От приблизително 115 известни елемента, само 19-те, подчертани в лилаво на Фигура 1.26 „Основните елементи в Периодичната таблица“ са абсолютно задължителни в човешката диета. Тези елементи - наречени основни елементи Всеки от 19-те елемента, които са абсолютно необходими в човешката диета за оцеляване. Смята се, че допълнителни седем елемента са от съществено значение за хората. —Ограничават се до първите четири реда на периодичната таблица (виж глава 32 „Приложение З: Периодична таблица на елементите“), само с две или три изключения (молибден, йод и евентуално калай в петия ред). Някои други елементи са от съществено значение за специфичните организми. Например борът е необходим за растежа на някои растения, бромът е широко разпространен в морските организми, а волфрамът е необходим за някои микроорганизми.

Фигура 1.26 Основните елементи в периодичната таблица

съществено значение

Елементи, за които е известно, че са от съществено значение за човешкия живот, са показани в лилаво; елементите, за които се предполага, че са от съществено значение, са показани в зелено. Елементите, за които не е известно, че са от съществено значение, са показани в сиво.

Класификация на основните елементи

Таблица 1.6 Приблизителен елементарен състав на типичен човек с тегло 70 kg

Микроелементите

Тъй като е трудно да се открият ниски нива на някои основни елементи, микроелементите бяха относително бавни, за да бъдат разпознати като основни. Желязото беше първото. През 17-ти век е доказано, че анемията се причинява от дефицит на желязо и често се лекува чрез допълване на диетата с екстракти от ръждясали нокти. Едва през 19 век обаче са открити следи от йод за елиминиране на гуша (увеличена щитовидна жлеза). Ето защо обикновената готварска сол е „йодирана”: добавя се малко количество йод. Доказано е, че медта е от съществено значение за хората през 1928 г., а манганът, цинкът и кобалтът скоро след това. Молибденът не е бил известен като основен елемент до 1953 г. и необходимостта от хром, селен, ванадий, флуор и силиций е демонстрирана едва през последните 50 години. Изглежда вероятно в бъдеще да се окаже, че други елементи, включително калай, са от съществено значение при много ниски нива.

Фигура 1.27 Възможни концентрации на основен елемент в диетата

Дефицитните, оптималните и токсичните концентрации са различни за различните елементи.

Усилване

Как могат елементите, които се намират в толкова малки количества, да имат толкова големи ефекти върху здравето на организма? Нашите познания за пътищата, по които всеки от известните микроелементи влияе на здравето, далеч не са пълни, но някои общи характеристики са ясни. Микроелементите участват в механизъм за усилване; тоест те са съществени компоненти на по-големи биологични молекули, които са способни да взаимодействат или регулират нивата на относително големи количества други молекули. Например, витамин В 12 съдържа един атом кобалт, който е от съществено значение за неговата биологична функция. Ако молекулата, чието ниво се контролира от микроелемента, може да регулира нивото на друга молекула и все повече и повече молекули, тогава съществува потенциал за екстремно усилване на малки вариации в нивото на микроелемента. Една от целите на съвременните химически изследвания е да се изяснят подробно ролите на основните елементи. В следващите глави ще представим някои резултати от това изследване, за да покажем биологичното значение на много от елементите и техните съединения.

Обобщение

Около 19 от приблизително 115 известни елемента са от съществено значение за хората. Съществен елемент е този, чието отсъствие води до ненормална биологична функция или развитие, което се предотвратява чрез хранителни добавки с този елемент. Живите организми съдържат относително големи количества кислород, въглерод, водород, азот и сяра (тези пет елемента са известни като насипни елементи), заедно с натрий, магнезий, калий, калций, хлор и фосфор (тези шест елемента са известни като макроминерали). Другите съществени елементи са микроелементите, които присъстват в много малки количества. Диетичните приема на елементи варират от дефицитни до оптимални до токсични с нарастващи количества; оптималните нива се различават значително за основните елементи.