосевной обработки и листового внесения Fe-EDDHA в течение вегетации культуры.

Внесение железосодержащих удобрений в почву. Обычно неорганические формы для внесения в почву не используют из-за быстрого закрепления железа в почве, хотя для бедных на железо почв в некоторых регионах мира это практикуют. В американских исследованиях рядковое внесение 80 кг сульфата железа на гектар повышало урожайность кукурузы на 15%.

При почвенном внесении хелаты железа с EDDHA и EDDHMA будут наилучшим выбором, обеспечивая стабильность препаратов и доступность железа на очень щелочных почвах. Хелаты железа с HEDTA, DTPA и EDTA также можно использовать для почвенного внесения на почвах с рН>6. Внесение в почву хелатов железа – эффективный способ доставить этот элемент в растение, однако исторически стоимость таких обработок была слишком высока. В настоящее время разработан ряд препаратов для обработки семян, содержащих в составе Fe-хелаты и приемлемых по цене. Таким образом, железо попадает в почву и сразу используется проростками.

Внекорневые подкормки. Для предотвращения и лечения хлорозов путем листовых подкормок эффективны как хелатные формы железа, так и неорганические (сульфат железа, нитрат железа). Для листовых подкормок хелаты с EDTA используются в подавляющем большинстве случаев, в том числе и для железа. При очень жесткой воде можно использовать Fe-DTPA. Концентрация железа в растворе по д.в. – 0,5 мг/л.

Большое значение имеет концентрация железа – поглощение листьями усиливается с уменьшением концентрации этого элемента в растворе.

Еще один, достаточно экзотический пока для наших условий способ внесения железа – инъекции растворов микроэлементов в плодовые деревья. Так, весеннее и осеннее введение 1% раствора сульфата железа в яблони позволило устранить хлороз, вызванный недостатком железа, на 3-4 года и было очень малозатратно. В настоящее время разрабатываются методы, снижающие инфицирование деревьев при инъекциях в них различных препаратов, что является основным препятствием для распространения этого способа.

Хелаты железа в жидких готовых удобрениях разрушаются под действием света, соответственно, рекомендуется хранить такие препараты в затемненном месте.

Потребность организма в железе: что и в каком количестве нужно съесть, чтобы не допустить железодефицита

По данным ВОЗ, почти четверть всего населения мира страдает от серьезной нехватки железа[1]. Такая статистика вызывает тревогу, ведь железо — крайне важный элемент, от него зависит нормальная работа практически всех органов и систем человеческого организма. Почему железо играет такую существенную роль в поддержании здоровья, что может вызвать дефицит этого элемента, какова потребность в железе и как избежать железодефицита?

Железо: важнейший микроэлемент в организме человека

Упомянутый в заголовке микроэлемент (железо) входит в состав гемоглобина — белка, из которого состоят красные кровяные тельца. Основная задача красных кровяных телец — доставка кислорода от легких ко всем органам нашего тела. При недостатке железа количество гемоглобина снижается и процесс клеточного дыхания нарушается — клетки буквально задыхаются. Микроэлемент столь важен для эритроцитов, что на их долю приходится около 60% всего железа в организме.

Однако этим функции железа не ограничиваются. Микроэлемент также является составной частью многих ферментов, которые нужны для обмена веществ и переваривания пищи, он необходим для роста и регенерации, участвует в нервной деятельности и формировании иммунитета[2].

Железо — довольно «капризный» микроэлемент, он в полной мере усваивается только при достаточном поступлении витамина С, меди, фолиевой кислоты и некоторых других элементов. Так что для пополнения запасов железа нам нужен не только этот микроэлемент как таковой, но и целый комплекс других минеральных веществ и витаминов.

Организм взрослого человека содержит в целом около 4 граммов железа[3].

Что происходит при недостатке железа в организме?

Ни одна клетка человеческого организма не может нормально функционировать без достаточного поступления кислорода. Поэтому недостаток железа сказывается на всех системах. Первым страдает мозг — этот орган крайне чувствителен к гипоксии. Дефицит железа вызывает нарушения памяти, способности концентрировать внимание и усваивать информацию, головокружения и мигрени, снижение работоспособности и постоянное чувство усталости, которое не проходит даже после долгого сна или отпуска. Страдают также циклы сна и бодрствования — ночью людям, страдающим нехваткой железа, трудно заснуть, а днем их одолевает сонливость.

Поскольку всем органам не хватает кислорода, сердце начинает усиленно качать кровь, чтобы снабжение кислородом все же поддерживалось на должном уровне. Человек ощущает эту реакцию как одышку и усиленное сердцебиение. Работа в таком режиме нефизиологична для сердечной мышцы, поэтому рано или поздно нехватка железа проявляет себя сердечно-сосудистыми патологиями.

На этом фоне изменения внешности можно считать наименее значимыми последствиями железодефицита, но именно они являются его наиболее заметным признаком. При нехватке железа кожа становится сухой и бледной, а волосы и ногти — ломкими. Для железодефицита характерны трещинки в уголках рта и сухость слизистых оболочек (именно поэтому многие люди, страдающие недостатком железа, жалуются на то, что им трудно глотать пищу).

У детей недостаток железа может вызывать задержку физического и умственного развития. Беременные женщины, недополучающие железа, нередко сталкиваются с проблемами при вынашивании, а их дети чаще страдают от анемии.

Таким образом, железо крайне необходимо для нормальной работы организма каждого человека. Однако нормы потребления этого микроэлемента различаются в зависимости от возраста и пола человека.

Суточная норма потребления микроэлемента

У новорожденных малышей в возрасте до полугода потребность в железе невелика — всего 0,3 мг в сутки. Дети рождаются с запасом железа (именно поэтому беременным так важно получать достаточное количество этого микроэлемента). Но уже к полугоду запас иссякает и ребенку требуется гораздо больше железа — нормой для детей от 6 месяцев до года считается 11 мг в сутки.

Детям от 1 года до 3 лет нужно 7 мг железа в сутки, от 4 до 8 лет — 10 мг, от 9 до 13 — 8 мг.

Во время полового созревания ежедневная норма железа для мальчиков и девочек начинает различаться. Женскому организму требуется больше железа — это обусловлено ежемесячными кровопотерями во время менструаций. Поэтому юношам 14–18 лет нужно 11 мг железа в сутки, а девушкам — 13 мг.

Взрослому мужчине достаточно 8–15 мг этого элемента в сутки, женщинам же нужно 18–25 мг. Во время беременности следует потреблять не менее 25–27 мг железа в сутки.

Людям старшего возраста обоих полов требуется около 8 мг железа ежесуточно[4].

В каких случаях потребность в железе выше среднестатистической нормы?

Выше мы привели лишь средние показатели, однако иногда потребность в железе изменяется — по вполне физиологическим причинам или из-за каких-то проблем со здоровьем. К физиологическим причинам относится беременность — мы уже упоминали о том, что организму женщины, вынашивающей ребенка, требуются очень высокие дозы этого микроэлемента. Причина в том, что количество циркулирующей крови увеличивается, к тому же железо необходимо для формирования плаценты и развития плода. Во время лактации норма железа также высока — женщина теряет около 400 мг железа с выделяемым грудным молоком[5]. Не стоит забывать и о том, что кровопотеря во время родов может быть весьма значительной и для восстановления объема крови организму также необходимо железо.

Существуют и патологические состояния, при которых потребность в железе растет. К ним относятся травмы, которые сопровождаются кровопотерями (в том числе и оперативные вмешательства), кровотечения (носовые кровотечения, чрезмерно обильные менструации, язвы, геморрой и пр.). В этом случае человек теряет кровь и вместе с ней — железо. Причем постоянные, пусть и небольшие, кровопотери обычно опаснее, чем единовременная значительная кровопотеря[6].

Иногда нехватка железа связана не с его потерей, а с нарушениями всасывания. Это характерно для таких заболеваний, как муковисцидоз, гастрит, болезнь Крона, энтерит, целиакия и пр. В этом случае необходимо не столько повышение дозы железа, сколько решение основной проблемы.

Потребность в железе высока и у тех, кто злоупотребляет алкоголем — при алкоголизме слизистая оболочка желудка повреждается, вследствие чего нарушается всасывание многих веществ, в том числе и железа.

Источники железа: не пищей единой

Фармацевтическая промышленность выпускает массу железосодержащих препаратов, БАДов и витаминных комплексов с железом. Они предназначены для восполнения запасов этого минерала и предотвращения и лечения анемии. Есть ли разница между всеми этими средствами или любое из них подойдет для профилактики железодефицита? Разница существует, и весьма значительная.

Начнем с того, что в фармацевтических препаратах используются две формы железа — двухвалентное и трехвалентное.

Двухвалентное железо очень быстро усваивается, но его бесконтрольное применение может быть опасно — есть риск побочных эффектов и передозировки. Двухвалентное железо входит в состав рецептурных средств от анемии и принимается строго под контролем врача.

Трехвалентное железо применяется в поливитаминных комплексах и БАДах с железом. Оно усваивается не столь быстро, зато противопоказаний и побочных эффектов у него меньше. Средства с трехвалентным железом предназначены для предотвращения анемии и лечения легких форм железодефицита.

В любом случае назначать себе аптечные препараты с железом самостоятельно нельзя. Сначала нужно сдать анализ крови — он покажет, действительно ли вы нуждаетесь в дополнительном поступлении этого минерала. Если анализ выявит нехватку железа, важно выяснить ее причину — заболевание, нарушившее процесс всасывания железа или вызвавшее кровопотерю. Но чаще всего низкий уровень железа в крови обусловлен несбалансированной диетой. Чтобы поддерживать уровень железа, нужно есть продукты, богатые этим элементом, — красное мясо и субпродукты, яйца, свеклу, чечевицу и бобовые, яблоки, огурцы, морскую капусту, чернослив, персики. Необходимы также продукты с высоким содержанием витамина С (капуста, облепиха, черная смородина, шиповник, цитрусовые) и фолиевой кислоты (листовые овощи). Как мы уже говорили, без этих витаминов железо не усваивается.

Некоторые минералы замедляют всасывание железа. К ним относится кальций, который содержится в молоке. Поэтому не следует пить молоко перед приемом БАДов с железом или сразу после — нужно выждать хотя бы полтора–два часа.

Если возможности скорректировать рацион нет, необходимо принимать витаминные комплексы и БАДы с железом. Посоветуйтесь с доктором и определите дозировку. Современные препараты с железом очень эффективны и большинство негативных отзывов («принимал полгода, и совсем не помогло!») связаны с тем, что дозировка была выбрана неправильно и не соответствовала потребностям.


Смотрите также