Макроелементи (грец. makros — великий + лат. elementum — стихія, первинна речовина) — це хімічні елементи, що наявні в організмі у високих концентраціях. Із 106 елементів періодичної системи Д.І. Менделєєва в організмі людини постійно наявні 86, з них 25 — необхідні для нормальної життєдіяльності. При перевищенні кількості елемента в організмі 2–10% його вважають М. При середній масі тіла людини 70 кг в її організмі міститься (у грамах): кальцію — 1700, калію — 250, натрію — 70, магнію — 42, заліза — 5, цинку — 3. Н (див. Водень), С, О (див. Кисень), N (див. Азот), частка яких становить 96% маси живої речовини, й Ca (див. Кальцій), Р (див. Фосфор), К (див. Калій), Na (див. Натрій), Mg (див. Магній), S (див. Сірка), Cl (див. Хлор) становлять 10–20% і більше маси тіла. М. сконцентровані, як правило, в одному типі тканин живого організму. Вміст М. в організмі досить постійний, але навіть порівняно великі відхилення від норми сумісні з життєдіяльністю організму. М., як правило, входять в організмі до складу органічних сполук. Водень у природі виявляють переважно у вигляді сполук. Він є складовою всіх біологічних речовин (амінокислот, білків, вітамінів, гормонів і т.п.), води (див. Вода). Рівень іонів водню визначає кислотність середовища (див. Водневий показник). Нітроген наявний у живих організмах у складі амінокислот, пептидів, пуринів, що входять до складу ДНК. Кисень входить до складу білків, жирів, вуглеводів, без нього неможливе дихання, окиснення амінокислот, жирів, вуглеводів. У фагоцитах кисень відновлюється до супероксидіону, який ініціює окиснення сторонніх органічних речовин, захоплених фагоцитами. Нормальний вміст кисню у повітрі (≈21 об’ємних%) створює необхідний для насичення крові й тканин парціальний тиск. Зниження вмісту O2 до 16– 18 об’ємних% не небезпечно. При зниженні вмісту O2 до 14 об’ємних% з’являються ознаки кисневої недостатності, а зниження до 9 об’ємних% небезпечне для життя. Вуглець за своїм значенням для живих організмів є органогеном № 1. Натрію гідрокарбонат входить до однієї з буферних систем організму (рН 7,8–8,0), що, напр., у жовчі створює лужне середовище, яке сприяє гідролізу жирів.
K, Na, Ca, P, Mg, S, Cl надходять в організм із водою, харчовими продуктами й відіграють провідну роль у регулюванні водно-сольового, білкового, вуглеводного й жирового обміну, підтримці кислотно-лужної рівноваги, функції клітинних мембран, передачі нервових імпульсів тощо. Дані про роль та функцію макроелементів, середні добові потреби, максимально припустимі добові дози, а також характерні симптоми дефіциту й надлишку наведено в табл. 1 і 2 на с. 857.
Таблиця 1. Роль макроелементів в організмі, симптоми дефіциту й надлишку
| М. | Роль і функції в організмі | Симптоми дефіциту | Симптоми надлишку |
| Кальцій | Бере участь у формуванні скелета; сприяє згортанню крові; підтримує рівновагу між порушенням і гальмуванням кори головного мозку; бере участь у скороченні м’язів, розщепленні глікогену; при екзогенному введенні діє як антацид | Підвищена крихкість кісток, нігтів, зубів, деформація хребта, припинення росту, оніміння й відчуття поколювання в кінцівках, болючість ясен, нервозність, безсоння, судоми, збудження, гіпертензія, екзема | Біль у кістках і м’язах, міастенія, порушення балансу при ході, пригнічення рефлексів, нудота, блювання, сплутаність свідомості, психози, амнезія, брадіаритмія, депресія, дратівливість, анорексія, короткочасна німота |
| Магній | Бере участь у формуванні кісток, необхідний для їх росту; регулює функції нервів і м’язів, включаючи серцевий; зміцнює зубну емаль; бере участь у білковому, жировому, вуглеводневому й енергетичному обміні, у структуруванні ДНК і РНК; обміні Ca і вітаміну С | Гемолітична анемія, аритмія, тахікардія, ущільнення в м’яких тканинах, гіпо- й гіпертензія, депресії, сверблячка, апатії, м’язові дистрофія й судоми, втома, гіперактивність, гіпотермія, запори, захворювання ШКТ, загострення передменструального синдрому | При порушенні функції нирок можуть розвиватися симптоми надлишку (особливо при прийомі Mg), що проявляються сухістю у роті, брадикардією, підвищеною стомлюваністю, гіпотензією, м’язовою слабкістю, спрагою, нудотою, блюванням, утрудненням дихання |
| Натрій | Бере участь у скороченні м’язів, передачі нервових імпульсів, утворенні шлункового соку; регулює функції крові, лімфи, нирок, гідрофільності тканин, кислотно-лужний баланс; активує ферменти підшлункової й слинних залоз |
Непритомність, апатія, стомлюваність, м’язові спазми, метеоризм, набряки, гіпотензія, тахікардія, анорексія, нудота, втрата маси тіла, лабільність настрою, зниження імунітету. Рідко: затемнена свідомість, галюцинації, летаргія | Навантаження на нирки; набряки, часте сечовипускання, гіпертензія, тремор, судоми, спрага, м’язова й нервова дратівливість, анорексія, застійна серцева недостатність, затьмарення свідомості |
| Калій | Бере участь у підтримці ритму серця; скороченні м’язів, регуляції переносу поживних речовин і водно-електролітного балансу в клітинах і тканинах, регуляції секреції шлункового соку | Слабкість, дистрофія, параліч, набряки, нудота, блювання, гіпотензія, тахіаритмія, зупинка серця, гіперхолестеринемія, порушення передачі нервових імпульсів, сухість і гіпоестезія шкіри | Аритмії чи тахікардія, параліч, конвульсії, слабкість, гіпотензія, уповільнене мислення, утруднення мови |
| Фосфор | Бере участь у формуванні й регенерації клітин, формуванні та засвоєнні вітамінів, формуванні й розвитку зубів і кісток, в обміні енергії, регуляції кислотно-лужного балансу, функціонуванні нирок, нервів, м’язів, серця | Судоми, слабкість, підвищена стомлюваність, адинамія, біль у кістках, анорексія, втрата маси тіла, відчуття поколювання в м’язах, крихкість кісток та їх деформація, рахіт, порушення росту, остеомаляція, почуття страху | Тільки при нирковій недостатності — надлишок P призводить до зниження рівня Ca і до відповідної симптоматики |
| Сірка | Бере участь в енергетичному обміні, окисно-відновних процесах, детоксикації, утворенні колагену, у секреції жовчі, згортанні крові. Складова клітинних мембран, ферментів, інсуліну, вітаміну В1, амінокислот | Іноді можуть виникнути болючість суглобів, високий рівень глюкози й тригліцеридів у крові | Надмірна слабкість, блювання, втрата свідомості, сильне тремтіння кінцівок і нерідко — тетанічні судоми |
| Хлор | Водний обмін, утворення шлункового соку, формування плазми крові; активація ферментів, підтримка електролітного балансу, кислотно-лужної рівноваги, нервових і м’язових функцій | Нудота, блювання, сплутаність свідомості, слабкість, кома | Порушення кислотно-лужної рівноваги у рідинах організму, слабкість, сплутаність свідомості, кома |
Таблиця 2. Мінеральні речовини макроелементів
| М. | Взаємодії | Продукти харчування — джерела | Середня добова потреба для дорослих, мг* | Максимально припустима добова доза** | |
| чоловіка | жінки | ||||
| Кальцій | Знижують засвоєння Са: D3-гіповітаміноз, стрес, іммобілізація, гіпоацидність шлункового соку, надлишок Mg, оксалати, фітати, какао, соя, фосфати, кортизон, протисудомні препарати, алкоголь; кава збільшує виділення нирками. Pb (посилено накопичується при нестачі Ca, Mg і Zn і збільшує їх дефіцит). Сприяють засвоєнню Са: білкова їжа, Fe, пеніцилін, неоміцин, різке зниження Mg |
Молоко й молочні продукти, сир із сої, капуста, редька, ріпа, часник, інжир, мигдаль, селера, петрушка, шпинат, ламінарія, яєчний жовток, ікра | 1000 | 1000 | FNB 2500 мг |
| Магній | Знижує засвоєння Mg: надлишок Ca (співвідношення Ca: Mg у раціоні має становити 2:1); Fe, прийом фолієвої кислоти, D3-гіпервітаміноз, Е—гіповітаміноз; високий вміст жирів і білків у раціоні, гіперглікемія; алкоголь, K, кофеїн, діуретики | Молочні, соєві й морепродукти, мед, горіхи, злаки, зелень, печінка, банани, картопля, меліса | 350 | 300 | FNB 350 мг |
| Натрій | Високий вміст Na може призвести до значної втрати Ca і Mg із сечею, що, можливо, спричинить їх дефіцит. Сприяють втраті Na: діуретики, кофеїн |
Більшість харчових продуктів і вода, кухонна сіль, бринза, молоко, морські продукти | 550 | 550 | FNB (немає даних) |
| Калій | Сприяють зниженню К: діуретики, кофеїн, тютюнопаління, надлишок глюкози, дефіцит Mg. При взаємодії К: з вітаміном В12 — порушується всмоктування вітаміну; з кокаїном і марихуаною — може розвинутися аритмія. Підвищують вміст К: інгібітори АПФ, калійзберігаючі, сечогінні |
Абрикоси, авокадо, банани, цитрусові, диня, картопля, боби, броколі, виноград, родзинки, горіхи, печінка, молочні продукти | 2000 | 2000 | FNB (немає даних) |
| Фосфор | Знижують засвоєння Р: препарати Mg, Fe і Al, D3-гіповітаміноз. Алкоголь знижує концентрацію активного фосфору. Надлишок фосфору може призвести до зниження вмісту Ca у кістках |
Риба, м’ясо, печінка яйця, молоко, боби, мигдаль, насіння соняшника, хлібопродукти | 700 | 700 | FNB 4000 мг |
| Сірка | Погіршує всмоктування сірки паління | М’ясо, риба, яйця, бобові, хліб, крупи, молоко, сири, капуста, часник | 500 — 1000 | 500 — 1000 | FNB (немає даних) |
| Хлор | При взаємодії з калієм і натрієм підтримується нормальний кислотно-лужний баланс в організмі. Кремній бере участь у метаболізмі хлору |
Більшість харчових продуктів, кухонна сіль, вода, молоко, морепродукти | 2000 | 2000 | FNB (немає даних) |
*Середня добова потреба для дорослих чоловіка й жінки віком від 25 до 51 року. У таблиці наведені норми, рекомендовані Німецькою спілкою нутриціологів (Deutsche Gesselschaft fur Ernahrung — DGE).
** У таблиці наведені дози, що рекомендуються відділом харчових продуктів і харчування (Food and Nutrition Board — FNB) Інституту медицини США й Науковим комітетом харчових продуктів (Scientific Commitee on Food — SCF) Європейського Союзу.
Кукушкин Ю.Н. Химические елементы в организме человека. — СПб, 1998.