Научные проекты на тему польза кальция организму

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«КАЛЬЦИЙ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА»

Оглавление

Введение …………………………………………………………………………….. 3

Глава 1. Теоретическая часть ………………………………………………………

1. 1. Что такое кальций ……………………………………………………………

   2. Какую роль играет кальций в организме ……………………………………

   3. Содержание кальция в организме ………………………………………….

   4. Кости скелета и кальций ……………………………………………………

   5. Зубы и кальций ………………………………………………………………

   6. Продукты, содержащие кальций …………………………………………..

   7. Суточная потребность организма в кальции ………………………………

   8. Недостаток кальция в организме. Причины и последствия………………

   9. Избыток кальция в организме. Причины и последствия…………………

Глава 2. Практическая часть ………………………………………………………

2.1. Опыт 1. ………………………………………………………………………

2.2. Опыт 2. ………………………………………………………………………

Заключение …………………………………………………………………………

Приложение ………………………………………………………………………

Введение.

Название кальций произошло от латинского calcis – известь ( “мягкий камень”). Оно было предложено английским ученым Гемфри Дэви в 1808 году. Кальций (Ca) – самый широко распространенный в организме минерал. Например, его содержание в организме взрослого человека (в расчете на массу 65 кг) составляет 1,3 кг. Около 99% этого вещества содержится в костях и зубах.

По мнению Ч.Р.Клеемен (1981), это связано с тем обстоятельством, что жизнь зародилась в среде первичного океана, богатой кальцием.

Актуальность исследования:

По мнению врачей-педиатров, заболевания костно-мышечной системы у детей во всех регионах России в последние годы неуклонно растут. Они занимают четвёртое место в структуре детской инвалидности. Остеопороз — это заболевание скелета, для которого характерно снижение массы и плотности кости, что приводит к повышенной ломкости кости и повышению риска перелома. Остеопороз называют «безмолвной эпидемией», так как потеря массы кости определяется уже после переломов. Это одно из основных заболеваний, обусловленных образом жизни.

Цель исследования:

Изучить химический элемент кальций и узнать, какое влияние он оказывает на организм человека.

Задачи исследования:

1. Ознакомиться и дать определение, что такое кальций.

2. Узнать, каким образом кальций влияет на организм человека.

3. Узнать, каким путем кальций попадает в организм человека.

4. Провести опыты, наглядно отображающие влияние кальция на живые организмы.

Объект исследования: Кальций (Са).

Предмет исследования:

Взаимодействие кальция с организмом человека. Влияние избытка и недостатка кальция на организм.

Методы исследования:

1. Изучение научной литературы.

2. Изучение интернет – ресурсов.

3. Проведение опытов.

4. Анализ полученных данных.

1. 1. Что такое кальций?

Кальций (Calcium), Ca, химический элемент периодической системы Менделеева. Подробнее мы будем изучать его на уроках химии в старших классах.

1. 2. Какую роль играет кальций в организме.

Кальций является жизненно необходимым элементом, без него мы не могли бы жить.

Почти каждой клетке, включая клетки сердца, нервов и мышц, необходим кальций для обеспечения нормальной жизнедеятельности.

В человеческом организме кальций находится в трех основных местах:

1) В костях скелета (около 99% наших костей являются для нас “резервуаром” кальция);

2) В клетках;

3) В крови. Именно кровью кальций доставляется в органы и ткани организма и именно в те места, где он необходим.

В связи с тем, что кальций нам так необходим, в человеческом организме имеется система поддержания постоянной концентрации кальция, для того чтобы обеспечить его поступление по мере необходимости.

Организм делает это тремя способами:

1) Кальций всасывается напрямую из потребляемой пищи. Это наиболее предпочтительный способ получения кальция;

2) Кальций поступает из костей в том случае, если его не хватает в потребляемой пище. В этих случаях кости могут становиться более тонкими и хрупкими;

3) Уменьшается количество кальция, поступающего повторно в кровь после “обработки” её почками.

Основной задачей является достаточное поступление кальция с пищей для нормального обеспечения им всех органов и тканей.

Другими словами, нам необходимо столько потреблять кальция, чтобы в случаях, когда мы теряем кальций (а такие ситуации могут встречаться и в норме), его потери не превышали его потребления.

Этот баланс имеет важное значение, так как его нарушение может привести к прогрессирующему вымыванию из костей недостающего количества кальция.

Кальций является жизненно необходимым для человека элементом, без него мы просто не могли бы жить.

Биологическая роль кальция в организме человека огромна:

– Кальций в организме способствует нормальной работе нервной системы,

– Регулирует процессы роста и деятельности клеток всех видов тканей;

– Является “строительным материалом” для образования костей и зубов;

– Кальций в организме обеспечивает нормальный обмен веществ;

– Обеспечивает нормальную функцию клеточных мембран, следовательно, участвует в получении питания и выведении продуктов жизнедеятельности;

– Поддерживает нормальный сердечный ритм, способствует здоровью сердечно – сосудистой системы, нормализует артериальное давление;

– Кальций в организме обеспечивает нормальную свертываемость крови;

– Участвует в обмене железа в организме, регулирует ферментную активность;

– Необходим для метаболизма более трехсот биологически активных веществ;

– Участвует в сокращении и расслаблении мышц;

– Улучшается внешний вид волос, ногтей и кожи, человек выглядит моложе своего возраста;

– Кальций в организме оказывает противовоспалительное действие;

– Необходим для передвижения питательных веществ по человеческому организму;

– Нормализует работу желудочно-кишечного тракта.

1. 3. Содержание кальция в организме

В организме взрослого человека содержится в среднем около 1-2 кг. кальция, из которых более 98 % приходится на кости скелета, в то время как остальное циркулирует в крови и прочих жидкостях организма. Именно кровь доставляет кальций в органы и ткани организма в те места, где он необходим.

1. 4. Кости скелета и кальций

Скелет – динамическое депо кальция, где образуются новые кальциевые кристаллы, а старые разрушаются. Скорость этого разрушения и построения, названная скоростью оборота, значительно варьирует в зависимости от возраста. У детей первого года жизни она более 100%, после года – более 10% в год, у взрослых от 2 до 20% в год.

Хотя пик костной массы может быть не достигнут в 25 лет, считается, что до 25 лет кальций накапливается в организме, это фаза роста костной массы, который начинается с внутриутробного развития.

В 25-35 лет кальций находится в равновесии, то есть примерно 0,4 г ежедневно поступает в организм и столько же его покидает.

Пик плотности и общей массы костной ткани соответствует примерно 30 годам.

После 35 лет расход кальция превышает его поступление извне с пищей. С 40 лет – фаза преобладания резорбции (рассасывания) костной ткани над обновлением. В этот период масса и прочность костей снижаются примерно на 3% в год. С 45 лет вследствие изменения гормонального фона (чаще у женщин, но у мужчин тоже существует возрастной остеопороз) кальций интенсивно вымывается из костей и развивается остеопороз. При этом общая масса костей значительно уменьшается, нарушается их структура, уменьшается механическая прочность и возникают переломы. У женщин чаще, чем у мужчин, у белых чаще, чем у черных, чаще у людей маленького роста, чем у высоких. Таким образом, риск остеопороза максимален у маленьких белых женщин. Склонность к остеопорозу передается и по наследству

1. 5. Зубы и кальций

Кальций является основной составляющей зубов, поэтому его крайне необходимо употреблять в достаточном количестве вместе с пищей. Больше всего кальция содержится в следующих продуктах: в твороге, молоке, сметане, отрубях, рыбе, моркови, свекле, редисе, салате, фасоли, сельдерее, шпинате, бобах, миндале, меде, винограде, клубнике, апельсинах, кожице всех овощей и фруктов.  Помимо продуктов питания, для укрепления зубов существуют и лекарственные средства, которые содержат кальций, например, глюконат кальция.Появление препаратов, содержащих целый комплекс кальция с витамином D, объясняется тем, что усвоение кальция в достаточной степени невозможно при недостаточном поступлении витамина D. Много витамина D содержится в печени, рыбе и рыбьем жире. Также человеческий организм сам способен вырабатывать витамин D в кожных покровах под влиянием ультрафиолетовых лучей. Поэтому при правильном образе жизни, достаточных прогулках и сбалансированном питании потребность в дополнительных препаратах сама собой отпадает.1.6. Продукты, содержащие кальций

Продукты питания

Количество продукта

Содержание кальция в данном количестве

продукт а, мг

Молоко и молотые продукты

Сыр – Швейцарский, Граерский

50 г

493

Сыр – в твердом виде, Чеддер, Колби, Эдак, Гауда

50 г

353

Молоко – цельное, 2%, 1 % жирности

1 стакан/250 мл

315

Сливки

1 стакан/ 250 мл

301

Сыр-Моцарелла, Адыгейский, Брынза

50

269

Йогурт – обыкновенный

1 чашка/175мл

292

Мороженое

1/2 чашки

93

Сыр – деревенский, сливочный 2%, 1% жирности (творог)

1/2 чашки

87

Мясо, рыба, домашняя птица и другие продукты

Сардины, с костями

8 маленьких

153

Лосось, с костями, консервированный

1/2 банки (масса нетто 13 г)

153

Миндаль

1/2 чашки

200

Кунжут

1/2 чашки

100

Бобы – приготовленные (фасоль, синие бобы, пятнистые бобы)

1/2 чашки

90

Соевые бобы – приготовленные

1 чашка

175

Курица – жареная

90 г

13

Говядина – жареная

90г

7

Хлеб и зерновые

Круглая булочка с отрубями

1/35 г

50

Хлеб – белый и пшеничный

1 кусок/30 г

25

Фрукты, и овощи

Брокколи – в сыром виде

1/2 чашки

38

Апельсины

1 среднего размера/180 г

52

Бананы

1 среднего размера/175г

10

Салат

2 больших листа

8

Сушеный инжир

10

270

Комбинированные блюда

Супе молоком, суп в виде крема из курицы, грибов, помидоров и брокколи

1 чашка/250мл

189

Вареная консервированная фасоль

1. чашка/250 мл

Таблица 1

1. 7. Суточная потребность организма в кальции

Возраст

Потребление кальция, мг

7 – 9 лет

700

10-12 лет (мальчики) 10-12 лет (девочки)1 13- 16лет

900 1200-1400 1200-1400

17-18лет

1200

19-49 лет

1000

50 +

1000-15002

Таблица 2

1. 7. Недостаток кальция в организме. Причины и последствия

Обмен кальция характеризуется тем, что при его недостаточном поступлении с пищей он все равно продолжает выделяться из организма.

Результат недостатка кальция в рационе взрослых: разрушение зубов, слабоумие. У пожилых женщин возможно развитие остеопороза – кости становятся настолько тонкими, что ломаются под тяжестью веса тела. Нарушение нормального сердечного ритма, мышечные спазмы, нечувствительность, одеревенение, покалывание в кистях и ступнях. Но сегодня все чаще из-за неправильного питания остеопорозом страдают молодые люди и даже грудные младенцы.

Причинами дефицита кальция в организме являются:

1. Недостаток кальция в продуктах питания;

2. Несбалансированное питание;

3. При варке и жарении продуктов органический кальций в них

переходит в неорганический, который хуже усваивается;

4. Низкое (менее 8 мг/л) содержание его в природной воде. Хлорирование воды вызывает дополнительный дефицит кальция;

5. Потребление большого количества сахара (при растворении в желудке мешает всасыванию кальция, нарушает фосфорно-кальциевый обмен);

6. Потребление большого количества белков. Увеличение суточного количества животных белков на 50% вызывает выведение кальция из организма также на 50%;

7. Прием лекарственных средств (гормональные, слабительные, антациды), которые образуют с кальцием соединения не всасывающиеся в кишечнике;

8. Потребление большого количества соли (она способствует выведению кальция из организма);

9. Продукты с кислой реакцией (животные жиры, изделия из муки высшего сорта, щавелевая кислота, шпинат, ревень) приводят к нарушению кальциевого обмена;

10. Раннее искусственное вскармливание детей до года, так как кальций в искусственных смесях усваивается на 30%, а из грудного молока на 70%;

11. Малоподвижный образ жизни;

12. Стрессы.

1. 7. Избыток кальция в организме. Причины и последствия

Если кальция в продуктах питания содержится чрезмерное количество, вреда организму это, как правило, не приносит. Здоровый организм имеет совершенные механизмы контроля над его усвояемостью, избыток попросту не усваивается и выводится.

А вот неконтролируемый прием медицинских препаратов кальция может привести к его избытку. Особенно это касается таких лекарств как глюконат кальция и хлорид кальция. Они не предназначены для употребления в качестве пищевой добавки и без медицинских показаний принимать их нельзя.

Максимально безопасной суточной дозой для взрослого человека является 1800 миллиграмм. Избыточно принимаемые дозы кальция могут вызвать гиперкальциемию со следующими симптомами: потеря аппетита, жажда, тошнота, рвота, слабость, судороги.

При длительной гиперкальциемии начинаются проблемы с мочевыделительной системой, появляются камни в почках и мочевом пузыре, ослабляется иммунитет, увеличивается свертываемость крови, нарушается функционирование нервных и мышечных тканей, снижается усвояемость клетками костной ткани цинка.

Если у вас избыток кальция:

– Пейте клюквенный и сливовый соки, поскольку соли кальция лучше растворяются в кислой среде, чем в щелочной.

– Старайтесь больше ходить.

– Чтобы предотвратить приступ гиперкальциемии, соблюдайте диету с низким содержанием кальция, больше пейте.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Опыт 1.

“Резиновое” яйцо, или как кислота взаимодействует с кальцием скорлупы яиц.

Мы выясним, что происходит с эмалью зубов, если из нее удалить кальций. Зубы сверху покрыты защитной оболочкой – эмалью, так же как у яйца есть скорлупа, состоящая из соединений кальция.

Возьмем 2 яйца. Одно помещаем в банку с обычной водой, другое в банку с уксусом.

Рисунок 1

Через несколько часов наблюдаем такую картину:

– с яйцом, находящимся в воде, ничего не произошло.

– яйцо в банке с уксусом изменилось (его скорлупа пузырится).

Это уксус растворяет кальций, из которого состоит скорлупа. Еще через несколько часов скорлупа станет мягкой, а затем растворится совсем.

Через 4 дня наблюдаем:
- яйцо, находящееся в воде, не изменилось.

– яйцо в банке с уксусом стало резиновым на ощупь (как мячик).

Яичная скорлупа растворилась совсем.

Вывод: Эмаль зубов (как и яичная скорлупа) без кальция размягчается.

Рисунок 2

2.2. Опыт 2.

Эластичные” кости, или как кислота взаимодействует с кальцием костей скелета.

Мы выясним, что произойдет с костями, если из них удалить соединения кальция.

Возьмем куриные косточки.

Поместим их в банку и зальем небольшим количеством уксуса.

Закрываем банку плотно крышкой и оставляем на 7 дней.

За это время соли кальция переходят из костей в раствор.

Через несколько дней достаем косточки. Видим, что они стали как “резиновые” – пружинят и разгибаются, если их согнуть пальцами.

Тонкие косточки можно свернуть в колечко (у них соли кальция растворились по всему объему).

У толстой кости середина осталась твердой.

Рисунок 3

Вывод: Кости без кальция стали мягкими и гибкими. Кости состоят из минеральных веществ, которые делают их твердыми и прочными. Уксус разрушает минералы, также как и яичную скорлупу.

Кальций – это минеральное вещество.

Кальций жизненно необходим, без него мы не могли бы жить.

Почти каждой клетке, включая клетки сердца, нервов и мышц, необходим кальций для обеспечения нормальной жизнедеятельности.

Основная масса кальция в организме человека (от 1 до 2,2 кг) находится в костях и зубах.

Особенно важно значение кальция для здоровья детей, при его недостатке развиваются различные заболевания: искривление позвоночника, частые простудные заболевания, кариес.

Результат дефицита кальция в рационе взрослых: разрушение зубов, слабоумие. У пожилых женщин возможно развитие остеопороза – кости становятся настолько тонкими, что ломаются под тяжестью веса тела.

Но сегодня все чаще из-за неправильного питания остеопорозом страдают молодые люди и даже грудные младенцы.

Будучи важным регулятором, кальций в то же время ядовит для клеток, и значительное повышение его содержания внутри клеток вызывает их гибель. Избыточно принимаемые дозы кальция могут вызвать гиперкальциемию со следующими симптомами: потеря аппетита, жажда, тошнота, рвота, слабость, судороги.

Опытным путем показано значение кальция для организма человека:

1. Значение кальция для зубов выяснено с помощью опыта с яйцами. Эмаль зубов (как и яичная скорлупа) без кальция становится мягкой и тонкой, и это приводит к развитию кариеса.

2. Кости скелета без кальция перестали быть твердыми и стали гибкими и мягкими. Вот почему при нехватке кальция у детей развивается искривление позвоночника, а у взрослых часто случаются переломы костей.

Таким образом, чтобы кости и зубы были крепкими и здоровыми, кальций необходим каждому человеку, поэтому важно правильно питаться и чистить зубы зубной пастой с кальцием.

Списк литературы.

1. Браунвальд Е. Внутренние болезни. Зндокринология. Патология костной ткани. Нарушения минерального обмена. В 10 кн. Кн. 9. Москва. Медицина 1997, стр. 352.

2. Буслаева Г.Н. Значение кальция для организма. Педиатрия: Medicum/-2009-No 3.-с .4-7.

3. Лифляндский В. Г. Витамины и минералы.-М.: ЗАО «ОЛМА МедиГрупп», 2010.-640с.

4. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: В 2-х т. Т.1. Пер. с англ.: – М.: Мир – 1993 – 384 с.

5. Николаев А.Я. Биологическая химия. Учеб. для мед. спец. Вузов – М.: Высшая школа. – 1989 – 495с.

6. Редкол, Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т – Москва: Советская энциклопедия, 1990. – Т. 2. – С. 293. – 671 с.

7.  Смолянский Б.Л. Лечебное питание / Б.Л. Смолянский, В.Г. Лифляндский. — М. : Эксмо, 2010. — 688 с.

Интернет-ресурсы:

1. https://www.dental86.ru

2. https://www.healthy-smile.info/articles/57-calcium

3. https://www.kalarov.narod.ru/Znahar/kalciy.htm

4. https://www.livescience.ru

5. https://www.mirfactov.com

6. https://www.virtuallab.ru

7. https://www.yourlifestyle.ru