Промежуточный и конечный обмен минеральных веществ

Минеральный обмен макро и микроэлементов их значение для организма. Витамины

Для жизнедеятельности любого живого организма характерен обмен веществ. Макро- и микроэлементы участвуют в важнейших обменных процессах организма.

Каждую секунду в человеческом организме происходят сотни тысяч химических реакций - разрушается огромное количество молекул различных веществ, из которых состоит тело, и одновременно синтезируются, т. е. образуются из более простых веществ, новые молекулы. Все сложнейшие химические превращения, которые постоянно происходят в нашем теле, обеспечивают разнообразные ферменты. Микроэлементы являются жизненно необходимыми, т. к. при их отсутствии или недостатке снижается активность ферментов, в состав которых они входят.

Даже ультрамикроэлементы, содержащиеся в организме в сверхмалых количествах, необходимы для нормальной жизнедеятельности человека, например, золото и серебро, которые оказывают бактерицидное воздействие, или ртуть, подавляющая обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты.

 

Биологически важные химические элементы

Элемент	Содержание, %	Биологическая роль
Макроэлементы
Кислород (О)	65 - 75	Входит в состав молекул воды и органических веществ, обеспечивает реакции окисления, в ходе которых выделяется необходимая организму энергия
Углерод (С)	15 - 18	Входит в состав молекул всех органических веществ
Водород (Н)	8 - 10	Входит в состав молекул воды и всех органических веществ
Азот (N)	1,5 - 3	Входит в состав молекул органических веществ, в том числе белков, нуклеиновых кислот, АТФ
Кальций (Ca)	0,04 - 2	Входит в состав костной ткани, зубной эмали, участвует в процессах свертывания крови и обеспечивает сократимость мышечных волокон. У растений входит в состав клеточной стенки
Фосфор (Р)	0,2 - 1	Входит в состав органических веществ (ДНК, РНК, АТФ и др.), костной ткани и зубной эмали
Калий (К)	0,15 - 0,4	Один из основных катионов в организме животных: участвует в генерации биоэлектрических потенциалов, регуляции ритма сердечной деятельности. Также участвует в процессе фотосинтеза
Сера (S)	0,15 - 0,2	Входит в состав органических веществ (белков, некоторых аминокислот)
Хлор (CI)	0,05 - 0,1	Основной анион в организме животных. Входит в состав соляной кислоты желудочного сока
Натрий (Na)	0,02 - 0.03	Один из основных катионов: участвует в генерации биоэлектрических потенциалов, поддерживает нормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов
Магний (Mg)	0,02 - 0,03	Входит в состав хлорофилла, некоторых ферментов, а также в состав костной ткани и зубной эмали
Микроэлементы
Железо (Fe)	0,01	Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина. Участвует в процессах клеточного дыхания и фотосинтеза
Кремний (Si)*	0.001	Участвует в формировании костей и коллагена- основного белка соединительной ткани животных. Входит в состав клеточной оболочки растений
Цинк (Zn)	0,0003	Входит в состав инсулина, некоторых ферментов, принимает участие в процессах синтеза растительных гормонов
Медь (Cu)	0,0002	Участвует в процессах фотосинтеза, клеточного дыхания, синтеза гемоглобина. Входит в состав гемоцианинов —дыхательных пигментов крови и гемолимфы некоторых видов беспозвоночных животных
Фтор (F)	0,0001	Входит в состав зубной эмали и костной ткани
Йод (I)	0,0001	Входит в состав гормонов щитовидной железы
Марганец (Mn)	менее 0,0001	Входит в состав или повышает активность некоторых ферментов. Участвует в формировании костей, в процессе фотосинтеза
Кобальт (Co)	менее 0,0001	Входит в состав витамина B12, участвует в процессах кроветворения
Молибден (Мо)	менее 0,0001	Участвует в процессах связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями

 

Биологическая роль химических элементов в организме человека очень многогранна. Макроэлементы, в основном, играют роль пластического материала в построении тканей, поддерживают осмотическое давление, рН среды, ионное равновесие, кислотно-щелочное равновесие, состояние коллоидов и т.д. Микроэлементы, образуя прочные комплексы с ферментами, гормонами, витаминами и другими биологически активными веществами, участвуют в процессах размножения, роста, обмена белков, жиров, углеводов и т.д.  

 

Минеральный обмен

Минеральный обмен – совокупность процессов всасывания, распределения, усвоения и выделения минеральных веществ, находящихся в организм преимущественно в виде неорганических соединений.

Всего в организме обнаруживается свыше 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева, 47 из них присутствуют постоянно и называются биогенными. Минеральные вещества играют важную роль в поддержании кислотно-основного равновесия, осмотического давления, системе свертывания крови, регуляции многочисленных ферментных систем и пр., т.е. имеют решающее значение в создании и поддержании гомеостаза.

По количественному содержанию в организме они делятся на макроэлементы, если их больше чем 0,01 % от массы тела (К, Са, Мg, Na, P, Cl) и микроэлементы ( Mn, Zn, Cr, Cu, Fe, Co, Al, Se). Основную часть минеральных веществ организма составляют хлористые, фосфорнокислые и углекислые соли натрия, кальция, калия, магния. Соли в жидкостях организма находятся в частично или полностью диссоциированном виде, поэтому минеральные вещества присутствуют в виде ионов – катионов и анионов.

В тканях организма обнаружено свыше 70 неорганических элементов, из них около 50 жизненно необходимых. Особенно важны кальций, магний, фосфор, калий, натрий, хлор, сера и микроэлементы — железо, марганец, цинк, медь, селен, молибден, кобальт, йод, фтор, никель, олово, ванадий.
Соли неорганических веществ участвуют во многих ферментативных и обменных процессах, они — основные составные части скелета человека.

Медицине известен целый ряд эндемических заболеваний, связанных с недостатком или избытком поступления в организм минеральных веществ. Например, в районе Забайкалья встречаются населенные пункты, где питьевая вода содержит недостаточно солей кальция. При длительном употреблении такой воды могут появиться боли в суставах и костях, которые связывают с нарушением кальциевого обмена. Недостаток кальция можно восполнить, принимая местные минеральные воды (курорт Дарасун и др.) и увеличивая прием овощей. Недостаток другого элемента — йода вызывает увеличение щитовидной железы и ее заболевание (эндемический зоб).

Большое значение имеют ионы железа: попадая с пищей в организм, они проходят сложный путь всасывания и участвуют в образовании гемоглобина крови. Железо, входящее в гемоглобин, осуществляет перенос кислорода и обеспечивает окислительные процессы во всех тканях организма.

Интересна зависимость между жесткостью воды и распространением среди населения атеросклероза, гипертонии, инфаркта миокарда. Многие ученые отмечают особенности обмена хрома и кадмия в организме людей, проживающих в различных географических зонах. Так, в США у групп населения, подверженных атеросклерозу и инфаркту миокарда, обнаружено снижение содержания хрома в тканях организма по сравнению с жителями ряда стран Азии и Африки, где поражение коронарных сосудов сердца встречается реже. В крови больных ишемической болезнью сердца, атеросклерозом спектрографическим методом выявлено увеличение концентрации марганца и железа при снижении содержания никеля, хрома, меди, бария, стронция и ванадия. Степень выраженности этих изменений имеет ряд особенностей в зависимости от стадии течения ишемической болезни сердца. Эти изменения носят стойкий характер и свидетельствуют о нарушениях обмена микроэлементов и вне стадии обострения атеросклеротического процесса.

Одна из главных функций организма — поддерживать неизменным солевой состав крови, от которого в значительной мере зависит количество воды, удерживаемое в тканях. Свойство удерживать воду различно у разных элементов. Ионы натрия усиливают эту способность, а калий и кальций, напротив, способствуют выведению воды.

Потребность человека в поваренной соли удовлетворяется за счет соли, содержащейся в натуральных продуктах (примерно 3-5 г в день), в хлебе (3-5 г), добавляемой в процессе кулинарной обработки и за счет подсаливания пищи во время еды (примерно 3-5 г).

При значительных физических нагрузках, особенно в жаркое время, спортсменам, пробегающим длинные дистанций, солдатам, совершающим марш-бросок, суточное потребление соли необходимо повысить в 2 раза и более.

Зачастую в рацион без надобности добавляют много соли, перца, горчицы и т.д. Так появляется вредная привычка есть пищу более соленой, чем это требуется для удовлетворения физиологических потребностей организма.

Если в рацион включено достаточное количество овощей, то дополнительно должна вводиться единственная соль — поваренная (в количестве 3-5 г). Ежедневное потребление поваренной соли не должно превышать 10-15 г.

Избыток соли способствует удержанию воды и тем самым перегружает работу сердца. Больное сердце не в состоянии обеспечить выведение избыточного количества жидкости через почки, соли в организме задерживаются, а это приводит к накоплению жидкости и появлению отеков.

Исключительную роль в жизнедеятельности организма играет кальций. Суточная потребность в кальции для взрослого человека равна 800-1000 мг, а фосфора — 1200-1500 мг. В соединении с фосфором и фтором кальций составляет основу костной ткани.

Растущий организм ребенка, подростка и организм беременной женщины и кормящей матери нуждается в повышенном количестве кальция. Недостаточное его потребление вызывает такие, заболевания, как рахит и остеопороз. Кальций необходим также для нормальной возбудимости нервной системы и сократимости мышц. Резкое понижение содержания его в крови обусловливает приступы судорог, например, при заболевании паращитовидных желез, энтерите, болезни спру и др. Кальций активирует также ряд ферментов. Прекрасным источником кальция является коровье молоко, в котором его в 4 раза больше, чем в женском.

Функции минеральных веществ:

1) пластическая (кальций, фосфор, магний);

2) поддержание осмотического давления (калий, натрий, хлор);

3) поддержание буферности биологических жидкостей (фосфор, калий, натрий);

4) поддержание коллоидных свойств тканей (все элементы);

5) детоксикационная (железо в составе цитохрома Р-450, сера в составе глутатиона);

6) проведение нервного импульса (натрий, калий);

7) участие в ферментативном катализе в качестве кофактора или ингибитора;

8) участие в гормональной регуляции (йод, цинк и кобальт входят в состав гормонов).

Промежуточный и конечный обмен минеральных веществ

Поступают минеральные вещества в организм в свободном или связанном виде. Ионы всасываются уже в желудке, основная часть минеральных веществ – в кишечнике путем активного транспорта при участии белков – переносчиков. Из желудочно-кишечного тракта поступают в кровь и лимфу, где связываются со специфическими транспортными белками. Выделяются минеральные вещества главным образом в виде солей и ионов.

С мочой: натрий, калий, кальций, магний, хлор, кобальт, йод, бром, фтор.

С калом: железо, кальций, медь, цинк, марганец, молибден, и тяжелые металлы.

Микроэлементы

 

Микроэлементы – это вещества, которые способны выступать и как эссенциальные, т.е. необходимые для жизнедеятельности субстраты, так и токсичные для различных функций организма агенты.