Pierwiastki śladowe

Pierwiastki śladowe
Polecane artykuły
Makroelementy Biodegradacja Koagulacja Zasoby naturalne Emulgowanie Metale szlachetne Lipoliza Główne problemy ekologiczne Odporność

Pierwiastki śladowe – mikroelementy (ang. trace elements) – biopierwiastki, składniki mineralne, są to pierwiastki chemiczne występujące w organizmach roślinnych jak i zwierzęcych w bardzo małych (śladowych) ilościach. Zawartość w organizmie człowieka danego mikroelementu nie przekracza 0.01%, a zalecane dzienne spożycie jest mniejsze niż 100 mg/osobę. Zbadano pod względem biochemicznym i oznaczono znaczenie biologiczne tylko niewielu z nich[I. Duda 1994, s. 147-148]. Obecnie do pierwiastków śladowych niezbędnych dla organizmu ludzkiego zalicza się: jod, fluor, miedź, kobalt, selen, molibden, oraz według niektórych źródeł również chrom, nikiel, selen, żelazo, cynk, bor. Niedobór lub nadmiar tych pierwiastków może prowadzić do zaburzeń fizjologicznych. Składniki mineralne są niezbędne w ustroju do celów budulcowych (szczególnie w tkance kostnej), wchodzą w skład: płynów ustrojowych, niektórych enzymów związków wysokoenergetycznych itp. Wywierają również wpływ na regulację czynności narządowych i ogólnoustrojowych [Z. Markiewicz 1996, s. 247]. Pierwiastki śladowe wywierają silny wpływ na czynności katalityczne enzymów, stanowią ich grupy prostetyczną lub są składnikiem tej grupy, mogą też być aktywatorami działania enzymów [K. Jurkowska 2003 s. 117].

Ze względów praktycznych mikropierwiastki można podzielić na trzy następujące grupy: istotne, prawdopodobnie istotne i nieistotne. Do pierwszej grupy – istotnych – należy 10 następujących pierwiastków: żelazo, jod, miedź, cynk, mangan, kobalt, molibden, selen, chrom i cyna. Do drugiej grupy – przypuszczalnie istotnych – należą: nikiel, fluor, brom, arsen, wanad, kadm, bar i stront. Nasza wiedza o tych pierwiastkach wciąż jest niedostateczna. Niektóre z nich, np. fluor, są oceniane dość kontrowersyjnie: w bardzo małych ilościach zapobiega próchnicy zębów, pomaga w utrzymaniu dobrego stanu kości i wpływa na prawidłowy wzrost, ale w większych stężeniach jest zdecydowanie szkodliwy. Do trzeciej grupy – nieistotnych – należą wszystkie pozostałe pierwiastki, nie mające większego znaczenia dla organizmu człowieka. W miarę wzrostu naszej wiedzy być może zmieni się też ich przynależność i znajdą miejsce w innej grupie [P. Lewicki 2008, s. 278].

Spośród pierwiastków śladowych specjalna cechę posiadają metale ciężkie, które są przeważnie składową enzymów zaangażowanych w metabolizmie nieorganicznych pierwiastków lub związków takich jak, O2, N2, H2, S. Większość mikroelementów jest wymagana w ilościach śladowych (w stężeniach mikromolarnych) i zawarta jest w postaci zanieczyszczeń w solach makroelementowych. Z tych względów wykazanie zapotrzebowania na pierwiastki śladowe wymaga zastosowania specjalnego postępowania. Liczne metale ciężkie (Cu, Hg, Zn, Ni, Cd, Ag, Cr, Se) są toksyczne w ilościach milimolarnych [D. Orzeł 2012, s. 87].

Skutki niedoboru i nadmiaru pierwiastków śladowych

Niedobór różnych pierwiastków śladowych może prowadzić do wielu różnych objawów. Na przykład niedobór żelaza może powodować anemię, która manifestuje się zmęczeniem, osłabieniem, bladością skóry i łamliwością paznokci. Niedobór jodu może prowadzić do zaburzeń funkcjonowania tarczycy, co objawia się m.in. zmęczeniem, przyrostem masy ciała i zaburzeniami koncentracji. Niedobór cynku może powodować problemy skórne, opóźnienie wzrostu u dzieci, osłabienie odporności i problemy z gojeniem się ran.

Podobnie jak niedobór, nadmiar pierwiastków śladowych może również prowadzić do różnych objawów. Na przykład nadmiar żelaza może powodować uszkodzenia narządów, takich jak wątroba i serce, a także zwiększać ryzyko chorób sercowo-naczyniowych. Nadmiar miedzi może prowadzić do uszkodzenia wątroby i mózgu, a także powodować problemy neurologiczne. Nadmiar fluoru może prowadzić do zwiększonej podatności na próchnicę zębów, a także do uszkodzenia szkliwa zębów.

Niedobór mikroelementów może mieć poważne konsekwencje dla zdrowia człowieka. Niedobór niektórych pierwiastków, takich jak żelazo, jod, cynk czy witamina D, może prowadzić do zaburzeń rozwoju i wzrostu u dzieci, osłabienia układu odpornościowego, zwiększenia podatności na infekcje oraz pogorszenia stanu zdrowia ogólnego. U dorosłych niedobór mikroelementów może prowadzić do różnych chorób, takich jak osteoporoza, niedokrwistość czy zaburzenia tarczycy.

Podobnie jak niedobór, nadmiar mikroelementów może mieć negatywne skutki dla zdrowia. Nadmiar niektórych pierwiastków, takich jak ołów, rtęć czy kadm, może powodować uszkodzenia narządów, takich jak mózg, nerki czy wątroba. Nadmiar aluminium może prowadzić do uszkodzenia układu nerwowego, a nadmiar fluorków może powodować uszkodzenia zębów i kości. Nadmiar innych mikroelementów, takich jak miedź czy żelazo, może również prowadzić do różnych schorzeń.

Diagnoza niedoborów i nadmiarów mikroelementów może być dokonywana przez różne metody. Jedną z nich jest badanie poziomu mikroelementów we krwi, które pozwala ocenić ich stężenie i wykryć ewentualne niedobory lub nadmiary. Inną metodą jest badanie moczu, które również może dostarczyć informacji na temat poziomu pierwiastków śladowych w organizmie. Ponadto, istnieją również specjalne testy diagnostyczne, które umożliwiają ocenę statusu mikroelementowego w organizmie, takie jak testy na stężenie witamin czy badanie włosa, które pozwala ocenić stężenie mikroelementów z długiego okresu.

Znaczenie pierwiastków śladowych w różnych dziedzinach życia

Mikroelementy odgrywają kluczową rolę w rolnictwie, ponieważ są niezbędne dla wzrostu i rozwoju roślin. Na przykład żelazo jest niezbędne do procesu fotosyntezy, magnez jest ważny dla wytwarzania chlorofilu, a cynk wpływa na rozwój korzeni i kwitnienie. Niedobór mikroelementów w glebie może prowadzić do obniżenia plonów i jakości upraw.

Mikroelementy odgrywają istotną rolę w medycynie, zarówno w profilaktyce, jak i w leczeniu różnych chorób. Na przykład żelazo jest niezbędne do produkcji czerwonych krwinek i transportu tlenu w organizmie, jod jest potrzebny do prawidłowego funkcjonowania tarczycy, a cynk jest ważny dla układu odpornościowego. Suplementacja mikroelementami może być stosowana w celu uzupełnienia niedoborów oraz wspomagania leczenia niektórych schorzeń.

Mikroelementy mają również znaczenie w przemyśle, gdzie są wykorzystywane w różnych procesach produkcyjnych. Na przykład cynk jest stosowany w produkcji galwanicznej, miedź jest wykorzystywana w produkcji kabli i przewodów, a molibden jest używany w produkcji stali. Mikroelementy pełnią również funkcję katalizatorów w różnych reakcjach chemicznych.

Mikroelementy odgrywają istotną rolę w ochronie środowiska, ponieważ są ważne dla równowagi ekosystemów. Na przykład mikroorganizmy w glebie wykorzystują mikroelementy do procesów biologicznych, takich jak rozkład materii organicznej i cykl biogeochemiczny. Niedobór lub nadmiar mikroelementów w środowisku może prowadzić do zaburzeń ekologicznych i negatywnie wpływać na różne organizmy.

Suplementacja mikroelementów ma wiele zastosowań w różnych dziedzinach. W medycynie suplementy mikroelementów są stosowane w celu uzupełnienia niedoborów i wspomagania leczenia różnych schorzeń. W sporcie suplementacja mikroelementami może pomóc w poprawie wydolności fizycznej i regeneracji organizmu. Suplementy mikroelementów są również stosowane w celu poprawy jakości skóry, włosów i paznokci, a także w profilaktyce chorób układu sercowo-naczyniowego i osteoporozy.

Bibliografia

• Słownik Pojęć Towaroznawczych, pod red. Dudy I., Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków 1994
• Leksykon naukowo-techniczny, pod red. Czerni S. i in., Wyd. 3 poprawione i uzupełnione, Wydawnictwo Naukowo-techniczne Warszawa, Warszawa 1984
• Mikrobiologia Ogólna, pod red. Markiewicza Z. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996
• Leksykon Nauki o żywności i żywieniu człowieka, pod red. Piotra P. Lewickiego, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2008
• Wybrane zagadnienia z toksykologii żywności, pod red. Orzeł D., Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Wrocław 2012
• Krótkie wykłady- Chemia Nieorganiczna, pod red. Jurkowska K., Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2003

Autor: Serwański Łukasz