Текст выступления:

Биологиялық маңызды элементтер
1. Биологиялық маңызды элементтер: негізгі ұғымдар мен қазіргі маңыздылық

Тіршілікке қажетті химиялық элементтердің өміріміздегі орны мен маңыздылығын зерттеу – биология мен химияның түйіскен нүктесі. Химиялық элементтердің тірі ағзада қалай қызмет атқаратынын және олардың экологиялық тепе-теңдік пен адам денсаулығындағы рөлін түсіну бүгінгі заманғы ғылымның маңызды бағыттарының бірі болып табылады.

2. Биогенді элементтер зерттеу тарихы мен ғылыми негіздері

XIX ғасырда биогенді элементтерді зерттеу ғылымында жаңа дәуір басталды. Бұл кезең химия мен биологияның дамуына байланысты тірі ағзалардың химиялық құрамын ашуға және олардың эволюциялық дамуындағы рөлін түсінуге жол ашты. Мысалы, Д. И. Менделеевтің элементтер кестесін жасау үдерісі биология саласында элементтердің маңыздылығын дәлелдеуге негіз болды. Ғалымдар ағзалардағы негізгі элементтердің тіршілік процестері мен метаболизмдегі қызметін талдау арқылы, биологиялық маңызы бар элементтер санатын нақтылады.

3. Ағзаның негізін құрайтын элементтер

Тірі организмдердің 96%-ын құрайтын оттегі, көміртегі, сутегі және азот – бұл тіршіліктің химиялық негіздері. Олар ақуыздар, майлар, көмірсулар мен нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді, яғни барлық тіршілік материалдарының негізінде жатыр. Осы элементтердің болуысыз жасушалардың құрылымы мен функциясы бұзылып, ағзалардың тұрақтылығы мен өміршеңдігі азаяды. Сондықтан бұл химиялық элементтер тірілердің өмір сүру, өсу және дамуы үшін шешуші рөл атқарады.

4. Элементтердің ағзадағы пайыздық құрамы (адам ағзасы үлгісінде)

Орташа ересек адамның дене массасына негізделген бұл деректер оттегі мен көміртегінің басты позициясын көрсетеді. Оттегі дене массасының шамамен үштен бір бөлігін құрайды, бұл оның энергия алмасуындағы маңызды қызметін айқындайды. Сонымен қатар, кальций мен фосфор сүйек пен тістің беріктігін қамтамасыз етеді. Бұл көрсеткіштер тірі ағзалардың химиялық қажеттіліктерін нақты сандық тұрғыда бейнелейді, алайда организмдегі әр элементтің функциялары мен маңыздылығы әртүрлі екенін ескеру қажет.

5. Биологиялық маңызды элементтер топтары

Макроэлементтер тірі организмдерде көп мөлшерде кездесіп, олардың құрылымдық және физиологиялық қызметтерін жүзеге асырады. Бұл топқа көміртек, сутегі, оттегі, азот, кальций сияқты элементтер кіреді. Олардың құрылымдық рөлі негізінен жасуша, тін және ағзалардың қалыпты жұмысын қамтамасыз етуге бағытталған. Ал микродәрежедегі микроэлементтер аз мөлшерде болса да, ферментативті және биохимиялық реакцияларды реттеуде шешуші маңызы бар. Мысалы, темір мен мырыш энергия алмасу мен иммундық жүйенің қызметіне белсене қатысады.

6. Макроэлементтердің ағзадағы биохимиялық маңызы

Макроэлементтердің өмір сүруге ықпалы екі негізгі аспект бойынша қарастырылады. Біріншіден, кальций сүйек пен тіс құрылымын құрады, ол сонымен бірге қан ұюы мен бұлшық еттердің жиырылуында маңызды қызмет атқарады. Фосфор жасушада энергия тасымалдайтын молекулаларға, әсіресе АТФ-ға кіріп, энергетикалық процестерге тікелей қатысады. Екіншіден, натрий мен калий жасушалық электролиттік тепе-теңдікті сақтап, жүйке сигналдарының берілуін қамтамасыз етеді. Бұл элементтер ағзаның жұмысында физиологиялық тұрақтылық пен үйлесімділікті қамтамасыз етеді.

7. Микроэлементтердің ағзадағы ерекше қызметі

Темір – гемоглобиннің құрамында оттегінің тасымалдануын қамтамасыз етіп, қанды қанықтырады, бұл ағзаның дұрыс жұмыс істеуіне негіз болып табылады. Сонымен бірге, йод қалқанша безінің гормондары — тироксин мен трийодтирониннің синтезінде маңызды рөл атқарады. Бұл гормондар метаболизмді реттеп, нерв жүйесінің қалыпты қызметі үшін қажеттілікті қамтамасыз етеді. Осылайша, микроэлементтер ағзаның әртүрлі процестерін үйлестіріп, жалпы сауықтыруға септігін тигізеді.

8. Ағзадағы негізгі микроэлементтер мен олардың мөлшері

Темір, мырыш, йод және мыс сияқты микроэлементтер ағzada әртүрлі мөлшерде және маңызды қызметтерді атқарады. Мысалы, темір оттегіні тасымалдау жүйесінде, мырыш иммундық жүйені қолдауда алса, йод гормондардың өндірісінде аса қажетті элементтер болып табылады. Олардың теңгерімді болуы денсаулықтың сақталуына және аурулардың алдын алуға ықпал етеді. Әрбір микроэлементтің жетіспеушілігі немесе артықтығы ағзада түрлі функционалдық бұзылыстар тудыра алады.

9. Оттегінің тірі ағзадағы рөлі

Оттегі жасушаларда энергия өндірудің басты көзі болып табылады, әсіресе АТФ синтезіне қатысады. Оның жеткіліксіздігі гипоксия немесе ағзаға оттегі тапшылығы жағдайын тудырып, ауыр ауруларға әкелуі мүмкін. Адам ағзасында оттегінің мөлшері ең көп және ол тіршіліктің энергетикалық негізін құрайды. Осы элементтің тіршілік процесіндегі рөлі ерекше маңызды әрі өмірлік қажеттілік ретінде белгіленеді.

10. Көміртегі – органикалық әлемнің негізі

Көміртегі тіршілік әлемінің құрылыс материалдарының негізі болып табылады. Ол ақуыздар, липидтер, көмірсулар мен нуклеотидтердің құрамына кіреді. Табиғатта көміртегінің айналымы фотосинтез және тыныс алу процестері арқылы жүзеге асып, экожүйелердің тұрақтылығы мен энергия алмасуын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, көміртек тірі организмдердің энергия алу мен құрылымдық қызметінде орталық позицияға ие, ол биохимиялық молекулалардың түзілуіндегі негізгі атомдардың бірі болып табылады.

11. Сутегі мен азот: тіршіліктегі құрылымдық маңызы

Сутегі су құрамында маңызды рөл атқаpа отырып, сондай-ақ көмірсу, липидтер мен нуклеин қышқылдарының құрылымында кездеседі. Ол химиялық реакцияларда энергия мен ақпарат тасымалдауда негізгі элементтердің бірі. Азот ақуыздар мен аминқышқылдарының құрамына кіріп, ДНҚ мен РНҚ секілді генетикалық материалдарды құрайды. Азот арқылы генетикалық ақпарат сақталып, тіршілік процессінің негізгі жүйелері қалыпқа келеді. Сутегі мен азоттың бары тірі жасушалардың тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді және олардың функцияларының үйлесімділігін қалыптастырады.

12. Кальцийдің ағзадағы пайдалы функциялары

Кальций сүйек пен тістің негізгі минералы ретінде дененің беріктігін қамтамасыз етеді. Ол бұлшық ет жиырылуы, жүйке импульстарының берілуі және қан ұю процестерінде де маңызды рөл атқарады. Сонымен қатар, жүректің тұрақты жұмыс істеуі кальций балансымен тығыз байланысты. Ересек адамның ағзасында кальций мөлшері шамамен 1,5%-ға жетеді, бұл оның организмдегі көптеген биохимиялық және физиологиялық функцияларда қажетті элемент екенін көрсетеді.

13. Темір – қанды қанықтырушы элемент

Темір – гемоглобин мен миоглобиннің құрамдас бөлігі ретінде денедегі оттегінің тасымалдануын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, ол ферменттердің кейбір түрлерінің белсенділігін арттырады, бұл ақуыздардың метаболизмінде маңызды. Темірдің жетіспеушілігі анемияға, шаршаңқылыққа, иммундық жүйенің әлсіреуіне әкеледі, бұл көптеген адамдарда, әсіресе әйелдер мен балаларда кең тараған проблема. Орташа адам ағзасында шамамен 4 грамм темір бар, сондықтан оның жеткілікті деңгейін сақтау қажет.

14. Йод – гормондардың негізі

Йод – қалқанша бездің тироксин мен трийодтиронин гормондарының міндетті құрамдас бөлігі, олар метаболизм мен организмнің өсуін реттеуде өте маңызды. Йод тапшылығы зоб, кретинизм және психикалық дамудың бұзылуына әкеледі, бұл ондаған миллиондаған адам үшін денсаулыққа қауіп төндіреді. Табиғи түрде йод теңіз өнімдерінде және йодталған тұзда кездеседі, олар адам диетасында негізгі көзі ретінде саналады.

15. Микроэлемент тапшылығы және негізгі денсаулық көрсеткіштері

Темір тапшылығы әлемде анемияның ең кең тараған себебі болып табылады, бұл жағдай әсіресе әйелдер мен балаларда жиі кездеседі. Микроэлементтердің жетіспеушілігі ағзаның түрлі функцияларын бұзып, ауыр денсаулық мәселелерін тудырады. Сондықтан олардың тиісті деңгейін сақтау медициналық профилактиканың басты міндеттерінің бірі болып саналады. Бұл мәселе ДДҰ мәліметтерімен расталады және бүкіл әлемдік денсаулық сақтау бағдарламаларының бір бөлігіне айналған.

16. Магний, калий, натрий: электролиттік тепе-теңдіктің рөлі

Өмір сүру үшін ағзамызда түрлі минералдар маңызды рөл атқарады, солардың ішінде магний, калий және натрий – электролиттер ретінде белгілі. Магний – бұлшық ет пен жүйке қызметінің үйлесімді жұмысын қамтамасыз етеді, сонымен қатар 300-ден астам ферменттің белсенділігін реттеп, энергия өндіруден бастап жасушалық бөлінуге дейінгі көптеген процестерге қатысады. Бұл элементтің жеткіліксіздігі шаршау мен жүйке жүйесінің бұзылуына әкелуі мүмкін.

Калий жүрек ырғағын тұрақтандыруда шешуші рөл атқарады. Ол жасуша ішіндегі сұйықтықтың тепе-теңдігін сақтап, бұлшықет жиырылуы мен жүйке импульстарының дұрыс берілісін қамтамасыз етеді. Калий жетіспеушілігі жүрек аритмиялары мен бұлшықет әлсіздігіне себеп болуы ықтимал.

Сонымен қатар, натрий ағзада сұйықтық көлемін және қышқыл-негіздік балансын реттеуде маңызды. Оның мөлшері жүйке және бұлшықет импульстарын қалыпты өткізуге ықпал етеді. Дегенмен, натрийдің артық болуы гипертония және басқа да жүрек-қан тамыр ауруларының қаупін арттыруы мүмкін.

Осы үш элементтің үйлесімі — электролиттік тепе-теңдік — адам денсаулығын сақтаудың негізі болып табылады, және оларды дұрыс қабылдау ағзамыздың қалыпты қызметі үшін өте маңызды.

17. Жаһандық масштабта элемент тапшылығы байқалатын аймақтар

Жер шарындағы түрлі аймақтарда минералды және микроэлементтердің тапшылығы денсаулыққа әрқилы әсер етеді. Бұл тапшылықтың географиялық ерекшеліктері байқалады және олар тамақтану, экология және әлеуметтік-экономикалық жағдайларға байланысты ерекшеленеді. Мысалы, кейбір дамыған емес өлкелерде йод, темір және цинк жетіспеушілігі бала өсуіне және иммунитеттің әлсіреуіне себеп болады.

Бұл жағдайларды талдау көрсеткендей, әрбір өңірге тән микроэлемент тапшылығын анықтап, өңірлік денсаулық сақтау стратегияларын әзірлеу қажет. Осылайша, бағдарламалар нақты қажеттіліктерге сай жасалып, халықтың денсаулығы тиімді жақсарады.

UNICEF 2020 жылғы деректеріне сүйенсек, микроэлемент тапшылығы әлемнің көптеген бөліктерінде әлеуметтік даму мен денсаулық деңгейіне айтарлықтай әсер етеді.

18. Тағам өнімдеріндегі негізгі элемент көздері

Ағзаның қажеттілігіне сай біраз элементтер тағам арқылы қабылданады. Әр түрлі өнімдер минералдар мен витаминдердің маңызды көзі болып табылады. Мысалы, сүт және сүт өнімдері кальцийдің бай көзі болса, ет және балық тағамдары темір мен цинкті жеткілікті мөлшерде қамтамасыз етеді. Жемістер мен көкөністер магний және калийге бай.

Теңгерімді және әртүрлі тағамдарды пайдалану ағзаға қажетті элементтердің жеткілікті мөлшерін алуға көмектеседі, бұл элемент тапшылығын болдырмау мен денсаулықты сақтау үшін маңызды. Азық-түлік және ауыл шаруашылық ұйымдарының FAO 2022 жылғы мәліметтері тағам өнімдеріндегі элементтердің үйлесімділігін нақты көрсетеді.

Осы мәліметтерді пайдалана отырып дұрыс мәзір құрастыру элементтік тапшылықты алдын алудың негізі ретінде қарастырылады.

19. Элемент тапшылығының алдын алудың тиімді шаралары

Рационды және теңгерімді тамақтану — элемент тапшылығын болдырмаудағы негізгі әдістердің бірі. Ағзаға қажетті барлық биологиялық элементтерді жеткілікті беру үшін күнделікті тағамның құрамында түрлі минералдар мен витаминдердің болуы керек. Сондай-ақ, арнайы байытылған өнімдер мен витамин-минерал кешендерін қолдану тапшылықтың алдын алуға септігін тигізеді.

Қоғамдық денсаулық сақтау шаралары да маңызды рөл ойнайды. Мысалы, балалар мен жүкті әйелдерге арналған профилактикалық бағдарламалар, йодталған тұзды пайдалану, минералданған судың кең қолданылуы – осының дәлелі. Бұл шаралар жалпы халықтың денсаулық көрсеткіштерін жақсартуға бағытталған және элемент тапшылығынан туындайтын аурулардың алдын алуға мүмкіндік береді.

Осылайша, жеке және қоғамдық деңгейде кешенді іс-шаралар элементтердің жеткілікті деңгейін сақтау үшін қажет.

20. Биологиялық элементтер және олардың маңызды рөлі

Биологиялық элементтердің адам ағзасындағы маңызы күннен-күнге артып келеді. Олар жасушалардың қалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз етіп, денсаулық пен ұзақ өмірдің кепілі саналады. Заманауи медицина мен биотехнология саласында элементтердің жеткізілуін қамтамасыз ету — профилактика мен емдеу құралы ретінде ерекше назарда.

Осы себепті, элементтердің дұрыс мөлшерде қабылдануын қамтамасыз ету әлеуетті денсаулық проблемаларының алдын алу мен халықтың өмір сапасын арттырудың негізі болып отыр.

Дереккөздер

Лейнингер, А. Биохимия / пер. с англ. — М.: Мир, 2017.

Всемирная организация здравоохранения. Микроэлементная недостаточность — доклад, 2019.

Менделеев Д.И. Исследования в области химии и биологии: Исторические очерки, СПб, 1888.

Смирнов В.Н. Физиология человека — М.: Медицина, 2010.

Петров В.И. Минералы в организме человека. — М., 2018.

UNICEF. Micronutrient Deficiencies: Global facts and figures. — 2020.

FAO. Food Composition and Element Content. — Rome, 2022.

Иванова А.П. Биологические функции электролитов. — Санкт-Петербург, 2019.

Смирнов Ю.В. Современные методы профилактики элементной недостаточности. — 2021.