Dlaczego miedź jest niezbędnym pierwiastkiem

Miedź jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym, który ma decydujące znaczenie dla wszystkich żywych organizmów. Chociaż ilość miedzi znajdującej się w ciele ludzkim (50–120 miligramów) jest równoważna główce od szpilki, ta drobna ilość jest nieodzowna. Badania ujawniły, że miedź ma istotne znaczenie dla zdrowia organizmu ludzkiego waz z innymi mineralnymi mikroskładnikami odżywczymi, jak żelazo, wapń i cynk.

W tym e-materiale edukacyjnym rozpatrujemy istotne znaczenie i funkcje miedzi w organizmie ludzkim

Ciało ludzkie zawiera około 2 mg miedzi na kilogram masy ciała. Chociaż miedź znajduje się w całym ciele, to koncentruje się ona głównie w organach wyróżniających się dużą aktywnością metaboliczną, takich jak wątroba, nerki, serce i mózg. Ta niewielka ilość jest wystarczająca do tego, aby dostarczać jony miedzi dla miliardów cząsteczek białka, w szczególności enzymów, w których jony miedzi pełnią rolę niezbędnych kofaktorów. Bez ich udziału enzymy nie mogłyby działać.

Miedź jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym, którego organizm ludzki nie może wytworzyć, musi być zatem codziennie przyjmowana w spożywanych pokarmach. Według zaleceń Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) dzienna dawka miedzi, zapobiegająca objawom niedoboru, wynosi 1–3 miligramów. Różne organizacje zajmujące się problematyką zdrowotną i żywieniową na całym świecie ustaliły żywieniowe wartości referencyjne, podkreślając znaczenie miedzi, jako składnika zbilansowanej diety.

 

Źródło: Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA).

Z miedzi korzysta cały organizm

Praktycznie każda komórka ciała ludzkiego wykorzystuje miedź – razem z żelazem i cynkiem, miedź jest składnikiem tria minerałów niezbędnych dla dobrego zdrowia. Miedź ma decydujące znaczenie dla zdrowia, począwszy od rozwoju w okresie płodowym aż do starości. Po prostu, bez miedzi nasz mózg, system nerwowy i układ sercowo-naczyniowy, nie mogłoby prawidłowo działać.

Miedź jest niezbędna dla:

• Rozwoju mózgu w okresie płodowym i wzrostu w okresie poporodowym, oraz dla utrzymania zdrowia mózgu w całym życiu, w tym skutecznej obrony antyoksydacyjnej
• Efektywnej komunikacji między komórkami nerwowymi
• Utrzymania zdrowia skóry i tkanki łącznej
• Gojenia się ran
• Strukturalnej integralności i funkcji serca i naczyń krwionośnych
• Wzrostu nowych naczyń krwionośnych
• Prawidłowej struktury i funkcjonowania krwinek w krwioobiegu
• Tworzenia komórek układu odpornościowego (krwinek białych)
• Utrzymania zdrowej i skutecznej odpowiedzi immunologicznej
• Wytwarzania i magazynowania energii w „elektrowniach” naszych komórek – mitochondriach.

Nie tylko mózg

Wątroba
Po spożyciu, miedź jest wchłaniana z jelita cienkiego do krwi. Tutaj, miedź wiąże się z białkami transportowymi, które przenoszą ją do wątroby. Gdy miedź zostanie wprowadzona do wątroby, jest magazynowana, rozprowadzana w całym ciele przez białka transportowe, lub wydalana do żółci.

Miedź odgrywa główną rolę w konwersji żelaza do jego użytecznej postaci związków żelaza (III), jak również ułatwia transport żelaza w organizmie. Niedobór miedzi może prowadzić do anemii i nagromadzenia nadmiaru żelaza w tkankach.

Mózg i układ nerwowy
Miedź ma kluczowe znaczenie dla rozwoju mózgu i układu nerwowego. Odgrywa rolę w wytwarzaniu i utrzymaniu mieliny, która osłania komórki nerwowe, zapewniając prawidłowe przenoszenie impulsów nerwowych.

Miedź uczestniczy także w syntezie neuroprzekaźników – substancji chemicznych, które umożliwiają komunikację między komórkami nerwowymi. Niedobór miedzi może prowadzić do degeneracji układu nerwowego.

Komórki
Uwalnianie energii komórkowej (ATP) wewnątrz mitochondriów zależy w sposób istotny od współdziałania enzymu zawierającego miedź. Podobnie kluczową funkcją miedzi, jako kofaktora, jest neutralizowanie wolnych rodników, które w przeciwnym razie mogłyby powodować utlenianie i niszczyć zdrowe komórki. Niedobór miedzi może prowadzić do nowotworów i chorób serca.

Miedź jest konieczna dla reakcji w mitochondriach, które kierują metabolizmem komórek. Ilustracja przedstawia przekrój przez mitochondrium. (Dzięki uprzejmości Gida.de)

Serce
Miedź jest niezbędna do syntezy kolagenu, składnika tkanki łącznej, która jest główną wiążącą i podtrzymującą tkanką ciała. Miedź jest potrzebna dla właściwego napięcia mięśni, odgrywa zatem istotną rolę w funkcjonowaniu serca. Niedobór miedzi może prowadzić do niewydolności serca.

Tkanka mięśniowa i tkanka łączna serca zawierają elastynę i kolagen. Miedź jest kofaktorem oksydazy lizylowej, enzymu biorącego udział w sieciowaniu molekuł kolagenu dla utworzenia silnej tkanki. (Dzięki uprzejmości Gida.de)

Naczynia krwionośne
Miedź służy jako kofaktor enzymu biorącego udział w krzepnięciu krwi. Naczynia krwionośne są otoczone i chronione tkanką łączną, a miedź wspomaga utrzymanie ich elastyczności, szczególnie aorty i mniejszych tętnic. Niedobór miedzi może prowadzić do zaburzeń krążenia i niskiego ciśnienia krwi.

Miedź jest niezbędna dla licznych funkcji biologicznych, istotnych dla utrzymania kondycji i zdrowego wyglądu skóry, w szczególności elastyczności, kolorytu, gojenia ran oraz ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym.

Miedź jest niezbędna do wytworzenia kolagenu i elastyny – dwóch składników, które decydują o jędrności i elastyczności skóry. Miedź, jako kofaktor enzymu tyrozynazy, uczestniczy w syntezie melaniny, pigmentu skóry, który zapewnia ochronę przed promieniowaniem ultrafioletowym. Niedobór miedzi może prowadzić do zmian zwyrodnieniowych skóry i odbarwienia.

Kości
Kolagen jest głównym materiałem strukturalnym kości. Sieciowanie molekuł kolagenu wpływa na wytrzymałość kości. W procesie tym uczestniczą enzymy zawierające miedź jako kofaktor. Niedobór miedzi może prowadzić do złamań, nieprawidłowości szkieletu i osteoporozy.

Układ odpornościowy
Miedź jest konieczna dla utrzymania prawidłowej liczby białych krwinek (leukocytów) w krwi; wiele z białych krwinek to fagocyty, które otaczają i niszczą mikroorganizmy. Niedobór miedzi może prowadzić do osłabienia układu odpornościowego, obniżenia liczby białych krwinek i zwiększonej zapadalności na zapalenie płuc.

Miedź jest konieczna dla prawidłowego działania układu odpornościowego.

Źródła miedzi w pożywieniu

Miedź jest obecna w wielu rozmaitych, świeżych i przetworzonych, produktach żywnościowych. Dobrymi źródłami miedzi są ziarna, orzechy (szczególnie orzechy nerkowca lub brazylijskie), mięsa (wątroba, nerki), owoce morza, rośliny strączkowe (groch i fasola) oraz nasiona. Produktem bogatym w miedź jest także gorzka czekolada. Dobrze zbilansowana dieta powinna zaspokoić dzienne zapotrzebowanie na miedź.

Niektóre produkty spożywcze bogate w miedź. Jeżeli nie lubisz homarów, gorzka czekolada jest także dobrym jej źródłem! (Dzięki uprzejmości ARS)

Niedobór miedzi

Miedź jest niezbędnym mikroskładnikiem odżywczym. Jej niedobór powoduje poważne problemy zdrowotne, jednak występuje bardzo rzadko. Zaburzenia związane z niedoborem miedzi są częściej skutkiem wad genetycznych w transporcie białek niż diety zbyt ubogiej w miedź. Miedź jest dostępna, ale nie dociera do komórek.

Zdrowa i właściwie zbilansowana dieta zapewnia każdego dnia wymaganą ilość miedzi. Zachodzi obawa, że ubogi lub niezbilansowany sposób odżywiania może nie zapewniać wystarczającej ilości miedzi.

Nadmiar miedzi

Proces homeostazy miedzi równoważy wychwyt i wydalanie miedzi, zaspokajając w sposób ciągły zapotrzebowanie organizmu.

Ostre zatrucie miedzią należy do rzadkości, jest zwykle wynikiem przypadkowego wypicia roztworu azotanu miedzi lub siarczanu miedzi, które powinny być w domu przechowywane bez możliwości łatwego dostępu. Obydwa te środki, a także organiczne sole miedzi, są silnymi emetykami i duże dawki są zwykle odrzucane przez organizm przez odruch wymiotny.

Zdolność wydalania miedzi przez zdrową wątrobę człowieka jest znaczna, dzięki czemu chroniczne zatrucia miedzią są bardzo rzadkie; nieliczne doniesienia o takich przypadkach ograniczają się do pacjentów cierpiących na schorzenia wątroby.

Bilansowanie trzech pierwiastków

Przyjmowanie właściwej ilości tylko samej miedzi nie jest wystarczające. Minerały wchodzą w interakcję z organizmem oddziałując zespołowo. Naukowcy zajmujący się badaniami w tej dziedzinie doradzają traktowanie miedzi, żelaza i cynku, jako niezbędnego trio – zbyt duża ilość jednego z nich może utrudniać przyswajanie lub przetwarzanie pozostałych dwóch pierwiastków. Może to prowadzić do chorób wynikających z niedoboru.

Źródła minerałów

Niedobory

Przykładowo:

• Nadmiar cynku może hamować przyswajanie miedzi. Może to skutkować niskim poziomem miedzi w organizmie, co z czasem może prowadzić do nieprawidłowości stanu kości, problemów dotyczących serca i krążenia oraz obniżenia odporności.
• Żelazo potrzebuje miedzi: bez odpowiedniej ilości miedzi, żelazo nie może być przekształcone do swojej najbardziej użytecznej postaci żelaza  III. Miedź jest także niezbędna do transportu żelaza do i z tkanek.

Miedź jest coraz częściej uznawana za niezbędny mikroskładnik odżywczy. Wyniki coraz liczniejszych badań wskazują, że przyjmowanie właściwej ilości miedzi, jako składnika zbilansowanej diety, jest niezbędne dla zapewnienia licznych korzyści zdrowotnych.

Pytania i działania
1. Co to jest kofaktor?
2. Oblicz jaką część masy ludzkiego ciała stanowi zawarta w nim miedź (np. masa ciała = 75 kg, masa miedzi = 150 mg).
3. Ile atomów miedzi może znajdować się w ciele jednego człowieka (przyjmując masę atomową miedzi ≈ 63 i liczbę Avogadra ≈ 6 x 10²³)?
4. W jaki sposób miedź dostaje się do łańcucha pokarmowego człowieka?

Proponowane działania

1. Zobrazuj, jak może wyglądać ilość miedzi zawarta w ludzkim ciele.
2. Użyj krótki kawałek giętkiego przewodu zasilającego i za pomocą nożyczek potnij linkę z miedzianego drutu na odcinki o długości około 1 mm.
3. Układaj je na wadze precyzyjnej o dokładności wyższej niż 0,1 mg.
4. Oblicz ilość miedzi w twoim ciele
5. Dodawaj kawałki drutu aż uzyskasz równowartość masy miedzi zawartej w twoim ciele.
6. Wysyp miedź na bibułę filtracyjną.
7. Sfotografuj kawałki miedzianego drutu za pomocą aparatu cyfrowego i zapisz zdjęcie w dokumencie.
8. Przedstaw swoje obliczenia.

Jeżeli nie dysponujesz wagą o takiej czułości, możesz użyć mniej czułej wagi i dłuższego odcinka linki pozbawionej izolacji. Następnie, mierząc długość i znając liczbę uciętych odcinków drutu, oblicz wagę odciętych fragmentów.

Propozycje własnych badań

Jony których innych metali są kofaktorami?
Jakie są główne zaburzenia stanu zdrowia związane z niedoborem miedzi?

Czy wiedziałeś, że:
Naturalne produkty żywnościowe, jak produkty zbożowe, mięso i ryby, na ogół zawierają ilość miedzi wystarczającą do pokrycia do 50% dziennego zapotrzebowania. Są wśród nich także nieoczekiwane i bardzo smaczne źródła, jak kakao, które dają naukowo sprawdzony powód do jedzenia (gorzkiej) czekolady!

Miedź ma kluczowe znaczenie dla rozwoju mózgu i układu nerwowego. (Dzięki uprzejmości Gida.de)

Miedź umożliwia wytwarzanie i utrzymanie mieliny, która osłania komórki nerwowe, zapewniając w ten sposób prawidłowe przenoszenie impulsów nerwowych. Otoczka mielinowa jest oznaczona na rysunku kolorem zielonym. (Dzięki uprzejmości Gida.de)