Минеральные вещества клетки и их значение. Роль минеральных веществ в клетке. Минеральные вещества в организме человека Какие биологические функции выполняют минеральные вещества

В питании минеральные вещества также незаменимы, как белки, жиры, углеводы, витамины.

Минеральные вещества составляют относительно значительную часть человеческого тела (около 3 кг залы). В костях они представлены в виде кристаллов, в мягких тканях – в виде истинного, либо коллоидного раствора в соединении главным образом с белками.

Минеральные вещества выполняют следующие функции:

1) Пластическую – участвуютв формировании костной ткани (преобладают фосфор и кальций);

2) Ферментативную – входят в состав ферментов, примерно треть ферментов содержит в своем составе металл или активируется металлом

3) Участвуют в важнейших обменных процессах организма: водно-солевом, кислотно-щелочном балансах, поддерживают осмотическое давление в клетках;

4) Влияют на иммунитет;

5) Участвуют в процессах кроветворения;

6) Влияют на свертываемость крови;

Минеральные вещества в зависимости от их содержания в организме делятся на макро- и микроэлементы

К макроэлементам относят: натрий, калий, кальций, магний, селен, сера, фосфор.

К микроэлементам относят: железо, медь, марганец, цинк, йод, хром, кобальт, фтор, молибден, никель, стронций, кремний, селен, ванадий.

В микроколичествах они стимулируют биохимические процессы, но в больших количествах могут оказывать токсическое действие на организм, поэтому содержание некоторых неорганических соединений в пищевых продуктах регламентируется медико – биологическими требованиями и санитарными нормами качества. Обычное содержание минеральных веществ в пищевых продуктах находится на уровне 0.5-0.7% съедобной части. В процессе сложного превращения в организме человека продуктов, богатых Ca, Mg, Na или K, могут образоваться щелочные соединения . К источникам щелочеобразующих элементов относятся: плоды, овощи, бобовые, молоко и молочные продукты.

Другие продукты, также как мясо, рыба, яйца, хлеб, крупа, макароны, в процессе превращений в организме человека дают кислые соединения.

В организм человека микроэлементы поступают с водой, животной и растительной пищей, реже – с вдыхаемым воздухом и через кожу.

В развитии недостатка или избытка содержания микроэлементов в организме человека важную роль играют природные и промышленные факторы, возможность усвояемости микроэлементов организмом.

Поэтому микроэлементы разделены на следующие группы:

1) Природные – их количество обусловлено содержанием микроэлементов в окружающей среде.

2) Промышленные – преимущественно бывают в избытке, содержание обусловлено вредными условиями производства.

3) Ятрогенные – расстройства, возникающие как следствие ошибок медицинских работников.

4) Эндогенные – наследственные или врожденные нарушения усвояемости или повышенных способностей к накоплению одного или нескольких микроэлементов.

Недостаток или избыток в питании каких-нибудь минеральных веществ вызывает нарушение обмена белков, жиров, углеводов, что приводит к развитию ряда заболеваний, так, например, недостаток:

Са вызывает замедление роста,

Mg – мышечные судороги,

Fe – нарушение иммунной системы,

Zn – повреждение кожи, замедление роста, полового созревания,

Cu – слабость артерий, нарушение деятельности печени, вторичная анемия,

Mn – бесплодие, ухудшение роста скелета,

Mo – замедление клеточного роста, склонного к кариесу,

Co – злокачественная анемия,

Ni – учащение депрессий, дерматиты,

Cr – симптомы диабета,

Si – нарушение роста скелета,

F – кариес зубов,

J – нарушение работы щитовидной железы, замедление метаболизма,

Se – слабость сердечной мышцы.

К наиболее дефицитным в питании современного человека относят Са Fe, к избыточным – Na и F.

К причинам нарушения обмена минеральных веществ, даже при их достаточном количестве в пище, относятся:

1) Несбалансированное питание.

2) Применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, обуславливающих потери минеральных веществ (например, размораживание в горячей воде – мяса, рыбы; удаление отвара овощей и фруктов)

3) Отсутствие своевременной коррекции состава рациона при изменении потребности организма в минеральных веществах, связанной с физиологическими причинами (у людей, работающих при повышенной температуре, увеличенная потребность в K,Na,Cl и др.)

4) Нарушение процесса всасывания минеральных веществ в желудочно-кишечном тракте или повышение потерь жидкости (кровопотери).

Организм человека устроен очень сложно. Он состоит из огромного количества различных веществ, клеток, витаминов. Минеральные вещества должны постоянно находиться в организме человека, так как их роль в различных процессах велика. Они принимают участие в образовании гормонов, ферментов, помогают человеку активно жить и функционировать. Ни один орган не может обойтись без этих веществ, так как они в определенном количестве должны присутствовать почти в каждой клеточке.

Что такое минеральные вещества?

Многим из тех, кто следит за своим здоровьем, знакомо утверждение, что витамины и минеральные вещества служат основой правильного питания. Витамины практически никогда не синтезируются организмом самостоятельно, поэтому должны поступать вместе с пищей. В то же время они являются важным биологическим регулятором многих жизненно важных процессов организма. Витамины и минеральные вещества очень тесно связаны между собой, так как по своему химическому составу они могут дополнять друг друга, иногда заменять, обеспечивая полноценную жизнь человеку.

Для чего они нужны организму?

Важную роль выполняют минеральные вещества: тканестроительную функцию, принимают участие в пластических биопроцессах, а также обеспечивают и поддерживают многие ферментативные реакции человеческого организма. Но наиболее важной их функцией является проведение электрохимических импульсов в нервных волокнах и мышечных тканях.

Все минеральные вещества разделяют на макроэлементы и микроэлементы. К микроэлементам причисляют цинк, йод, фтор, марганец, а к макроэлементам - кальций, магний, фосфор, калий, железо, хлор. Не всегда человек может пополнить запас минеральных веществ в организме только с помощью питания, иногда целесообразным является применение различных добавок к питанию и лекарственных препаратов. Это происходит при интенсивных физических нагрузках, периоде авитаминоза весной, а также, когда жизненные условия не соответствуют общепринятым нормам. В таких случаях минеральные вещества клетки уменьшаются в своем количестве, что приводит иногда к необратимым последствиям.

Значение кальция, где он содержится?

Кальций является необычайно важным макроэлементом. Он обеспечивает нормальную проводимость нервной и мышечной тканей, кислотно-щелочной баланс, а также выполняет строительную функцию для костной и хрящевой тканей, в которых находится до 98% всех запасов кальция в организме человека. Среднедневная его норма для организма взрослого составляет 800-1000 мг. Для обеспечения потребности в кальции необходимо употреблять творог, молоко, яйца, сыр, цветную капусту, орехи, семена кунжута и мака, пшеничные отруби, овощи и зелень.

Вопреки всеобщему мнению, в продуктах с высоким содержанием молочного жира (сливочное масло, сметана, сливки), содержание этого вещества низкое. Правильное усвоение кальция организмом происходит в сочетании с витамином D. Самым оптимальным условием для поступления этого элемента в организм является вода и минеральные вещества, а именно сочетание кальция, магния, фосфора, витамина C и витамина D. Особое внимание специалисты уделяют содержанию Са в организме детей. Ведь этот элемент обеспечивает рост и развитие практически всех органов подрастающего организма. Если содержание кальция у детей ниже нормы, могут возникнуть серьезные проблемы с опорно-двигательным аппаратом (рахит), нарушаются рост и здоровье зубов, появляются тенденции к патологическим процессам в желудочно-кишечном тракте. Но высокий показатель наличия в организме этого микроэлемента также чреват проблемами со здоровьем, особенно он вреден для почек и печени. Поэтому важен баланс этого вещества в клетках и системах.

Фосфор в организме и пище

На примере фосфора также легко оценить значение минеральных веществ для здоровья человека. Как мы отметили выше, баланс фосфора тесно зависит от баланса кальция. В биологических процессах фосфор отвечает за образование ферментов, благодаря которым высвобождается и усваивается энергия из пищи. Кроме этого, фосфор поддерживает правильный липидный и энергетический обмен, а также стабилизирует уровень холестерина в крови. Дневная норма фосфора составляет 1000-1500 мг. Лучше данный макроэлемент усваивается из продуктов животного происхождения. Для получения суточной потребности желательно включить в рацион рыбу, кисломолочные продукты, пивные дрожжи, тыквенные семечки, овсяные хлопья, орехи, говяжью печень, яйца, мясо кролика, свеклу, картофель, капусту, морковь, яблоки, клубнику, смородину, арбуз, груши. Дневная норма фосфора содержится, к примеру, в 150 граммах твердого сыра, 350 граммах овсяных хлопьев или 125 граммах тыквенных семечек.

Важная роль магния, содержание в продуктах

Магний, в отличие от фосфора, усваивается лучше как раз из продуктов растительного происхождения. Он способствует правильному усвоению фосфора, кальция, балансирует остальные минеральные и органические вещества. Магний важен для работы сердечно-сосудистой системы, поскольку помогает укреплять стенки кровеносных сосудов и обладает мочегонным эффектом, что способствует стабилизации артериального давления.

Особенно важен этот микроэлемент для работы нервной системы. Все минеральные вещества в организме так или иначе влияют на ее работу. Но от количества магния в нервных клетках зависят такие процессы, как возбудимость, торможение, скорость нервных импульсов, восприятие их мозгом и реакция на них. Магний передает информацию от периферии к отделам центральной нервной системы. Многим беременным рекомендуют принимать лекарственные препараты с содержанием этого вещества для улучшения работы нервной и сердечно-сосудистой систем. Для тех, кто испытывает постоянные стрессы на работе или дома, истощен физически и морально, также полезен этот элемент.

Как показывает таблица минеральных веществ, представленная ниже, суточная норма магния колеблется в пределах 300-500 мг. Алкоголь, никотин, жирная пища и кофеин существенно ухудшают усвоение магния. Наиболее богаты на его содержание гречневая каша (одна ее порция обеспечит для организма суточную потребность), бананы, тыквенные семечки. Помимо этого, магний содержится в пшеничных отрубях, овсянке, кальмарах и креветках, сухих бобах, камбале, шпинате, картофеле белокочанной капусте.

Значение натрия и калия для работы организма, из каких продуктов их можно получить?

Важным является тот факт, что в поваренной соли минеральные вещества тоже содержатся. За сутки нужно употребить 10-15 грамм поваренной соли, чтобы обеспечить организму дневной запас натрия (3-6 грамм). В организме этот макроэлемент транспортирует минеральные вещества клетки и участвует в регулировании водно-солевого обмена. Но важно не переборщить с употреблением этого продукта, так как его чрезмерное количество пагубно влияет на работу некоторых органов и может спровоцировать накопление песка и образование камней в почках, желчном пузыре и так далее.

Калий является важным элементом для поддержания здоровой работы сердца и сосудов. Правильное соотношения калия и кальция позволяет наладить полноценное функционирование сердечной мышцы. Калий и натрий содержится в хлебе, бобовых, кураге, яблоках.

Содержится ли в нас железо?

Железо - еще один жизненно важный микроэлемент. Благодаря ему в организме образуется белок гемоглобин, который соединяется с кислородом и доставляет его в клетки, а затем выводит углекислый газ. Таким образом, роль минеральных веществ, в частности железа, состоит в кислородном питании организма. Железо также способствует правильной кроветворной функции. В организме взрослого человека находится 10-30 мкмоль/литр железа. Очень богат железом такой фрукт, как айва, большое его содержание в яблоках, красном мясе и субпродуктах.

Женщинам железо нужнее, чем мужчинам, так как представительницы слабого пола живут циклично и приблизительно раз в месяц теряют этот микроэлемент в большом количестве. Для восполнения его запасов нужно употреблять вышеуказанные продукты. Нехватка железа в организме приводит к анемии.

Важность хлора для человека

Важность хлора для организма состоит в том, что он является составляющим желудочного сока и плазмы крови. Вместе с натрием и калием этот макроэлемент поддерживает водно-солевой и кислотно-щелочной обмен. До 90% дневной нормы хлора поступает в организм вместе с обычной поваренной солью. При нарушении обмена хлора, натрия и калия нарушается работа сердца, появляются отеки, и человек страдает от перепадов артериального давления.

Йод - лекарственный препарат или важный микроэлемент для организма?

Йод с детства знаком каждому благодаря своим антисептическим свойствам. Но еще он является полезным микроэлементом. Пищу, богатую йодом, необходимо употреблять для правильной работы щитовидной железы. Йод входит в состав гормонов, продуцируемых щитовидной железой, поэтому напрямую влияет на правильную работу эндокринной системы. Дневная норма употребления йода составляет 100-200 мг. Наиболее богаты йодом морская капуста и рыба, но в современных условиях жизни достаточно тяжело обеспечить баланс йода в организме. Поэтому рекомендуется принимать специальные препараты, повышающие его содержание.

Содержание и получение организмом фтора

Это микроэлемент, который входит в состав эмали поверхности зубов, а значит, отвечает за их здоровье и красоту. Организму необходимо 2-3 миллиграмма фтора в сутки, эта потребность обеспечивается благодаря употреблению различных сортов чая, морепродуктов и орехов.

Какие еще микроэлементы важны для нас?

Составленная нами таблица минеральных веществ содержит основные элементы и поможет лучше разобраться в потребности организма в микро- и макроэлементах.

Кроме названных выше, к списку жизненно необходимых элементов относится цинк и марганец. Цинк является составляющим ферментов, поддерживающих окислительно-восстановительные реакции организма, а марганец участвует в энергетических реакциях и влияет на усвоение многих витаминов.

Можно отметить, что минеральные вещества в питании очень важны для вашего здоровья, поскольку обеспечивают все процессы жизнедеятельности. Употребление правильной суточной нормы минералов - это залог здоровья.

Минеральные вещества подразделяются на макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относятся: фосфор, кальций, калий, натрий, магний.

К микроэлементам относятся: фтор, кобальт, железо, марганец, а также медь, цинк и другие микроэлементы.

Ультрамикроэлементы - селен, золото, свинец, ртуть, радий и др.

Биологическая роль минеральных веществ в организме человека
1. Минеральные вещества в организме входят в комплекс веществ, составляющих живую протоплазму клеток, в которой основным веществом является белок.
2. Входят в состав всех межклеточных и межтканевых жидкостей.
3. Входят в состав опорных тканей, костей скелета, зубов.
4. Входят в состав некоторых эндокринных желез (йод - в состав щитовидной железы, цинк - в состав поджелудочной желез тканей половых желез).
5. Входят в состав сложных органических соединений (желе в состав гемоглобина, фосфор - в состав фосфатидов).
6. В виде ионов участвуют в передаче нервных импульсов.
7. Обеспечивают свертывание крови.

Одним из важнейших минеральных веществ является кальций .
Кальций - постоянная составная часть крови. Он участвует свертывании крови, входит в состав клеточных и тканевых жидкостей, клеточного ядра. Кальций играет важную роль в процесс роста и деятельности клеток. Он участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, в процессах передачи нервных импульсов. Особое значение имеет кальций для мышечного сокращения. Он контролирует активность ряда ферментов, участвует в формировании костей скелета - входит в состав опорных тканей, костей скелета, зубов.

Дефицит кальция приводит к нарушению вышеперечисленных функций, особенно к остеопорозу костей.

Содержится кальций в зеленом луке, петрушке, фасоли. Значительно меньше в яйцах, мясе, рыбе, овощах, фруктах, ягодах.

Фосфор
Фосфор участвует в процессах обмена углеводов, жиров и белков. Он входит в состав нуклеиновых кислот и ряда ферментов необходим для образования АТФ.

Суточная потребность организма в фосфоре составляет 1200 мг.

Фосфор содержится в яйцах, крупах (гречневая крупа, овсяная, пшено). Бобовые культуры, мясо, рыба, молоко, твердый сыр, хлеб также являются источником фосфора для организма.

Магний
Магний, наряду с калием, является основным внутриклеточным элементом. Он активизирует ферменты, регулирующие углеводный обмен. Стимулирует образование белков и регулирует хранение и высвобождение энергии в АТФ. Магний снижает возбуждение в нервных клетках и расслабляет сердечную мышцу. Он повышает двигательную активность кишечника, способствует выведению из организма шлаков и холестерина.

Суточная потребность - 400 мг в сутки.

Магний содержится : в неочищенном рисе, в фасоли, хлебе, бобах. Также его источником являются крупы, морепродукты, мясо. Магний содержится в молоке, а также в петрушке, укропе, салате, в урюке, абрикосах, изюме и бананах.

Микро - и ультрамикроэлементы
Железо необходимо для биосинтеза соединений, обеспечивавших дыхание, кроветворение, участвует в иммунологических и окислительно-восстановительных реакциях, входит в состав цитоплазмы, клеточных ядер и ряда ферментов.

Потребность : мужчины - 10-20 мг в сутки, женщины - 20-30 мг в сутки.

При дефиците железа развивается малокровие, нарушается газообмен, клеточное дыхание.

Железо содержится : в хлебе, бобах, сое, чечевице, мясе, рыбе, шпинате, кукурузе, моркови, яйцах.

Цинк . Недостаточное поступление этого микроэлемента в организме приводит к снижению аппетита, анемии, дефициту массы тела, снижению остроты зрения, выпадению волос, способствует возникновению аллергических заболеваний, дерматита, задержке полового развития у мальчиков.

Суточная потребность 12-50 мг.

Цинк содержится в хлебе, в мясе и внутренних органах животных, а также в яйцах, рыбе, крабах, устрицах, сырах. Он имеется: в сое, в чечевице, зеленом горошке, овсяных хлопьях, кукурузе, рисе, луке, чернике.

Селен . При дефиците селена снижается иммунитет, нарушается функция печени, повышается склонность к воспалительным заболеваниям, кардиопатии, атеросклерозу, болезням кожи, волос, ногтей, к развитию катаракты. Замедляется рост, нарушается репродуктивная функция.

Суточная потребность 200-100 мкг.

Селен содержится в хлебе, рисе, мясе говядины, курице, морской рыбе, сое, чечевице, семенах подсолнечника, чесноке, фисташках, кокосе, яйцах.

Медь . Дефицит меди отрицательно сказывается на кроветворении, всасывании железа, состоянии соединительной ткани, процессе миелинизации в нервной системе, усиливает предрасположенность к бронхиальной астме, аллергодерматозам, кардиопатиям, витилиго, нарушает менструальную функцию у женщин.

Суточная потребность составляет 1-2 мг.

Медь содержится в огурцах, печени, орехах, какао, шоколаде, мясе птицы, сырах, яйцах, грибах, рыбе, грецких орехах, петрушке, укропе, кинзе, печени говяжьей, свиной, в различном мясе.

Кобальт является составной частью витамина В12. Этот витамин необходим для ыстрого деления клеток, в кроветворных тканях костного мозга и нервных клеток, стимулирует эритропоэз.

При дефиците кобальта возникает анемия, нарушение менструального цикла у женщин, гиперпигментация.

Суточная потребность - 14-78 мкг.

Кобальт содержится в мясе, печени, фасоли, горохе, рыбе, морепродуктах, свекле, салате, петрушке, в черной смородине, красном перце, гречневой крупе, в пшене, яйцах.

Марганец играет важную роль в метаболизме клеток. Дефицит марганца приводит к нарушению углеводного обмена, гипохолестеринемии, задержке роста волос и ногтей, повышению судорожной готовности, аллергозам, дерматитам, нарушению образования хрящей и остеопорозу.

Суточная потребность 2-9 мг.

Марганец содержится в муке, хлебе, гречневой крупе, пшене, в бобовых, в свекле, петрушке, укропе, в малине, черной смородине, печени,почках.

Йод - участвует в образовании гормонов щитовидной железы принимает участие в окислении жиров, мобилизует защитные механизмы в организме.

Использование йодированной соли является основной профилактикой дефицита йода. Ее суточная потребность 5-10 г в сутки.

Йод содержится : в морепродуктах, яйцах, молоке, фасоли, сое, салате, в винограде.

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ИХ РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА.

БИОМИКРЭЛЕМЕНТЫ, ЭНДЕМИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Минеральные вещества являются необходимыми пищевыми веществами, поступающими в организм с пищей. Значение мине­ральных веществ в питании человека очень многообразно: они входят в комплекс веществ, составляющих живую протоплазму клеток, в которой основным веществом является белок, в состав всех межклеточных и межтканевых жидкостей, обеспечивая им необходимые осмотические свойства, в состав опорных тканей, костей скелета и в состав таких тканей, как зубы, в которых не­обходимы твердость и особая прочность. Кроме того, минеральные вещества имеются в составе некоторых эндокринных желез (йод - в составе щитовидной железы, цинк - в составе поджелудочной железы и половых желез), присутствуют в составе некоторых сложных органических соединений (железо - в составе Нb, фосфор – в составе фосфатидов и т.д.), а также в виде ионов участвуют в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови.

Велико значение минеральных веществ для растущего организма. Повышенная потребность в них детей объясняется тем, что про­цессы роста и развития сопровождаются увеличением массы клеток, минерализацией скелета, а это требует систематического поступления в организм ребенка определенного количества мине­ральных солей.

Минеральные вещества поступают в организм в основном с пищевыми продуктами. Элементы, т.е. минеральные вещества, встречающиеся в пищевых продуктах, можно разделить на три груп­пу: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

Макроэлементы присутствуют в продуктах в значительных количествах - десятки и сотни мг %. К ним относятся: фосфор (Р), кальций (Са), калий (К), натрий (Na), магний (Mg).

Микроэлементы присутствуют в пищевых продуктах в количе­ствах не более нескольких мг%: фтор (F), кобальт (Со), железо (Fe), марганец (Мn), медь (Сu), цинк (Zn) и др.

Ультрамикроэлементы - их содержание в продуктах, как пра­вило, в мкг%: селен (Se), золото (Аu), свинец (РЬ), ртуть (Hg), радий (Ra) и др.

Макроэлементы

Одним из важнейших минеральных веществ является кальций (Са). Кальций - постоянная составная часть крови, он участвует в свертывании крови, входит в состав клеточных и тканевых жид­костей, в состав клеточного ядра и играет важную роль в процес­сах роста и деятельности клеток, а также в регуляции проницае­мости клеточных мембран, участвует в процессах передачи нерв­ных импульсов, мышечном сокращении, контролирует активность ряда ферментов. Основное значение кальция - его участие в фор­мировании костей скелета, где он является главным структурным элементом (содержание кальция в костях достигает 99 % от обще­го его количества в организме).

Потребность в кальции особенно повышена у детей, в орга­низме которых протекают костеобразовательные процессы. Потреб­ность в кальции также повышается при беременности и, особенно, у кормящих матерей.

Длительный недостаток кальция в пище приводит к наруше­нию костеобразования: к возникновению рахита у детей, остеопороза и остеомаляции у взрослых.

Обмен кальция характеризуется особенностью, которая за­ключается в том, что при недостатке его в пище он продолжает выделяться из организма в значительных количествах за счет запасов организма (костей), чем вызывается кальциевая недостаточность (в Китае в провинции Шаньги, где существовал порочный обычай кормить матерей в течение месяца после рождения ребенка только рисовой кашей, огромное количество женщин превращалось в калек вследствие остеомаляции).

Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Причем его усвояемость зависит от соотношения с другими компонентами пищи и, в первую очередь, с фосфором, магнием, а также бел­ком и жиром.

На усвоение кальция, в первую очередь, оказывает влияние его соотношение с фосфором. Наиболее благоприятным соотно­шением кальция и фосфора является 1:1,5, когда образуются легкорастворимые и хорошо всасывающиеся фосфорнокислые соли кальция. Если в пище имеется значительный избыток фос­фора по сравнению с кальцием, в этом случае образуется тре­хосновный фосфорнокислый кальций, который плохо усваивается (табл. 1).

Отрицательное влияние на всасывание кальция оказывает из­быток жира в пище, так как при этом образуется большое количество кальциевых мыл, т. е. соединений кальция с жирными кис­лотами. В таких случаях обычного количества желчных кислот ока­зывается недостаточно для перевода кальциевых мыл в комплексныe растворимые соединения и эти кальциевые мыла в неусвояемом виде выделяются с калом. Благоприятное соотношение кальция с жирами: на 1 г жира должно приходиться не менее 10 мг кальция.

Отрицательное влияние на всасывание кальция оказывает из­быток магния в пищевом рационе. Объясняется это тем, что для расщепления магниевых мыл, так же как и кальциевых, требуют­ся желчные кислоты. Оптимальное соотношение Са: Mg - 1:0,5.

Неблагоприятное влияние на усвоение кальция оказывает ща­велевая и инозитфосфорная кислоты, которые образуют нераство­римые соли. В значительных количествах щавелевая кислота со­держится в щавеле, шпинате, ревене, какао. Много инозитфосфорной кислоты содержится в злаках.

Благоприятное влияние на усвоение кальция оказывает доста­точное содержание в пище полноценных белков и лактозы.

Одним из решающих факторов, обусловливающих хорошее усво­ение кальция, в особенности у детей раннего возраста, является витамин D.

Лучше всего кальций всасывается из молока и молочных про­дуктов. Однако, даже если до 80 % потребности организма в каль­ции удовлетворяется за счет этих продуктов, всасывание его в кишечнике не превышает обычно 50%. Вместе с тем, в смешан­ном рационе питания именно молочные продукты дают возмож­ность обеспечить достаточное количество кальция и его оптималь­ное соотношение, обеспечивающее хорошее усвоение этого мак­роэлемента.

Содержится кальций и в зеленом луке, петрушке, фасоли. Зна­чительно меньше в яйцах, мясе, рыбе, овощах, фруктах, ягодах.

Источником кальция может явиться и костная мука, которая обладает хорошей усвояемостью (до 90 %) и может добавляться в небольших количествах в различные блюда и кулинарные изделия (каша, мучные изделия).

Особенно большая потребность в кальции наблюдается у боль­ных с травмами костей и у туберкулезных больных. У больных туберкулезом, наряду с распадом белка, организм теряет в боль­шом количестве кальций и поэтому туберкулезный больной нуж­дается в большом поступлении кальция в организм.

Фосфор (Р) участвует в процессах обмена углеводов, жиров и белков. Он является элементом, входящим в структуру важнейших органических соединений, входит в состав нуклеиновых кислот и ряда ферментов, а также необходим для образования АТФ. В орга­низме человека до 80 % всего фосфора входит в состав костной ткани, около 10 % находится в мышечной ткани.

Суточная потребность организма в фосфоре составляет 1200 мг. Потребность организма в фосфоре увеличивается при недостаточном поступлении белка с пищей и особенно при усилении физической нагрузки. У спортсменов потребность в фосфоре увеличивается на 2,5 мг, а иногда на 3 - 4,5 мг в сутки.

Выше представлены данные по содержанию фосфора в неко­торых продуктах питания и его соотношении в них с кальцием (см. табл. 1). В пищевых продуктах растительного происхождения фосфор находится в виде солей и различных производных ортофосфорной кислоты и, главным образом, в форме органических соединений фосфорной кислоты - в виде фитина, который не расщепляется в кишечнике человека (нет фермента). Незначи­тельное расщепление его происходит в нижних отделах за счет бак­терий. В форме фитина фосфор содержится в злаковых продуктах (до 50 %). Расщеплению фитина способствует производство хлеба на дрожжах и увеличение времени подъема теста. В крупах количе­ство фитина снижается при их предварительном замачивании на ночь в горячей воде.

В случае необходимости содержание фосфора в рационах мо­жет быть повышено за счет различных продуктов. Приведем дан­ные о содержании фосфора в некоторых продуктах питания, мг %:

Мясные и рыбные продукты 140 - 230

Сыры твердые 60 - 400

Яйца 210-215

Хлеб 108-222

Крупа (гречневая, овсяная, пшено) 220-330

Бобовые культуры 370-500

Магний (Mg), наряду с калием, является основным внутрикле­точным элементом. Он активизирует ферменты, регулирующие уг­леводный обмен, стимулирует образование белков, регулирует хра­нение и высвобождение энергии в АТФ, снижает возбуждение в нервных клетках, расслабляет сердечную мышцу, повышает дви­гательную активность кишечника, способствует выведению из организма шлаков и холестерина.

Усвоению магния мешают наличие фитина и избыток жиров и кальция в пище.

Суточная потребность в магнии 400 мг в сутки. У беременных и кормящих повышается потребность на 50 мг в сутки. При недо­статке магния в питании нарушается усвоение пищи, задержива­ется рост, в стенках сосудов обнаруживается кальций.

Приведем данные о содержании магния в некоторых продуктах питания, мг%:

Хлеб пшеничный 25- 51

Хлеб с отрубями 60- 90

Рис неочищенный, фасоль, горох 120- 150

Гречневая крупа 78

Морская рыба и другие морепродукты 20-75

Мясо говядина 12- 33

Молоко 9- 13

Сыры твердые 30- 56

Петрушка, укроп, салат 150-170

Урюк, абрикосы, изюм 50- 70

Бананы 25- 35

Таким образом, магнием богаты в основном растительные про­дукты. Большое количество содержат пшеничные отруби, крупы (овсяная и др.), бобовые, урюк, курага, абрикосы, изюм. Мало магния в молочных продуктах, мясе, рыбе.

Микро- и ультрамикроэлементы

Железо (Fe) необходимо для биосинтеза соединений, обеспе­чивающих дыхание, кроветворение, участвует в иммунобиологи­ческих и окислительно-восстановительных реакциях, входит в состав цитоплазмы, клеточных ядер и ряда ферментов.

Ассимиляции железа препятствует щавелевая кислота и фитин. Для усвоения необходим В 12 , аскорбиновая кислота.

Потребность: мужчины 10 - 20 мг в сутки, женщины 20 - 30 мг в сутки.

При дефиците железа развивается малокровие, нарушается га­зообмен, клеточное дыхание. Избыток железа может оказывать токсическое влияние на печень, селезенку, головной мозг, уси­ливать воспалительные процессы в организме человека. При хро­нической алкогольной интоксикации железо может накапливать­ся в организме, приводя к дефициту меди и цинка.

Приведем данные о содержании железа в некоторых продуктах питания, мг%:

Хлеб пшеничный и ржаной 3 - 4

Соя, чечевица 6-9

Мясо говядина 9-10

Мясо птицы 2-8

Печень свиная 15 - 20

Почки говяжьи и свиные 9-10

Легкие, сердце 4 - 5

Шпинат 3 - 4

Кукуруза, морковь 2 - 2,5

Яйца 2 - 2,5

Морская рыба 2 - 3

Однако в легкоусвояемой форме железо находится только в мясных продуктах, печени, яичном желтке.

Цинк (Zn). Недостаточное поступление этого микроэлемента в организм приводит к снижению аппетита, анемии, дефициту массы тела, снижению остроты зрения, выпадению волос, способствует возникновению аллергических заболеваний и дерматита. Специфически снижается Т-клеточный иммунитет, что приводит к частым и длительным простудным заболеваниям и инфекционным болезням. На фоне дефицита цинка у мальчиков происходит задержка полового развития.

Избыточное поступление цинка может понизить общее содер­жание в организме такого важного элемента, как медь.

Суточная потребность организма в цинке колеблется от 12 до 50 мг в зависимости от пола, возраста и других факторов. Приведем данные о содержании цинка в некоторых продуктах питания, мг %:

Хлеб пшеничный и ржаной 2 - 4,5

Мясо животных 2 - 5

Внутренние органы животных 15 - 23

Рыба 0,7-1,2

Крабы 2 - 3

Устрицы 100-400

Сухие сливки, твердые сыры 3,5 - 4,5

Соя, чечевица, зеленый горошек 3 - 5

Овес и овсяные хлопья 4,5 - 7,6

Кукуруза 2 - 3

Черника 10

Селен (Se ). В последние годы этому ультрамикроэлементу уделяется в питании человека очень большое внимание. Это связано, прежде всего, с его влиянием на самые разнообразные процессы в организме. При дефиците селена в питании снижается иммуни­тет, функции печени, отмечается повышенная склонность к вос­палительным заболеваниям, кардиопатии, атеросклерозу, болез­ням кожи, волос и ногтей, развитию катаракты. Замедляется рост, нарушается репродуктивная функция. Выявлена зависимость меж­ду дефицитом селена в рационах питания и частотой возникнове­ния рака желудка, простаты, толстого кишечника и молочной железы.

Селен является антагонистом ртути и мышьяка, благодаря чему способен защищать организм от этих элементов и кадмия при их избыточном поступлении в организм.

Суточная потребность в селене составляет от 20 до 100 мкг, что, в обычных условиях, обеспечивается за счет разнообразия продук­тов питания. Вместе с тем, ограниченность набора продуктов, ха­рактерная для наших дней в силу экономических причин, может приводить к дефициту этого элемента в питании населения. При­ведем данные о содержании селена в некоторых продуктах питания, мг%:

Хлеб пшеничный 60

Мясо говядина 10 - 350

Мясо курицы 14 - 22

Говяжье сердце 45

Печень 40 - 60

Свиное сало 200 - 400

Морская рыба 20 - 200

Соя, чечевица, семена подсолнечника 60 - 70

Чеснок 200-400

Фисташки 450

Как видно из приведенного выше, содержание селена может колебаться в продуктах питания в достаточно широких пределах. Это чаще всего связано с естественными биогеохимическими осо­бенностями отдельных территорий. Так, в нашей стране к селендефицитным провинциям относятся Северо-Западный регион (Рес­публика Карелия, Ленинградская область), Верхнее Поволжье (Ярославская, Костромская и Ивановская области), Удмуртская Республика и Забайкалье. Кстати, именно с дефицитом селена в Северо-Западном регионе нашей страны, как и в других странах, прилегающих к нему (Финляндии, Швеции, Норвегии) пыта­лись в начале XX в. объяснить причину возникновения алиментарно-параксизмально-токсической миоглобинурии (Гаффской и Юксовской болезни) - пищевого отравления неясной этиологии, зафиксированной в этом регионе. Однако такая точка зрения не подтвердилась, тем более что в последующие годы данное заболевание было неоднократно описано и в Новосибирской области (Сартланская болезнь), где природного дефицита селена нет.

Медь (Сu). Относится к микроэлементам, имеющим природ­ные биогеохимические провинции с дефицитом содержания и искусственные биогеохимические провинции с содержанием, зна­чительно превышающим нормы. Особенно бедны медью болотистые и дерново-подзолистые почвы, на которых выращенные про­дукты также содержат мало меди.

Дефицит меди отрицательно сказывается на кроветворении, всасывании железа, состоянии соединительной ткани, процессах миелинизации в нервной ткани, усиливает предрасположенность к бронхиальной астме, аллергодерматозам, кардиопатиям, витилиго и многим другим заболеваниям, нарушает менструальную функцию у женщин.

Повышенное содержание меди в организме часто наблюдается при острых и хронических воспалительных заболеваниях, брон­хиальной астме, заболеваниях печени, почек, инфаркте миокар­да и некоторых злокачественных новообразованиях. Механизм этого повышения не вполне ясен и, очевидно, является следствием не избыточного поступления, а результатом изменений в обменных процессах организма.

Хроническая интоксикация медью, при ее избыточном поступ­лении в техногенных регионах повышенного содержания, приво­дит к функциональным расстройствам нервной системы, печени почек, изъязвлению и перфорации носовой перегородки, аллер­годерматозам.

Суточная потребность организма в меди составляет 1 - 2 мг. Приведем данные о содержании меди в некоторых продуктах пи­тания, мг%:

Огурцы 8 - 9

Печень свиная 3,6 - 7,6

Орехи 2,8-3,7

Бобы какао 3 - 4

Шоколад 1,1 - 2,7

Плоды шиповника 1,5 - 2

Сыры твердые 1 - 1,2

Мясо птицы 0,1 - 0,5

Яйца 0,05-0,25

Грибы 0,2-1

Рыба 0,1-0,6

Грецкий орех 0,9

Петрушка, укроп, кинза 0,85

Печень говяжья и свиная 3 - 3,8

Мясо разное 0,1-0,2

Таким образом, необходимое количество меди в обычных ра­ционах питания может быть набрано только при сочетании разно­образных продуктов, в том числе богатых источниках данного микроэлемента. При использовании продуктов, полученных в тех­ногенных биогеохимических провинциях и содержащих избыточ­ные количества меди может возникнуть обратная задача - сниже­ние общего содержания меди в рационе за счет применения продуктов, экспортируемых из других регионов с пониженным со­держанием меди.

Кобальт (Со). Этот ультрамикроэлемент, как известно, является составной частью молекулы витамина В 12 (цианокобаламина) синтезируемого в обычных условиях в организме человека. Этот витамин необходим для обеспечения быстрого деления клеток, Прежде всего, в кроветворных тканях костного мозга и нервных тканях. Велика роль кобальта в стимуляции эритропоэза.

При недостаточном поступлении кобальта с пищей развивает­ся анемия. При строгой вегетарианской диете у женщин наблюда­ется нарушение менструального цикла, дегенеративные измене­ния в спинном мозге, гиперпигментация кожи. При этом необхо­димо помнить, что часто анемия и другие проявления недоста­точности кобальта и его органически связанной формы - вита­мина В 12 вызваны не дефицитом поступления, а снижением их усвоения, обусловленного наличием мукопротеина, синтезируе­мого в слизистой оболочке желудка.

Дефицит поступления кобальта может быть связан с прожива­нием в биогеохимических провинциях, а также с воздействием некоторых факторов профессиональной вредности (например, сероуглерода), нарушающих его обмен в организме человека. Су­точная потребность организма человека в кобальте составляет 14- 78 мкг. Приведем данные о содержании кобальта в некоторых про­дуктах питания, мг%:

Печень говяжья и свиная 19 - 20

Мясо говяжье и свиное 7 - 8

Мясо кроликов 15,5- 16,2

Почки говяжьи и свиные 8 - 9

Фасоль и горох 8

Рыба речная 0 - 35

Рыба морская 12 - 40

Кальмар 95

Креветки 120

Свекла, салат, петрушка 3 - 4

Смородина черная 4

Перец красный 3 - 3,5

Крупа гречневая и пшено 3

Марганец (Мn). Играет важную роль в метаболизме клеток. Он входит в состав активного центра многих ферментов, играет опре­деленную роль в защите организма от вредного воздействия пере­кисных радикалов.

Недостаток марганца приводит к нарушению углеводного обмена по типу инсулиннезависимого диабета, гипохолестеринемии, задержке роста волос и ногтей, повышению судорожной готовности, аллергозам, дерматитам, нарушению образования хрящей и остеопорозу. При развитии остеопороза прием кальция усугуб­ит дефицит марганца, так как затрудняет его усвоение в организме. Усвоению марганца в организме препятствуют также фосфаты, железо, продукты, содержащие большое количество танина и оксалатов (чай, шпинат и др.). Избыток в питании марганца усиливает дефицит магния и меди.

Суточная потребность организма в марганце составляет 2 - 9 мг. Приведем данные о содержании марганца в некоторых продуктах питания, мг%:

Хлеб пшеничный и ржаной 1,2 - 2,3

Хлеб батон нарезной 0,8

Крупа пшено и гречневая 1,1-1,5

Фасоль и горох 1,3-1,4

Свекла, укроп, петрушка 0,7 - 0,8

Малина, черная смородина 0,6 - 0,9

Почки и печень говяжьи 0,16 - 0,3

Йод (I ). Основная роль йода в организме - участие в образова­нии гормонов щитовидной железы. Кроме того, он принимает участие в окислении жиров, контролирует и организует защит­ные механизмы организма человека. Опосредованно, через гор­моны щитовидной железы, йод влияет на нервную систему, опре­деляет нормальный энергетический обмен, качество репродуктивного здоровья, влияет на умственное и физическое развитие детского организма.

Поступление йода в организм происходит в основном через пищеварительный тракт, небольшое количество - через легкие с вдыхаемым воздухом и совсем мало - через кожу.

Неорганический йод, поступивший в организм, с током кро­ви поступает в щитовидную железу и захватывается активными белками, превращаясь в составную часть гормона - тироксина. В течение суток из щитовидной железы в кровь поступает 100 - 300 мкг гормонального йодида. Расход йода восполняется за счет его поступления с пищей.

Проблема дефицита йода для нашей страны чрезвычайно акту­альна, так как более 50 % ее территории имеют недостаток йода в воде и почве, а отсюда и в продуктах питания местного проис­хождения.

Исследования, проведенные в разных странах мира, показали, что в регионах тяжелой йодной недостаточности, у 1 - 10 % насе­ления встречается кретинизм, у 5 - 30 % - неврологические на­рушения и умственная отсталость, у 30 - 70% - снижение умственных способностей. Результатом хронического дефицита йода является развитие эндемического зоба.

Йод дефицитные состояния не относятся к редким. По данные ВОЗ, риск развития таких нарушений имеют более 1,5 млрд жителей нашей планеты. Дефицит йода наблюдается практически на всей территории нашей страны. Наиболее широко известны в этом плане предгорные и горные районы Северного Кавказа, Урала, Алтая, Сибирского плато, Дальнего Востока. К йоддефицитным территориям относятся регионы Верхнего и Среднего Поволжья, Верных и Центральных областей европейской части страны. На их территориях проживает около 100 млн россиян. Проведенные исследования показывают, что даже в считавшихся не эндемичными Тамбовской и Воронежской областях частота зоба у школь­ников достигает 15 - 40 %. Велик процент выявляемости зоба и у школьников Москвы и Московской области - соответственно, 14 и 29% (М.В.Вельданова, А.В.Скальный, 2001).

Профилактика дефицита йода должна осуществляться по не­скольким направлениям, из которых основным следует признать обеспечение поступления достаточных количеств йода с пищей за счет естественных продуктов питания с высоким его содержанием.

Приведем данные о содержании йода в некоторых продуктах питания, мг%:

Морская капуста До 3000

Треска 135

Креветки 110

Яйцо куриное 20

Мясо животных 6,8 - 7,2

Печень говяжья 6,3

Свекла До 7

Мясо птицы 4 - 5,6

Картофель 5

Молоко коровье 16

Сливки 20% 9,3

Фасоль и соя 8,2-12,1

Салат, виноград 8

Хлеб разный 3 - 5,6

Крупы разные 3,3 - 5,1

Орехи грецкие 3,1

Наиболее богатыми источниками йода в питании являются морские продукты, а также молоко и куриные яйца. Что касается продуктов растительного происхождения, то приведенные данные носят усредненный характер. В естественных дефицитных по йоду биогеохимических провинциях его содержание может быть существенно ниже. В этом случае важное значение приобретает завоз продуктов из других, благополучных по йоду территорий.

Но часто и такой путь не решает проблемы обеспечения йодом. В этих случаях прибегают к использованию в питании населения специальных продуктов питания, обогащенных йодом - йодированной соли, йодированного масла, хлеба, молока и других продуктов, обогащенных йодом.

Неорганические ионы, или минеральные вещества, выполняют в организме следующие функции:

1. Биоэлектрическая функция. Эта функция связана с воз­никновением разности потенциалов на клеточных мембранах. Градиент концентрации ионов по обе стороны мембраны создаёт в разных клетках потенциал порядка 60-80 мВ. Внутренняя сторона клеточной мембраны относительно наружной заряжена отрицательно. Электрический потен­циал мембраны тем выше, чем больше содержание белка и его иониза­ция (отрицательный заряд) внутри клетки и концентрация катионов вне клетки (диффузия ионов Na + и К + через мембрану внутрь клетки затруд­нена). Данная функция неорганических ионов используется для регуля­ции функций особенно возбудимых клеток (нервных, мышечных) и для проведения нервных импульсов.

2. Осмотическая функция используется для регуляции осмо­тического давления. Живая клетка подчиняется закону изоосмополярности: во всех средах организма, между которыми есть свободный обмен водой, устанавливается одинаковое осмотическое давление. Если число ионов в какой-то среде возрастает, то вслед за ними устремляется вода, пока не установится новое равновесие и новый уровень осмотического давления.

3. Структурная функция обусловлена комплексообразующими свойствами металлов. Ионы металлов взаимодействуют с анионными группами белков, нуклеиновых кислот и других макромолекул и тем са­мым обеспечивают наряду с другими факторами поддержание опреде­лённых конформаций этих молекул. Поскольку биологическая активность биополимеров зависит от их конформаций, то нормальное осуществление белками их функций, беспрепятственная реализация информации, зало­женной в нуклеиновых кислотах, образование надмолекулярных ком­плексов, формирование субклеточных структур и другие процессы не­мыслимы без участия катионов и анионов.

4. Регуляторная функция заключается в том, что ионы ме­таллов являются активаторами ферментов и тем самым регулируют ско­рость химических превращений в клетке. Это прямое регуляторное дей­ствие катионов. Косвенное заключается в том, что ионы металлов часто необходимы для действия другого регулятора, например, гормона. При­ведём несколько примеров. Формирование активной формы инсулина невозможно без ионов цинка. Третичная структура РНК в огромной сте­пени определяется ионной силой раствора, а такие катионы, как Сr 2+ , Ni 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ ,Mn 2+ и другие, непосредственно участвуют в формирова­нии спиральной структуры нуклеиновых кислот. Концентрация ионов Мg 2+ влияет на формирование такой надмолекулярной структуры, как рибосомы.

5. Транспортная функция проявляется в участии некоторых металлов (в составе металлопротеидов) в переносе электронов или про­стых молекул. Например, катионы железа и меди входят в состав цитохромов, являющихся переносчиками электронов в дыхательной цепи, а железо в составе гемоглобина связывает кислород и участвует в его пе­реносе.

6. Энергетическая функция связана с использованием фос­фат-анионов в образовании АТФ и АДФ (АТФ - основной носитель энер­гии в живых организмах).

7. Механическая функция. Например, катион Са +2 и фосфат-анион входят в состав гидроксилапатита и фосфата кальция костей и определяют их механическую прочность.

8. Синтетическая функция. Многие неорганические ионы ис­пользуются в синтезах сложных молекул. Например, ионы йода I¯ участ­вуют в синтезе йодтиронинов в клетках щитовидной железы; анион (SО 4) 2- - в синтезе эфиросерных соединений (при обезвреживании в ор­ганизме вредных органических спиртов и кислот). Важное значение в механизме защиты от токсического действия пероксида имеет селен. Он образует селеноцистеин - аналог цистеина, в котором вместо атомов серы атомы селена. Селеноцистеин является составной частью фермента глутатион-пероксидазы, катализирующей восстановление пероксида во­дорода глутатионом (трипептид - γ-глутамил-цистеинилглицин)

Важно отметить, что в известных пределах возможна взаимоза­меняемость некоторых ионов. При недостатке какого-то иона металла он может заменяться ионом другого металла, близким по физико-химическим свойствам и ионному радиусу. Например, ион натрия заме­щается ионом лития; ион кальция - ионом стронция; ион молибдена - ионом ванадия; ион железа - ионом кобальта; иногда ионы магния - ио­нами марганца.

Благодаря тому, что минеральные вещества активируют дейст­вие ферментов, они влияют на все стороны обмена веществ. Рассмотрим, в чём выражается зависимость обмена нуклеиновых кислот, белков, уг­леводов и липидов от наличия тех или иных неорганических ионов.