Значение минеральных веществ в организме человека. Минеральный обмен Минеральные вещества выполняют биологические функции таблица

Минеральные вещества (в питании) - это обязательные составные части пищи, необходимые для жизнедеятельности человека и животных. Полное исключение минеральных веществ из корма в эксперименте приводит к гибели животных, а частичное ограничение вызывает ряд серьезных нарушений и расстройств.

Минеральные вещества содержатся в протоплазме клеток и межклеточной жидкости, создавая необходимое осмотическое давление (см.) и необходимую концентрацию водородных ионов; являются составной частью сложных органических соединений, жизненно важных для организма (например, железо входит в состав гемоглобина, йод обнаруживается в секрете , - в секрете поджелудочной и половых желез). Минеральные вещества играют важную роль в обмене веществ (см. Минеральный обмен). Они участвуют в синтезе пищеварительных и обеспечивают нормальное течение процессов . Минеральные вещества участвуют в пластических процессах, особенно в построении вещества костей , где и являются основными структурными компонентами. В формировании вещества зубов важную роль играет , который придает им особую прочность. Исключительно важна роль минеральных веществ в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме. Преобладание в питании кислотных или щелочных минеральных веществ может оказывать влияние на сдвиги кислотно-щелочного равновесия. Источниками кислотных минеральных веществ являются , содержащие в значительном количестве , фосфор, . Такими продуктами являются мясо, яйца, крупа. Источниками щелочных минеральных веществ являются молоко, овощи, фрукты, богатые кальцием, магнием, натрием, калием. В зависимости от количеств, в которых минеральные вещества содержатся в организме, их делят на макроэлементы и микроэлементы. Макроэлементами являются кальций, фосфор, магний, натрий, хлор, железо и др. К микроэлементам, содержащимся в тканях в количестве менее 0,01%, относятся медь, цинк, кобальт, марганец, йод, фтор и др.

Потребность организма в минеральных веществах удовлетворяется пищей и частично водой.

Кальций составляет минеральную основу костной ткани и зубов. Содержание кальция в костях достигает 99% общего его количества в организме. Усвоение кальция зависит от содержания в пище других солей, особенно и магния, а также витаминов группы D. В питании наиболее благоприятное соотношение кальция к фосфору 1: 1,5-2 и кальция к магнию 1: 0,75. Потребление с пищей большого количества жира снижает усвоение кальция. Инозитфосфорная кислота, содержащаяся в значительном количестве в хлебе и крупах, и , содержащаяся в щавеле и шпинате, образуют с кальцием нерастворимые соединения, в связи с чем кальций этих продуктов не усваивается. Хорошим источником легкоусвояемого кальция является молоко, содержащее 120 мг кальция на 100 г продукта (120 мг%), и молочные продукты: творог - 140 мг%, сыр - 700-1000 мг%. 3 стакана молока или 100 г сыра удовлетворяют суточную потребность взрослого человека в кальции. Неплохим источником кальция являются овощи и картофель. В частности, капуста содержит 48 мг% кальция, картофель - 10 мг% кальция. Суточная потребность в кальции 800-1000 мг. Повышенная потребность в кальции (до 1,5-2 г в сутки) существует у детей и подростков, беременных и кормящих женщин.

Минеральные вещества в продуктах питания - ряд химических элементов, попадающих в организм вместе с пищей в виде минеральных солей. Минеральные вещества являются обязательной частью пищевого рациона, относятся к числу основных пищевых веществ и обладают биологической активностью. Ряд минеральных веществ (железо, медь, кобальт, никель, марганец) играет важную роль в кроветворении, в процессах тканевого дыхания и внутриклеточного обмена. Изучены пластические свойства минеральных веществ и их участие в формировании и регенерации тканей организма, особенно костей скелета, где фосфор и кальций являются основными структурными компонентами. Одной из важнейших функций минеральных веществ является поддержание кислотно-щелочного равновесия (см.).

Удовлетворение потребности организма в минеральных веществах осуществляется в основном из потребляемых пищевых продуктов (таблица).

Калий (см.) способен повышать выведение из организма жидкости и солей натрия. Источниками калия являются злаковые, овощи, картофель, фрукты, мясные и рыбные изделия. Особенно много калия в сушеных фруктах (абрикосы, изюм, чернослив и др.). Суточная потребность организма в калии 2-3 г.

Кальций (см.) является постоянной составной частью крови, клеточных и тканевых соков костей. Кальций содержится в значительных количествах во многих пищевых продуктах, однако он трудно усваивается. Усвояемость кальция зависит от соотношения его с сопутствующими компонентами пищи - магнием, фосфором и др. Благоприятными для усвоения кальция являются соотношения: с фосфором 1: 1,5 и с магнием 1: 0,75. Оптимальные во всех отношениях условия для полного усвоения кальция имеются в молоке и молочных продуктах. Кальций злаковых продуктов усваивается плохо в связи с наличием в них инозитфосфорной кислоты, образующей с кальцием неусвояемые соединения. Регулирующую роль в усвоении кальция играет витамин D (см.). Суточная потребность организма в кальции 800- 1000 мг.

Магний (см.) обладает антиспастическим и сосудорасширяющим действием, а также способен стимулировать перистальтику кишечника и повышать выделение желчи. Имеются данные о снижении уровня холестерина в крови при магниевой диете. Основными источниками магния в питании человека являются злаки (рожь, пшеница) и бобовые (горох, фасоль). Суточная потребность организма в магнии 500-600 мг.

Фосфор (см.) участвует во всех видах обмена веществ. Многие его соединения с белком, жирными кислотами и др. образуют комплексные соединения высокой биологической активности - казеин, лецитин и др. Усвоение фосфора зависит от его соотношения в первую очередь с кальцием. Основными источниками фосфора являются молочные продукты (особенно сыр), яйца, икра, печень, мясо, рыба и др. Суточная потребность в фосфоре 1600 мг.

Железо (см.) является истинным кроветворным элементом. Высоким содержанием железа отличаются печень, фасоль, горох, овсяная крупа. Суточная потребность организма в железе 15 мг.

Высокое содержание и преобладание в пищевых продуктах кальция, магния, натрия или калия определяет их щелочную ориентацию, и такие продукты могут рассматриваться как источники щелочных элементов (растительные продукты - бобовые, овощи, фрукты, ягоды, а из животных продуктов - молоко и молочные продукты). Кислые минеральные вещества поступают в организм с пищевыми продуктами, содержащими серу, фосфор и хлор (мясные и рыбные продукты, яйца, хлеб, крупа).

Особую группу минеральных веществ составляют микроэлементы (см.), которые содержатся в продуктах питания в небольших количествах (единицах или долях мг %). Микроэлементы по своим биологическим свойствам являются истинными биоэлементами. См. также Минеральный обмен.

Таблица. Содержание важнейших минеральных веществ в некоторых продуктах питания (в мг %, брутто)

Клетка - это не только структурная единица всего живого, своеобразный кирпичик жизни, но и маленькая биохимическая фабрика, на которой каждую долю секунды происходят различные превращения и реакции. Так формируются необходимые для жизни и роста организма структурные компоненты: минеральные вещества клетки, вода и органические соединения. Поэтому очень важно знать, что будет, если какого-то из них не хватит. Какую роль играют различные соединения в жизни этих крошечных, не видимых невооруженным глазом, структурных частичек живых систем? Постараемся разобраться в этом вопросе.

Классификация веществ клетки

Все соединения, составляющие массу клетки, формирующие ее структурные части и отвечающие за ее развитие, питание, дыхание, пластический и нормальное развитие, можно разделить на три большие группы. Это такие категории, как:

• органические;
• неорганические вещества клетки (минеральные соли);
• вода.

Часто последнюю относят ко второй группе неорганических компонентов. Кроме этих категорий, можно обозначить те, которые складываются из их сочетания. Это металлы, входящие в состав молекулы органических соединений (например, молекула гемоглобина, содержащая ион железа, является белковой по своей природе).

Минеральные вещества клетки

Если говорить конкретно о минеральных или неорганических соединениях, входящих в состав каждого живого организма, то они также неодинаковы и по природе, и по количественному содержанию. Поэтому имеют свою классификацию.

Все неорганические соединения можно разделить на три группы.

1. Макроэлементы. Те, содержание которых внутри клетки больше 0,02% от общей массы неорганических веществ. Примеры: углерод, кислород, водород, азот, магний, кальций, калий, хлор, сера, фосфор, натрий.
2. Микроэлементы - меньше 0,02%. К ним относятся: цинк, медь, хром, селен, кобальт, марганец, фтор, никель, ванадий, йод, германий.
3. Ультрамикроэлементы - содержание меньше 0,0000001%. Примеры: золото, цезий, платина, серебро, ртуть и некоторые другие.

Также можно особенно выделить несколько элементов, которые являются органогенными, то есть составляют основу органических соединений, из которых построено тело живого организма. Это такие элементы, как:

• водород;
• азот;
• углерод;
• кислород.

Они выстраивают молекулы белков (основы жизни), углеводов, липидов и прочих веществ. Однако за нормальное функционирование организма отвечают так же и минеральные вещества. Химический состав клетки исчисляется десятками элементов из таблицы Менделеева, которые являются залогом успешной жизнедеятельности. Лишь около 12 из всех атомов не играют роли совсем либо она ничтожно мала и не изучена.

Особенно важны некоторые соли, которые должны поступать в организм с пищей каждый день в достаточном количестве, чтобы не развивались различные болезни. Для растений это, например, натриевая Для человека и животных это соли кальция, поваренная соль как источник натрия и хлора и др..

Вода

Минеральные вещества клетки объединяются с водой в общую группу поэтому не сказать о ее значении нельзя. Какую роль она играет в организме живых существ? Огромную. В начале статьи мы сравнивали клетку с биохимической фабрикой. Так вот, все ежесекундно происходящие превращения веществ осуществляются именно в водной среде. Она - универсальный растворитель и среда для химических взаимодействий, процессов синтеза и распада.

Кроме того, вода входит в состав внутренней среды:

• цитоплазмы;
• клеточного сока у растений;
• крови у животных и человека;
• мочи;
• слюны прочих биологических жидкостей.

Обезвоживание означает смерть для всех организмов без исключения. Вода - это среда жизни для огромного количества разнообразных представителей флоры и фауны. Поэтому переоценить значение этого сложно, оно поистине безгранично велико.

Макроэлементы и их значение

Минеральные вещества клетки для ее нормальной работы имеют большое значение. В первую очередь это касается как раз макроэлементов. Роль каждого из них подробно изучена и давно установлена. Какие атомы составляют группу макроэлементов, мы уже выше перечисляли, поэтому повторяться не будем. Кратко обозначим роль основных из них.

1. Кальций. Соли его необходимы для поставки в организм ионов Са 2+ . Сами ионы участвуют в процессах остановки и свертывания крови, обеспечивают экзоцитоз клетки, а также мышечные сокращения, в том числе сердечные. Нерастворимые соли - основа крепких костей и зубов животных и человека.
2. Калий и натрий. Поддерживают состояние клетки, формируют натриево-калиевый насос работы сердца.
3. Хлор - участвует в обеспечении электронейтральности клетки.
4. Фосфор, сера, азот - являются составными частями многих органических соединений, а также принимают участие в работе мышц, составе костей.

Конечно, если рассматривать каждый элемент более подробно, то можно многое сказать и о его избытке в организме, и о недостатке. Ведь и то и другое вредно и приводит к заболеваниям различного рода.

Микроэлементы

Роль минеральных веществ в клетке, которые относятся к группе микроэлементов, также велика. Несмотря на то что их содержание очень мало в клетке, без них она не сможет долго нормально функционировать. Самыми главными из всех перечисленных выше атомов в этой категории являются такие как:

• цинк;
• медь;
• селен;
• фтор;
• кобальт.

Нормальный уровень йода необходим для поддержания работы щитовидной железы и выработки гормонов. Фтор нужен организму для укрепления эмали зубов, а растениям - для сохранения эластичности и насыщенной окраски листьев.

Цинк и медь - это элементы, входящие в состав многих ферментов и витаминов. Они выступают важными участниками процессов синтеза и пластического обмена.

Селен - активный участник процессов регуляции, является необходимым для работы эндокринной системы элементом. Кобальт же имеет другое название - витамин В 12 , а все соединения данной группы крайне важны для иммунной системы.

Поэтому функции минеральных веществ в клетке, которые образованы микроэлементами нисколько не меньше, чем те, что выполняют макроструктуры. Поэтому важно потреблять и те и другие в достаточном количестве.

Ультрамикроэлементы

Минеральные вещества клетки, которые образованы ультрамикроэлементами, играют не столь значительную роль, как вышеупомянутые. Однако длительный их недостаток может приводить к развитию очень неприятных, а иногда и весьма опасных для здоровья последствий.

Например, селен относят и к данной группе тоже. Его длительная нехватка провоцирует развитие раковых опухолей. Поэтому он считается незаменимым. А вот золото и серебро - это металлы, которые оказывают отрицательное воздействие на бактерии, уничтожая их. Поэтому внутри клетки играют бактерицидную роль.

Однако в целом следует сказать, что функции ультрамикроэлементов еще не до конца раскрыты учеными, и значение их остается пока неясным.

Металлы и органические вещества

Многие металлы входят в состав органических молекул. Например, магний - кофермент хлорофилла, необходимого для фотосинтеза растений. Железо - часть молекулы гемоглобина, без которого невозможно осуществлять дыхание. Медь, цинк, марганец и прочие - части молекул ферментов, витаминов и гормонов.

Очевидно, что все эти соединения важны для организма. Отнести их полностью к минеральным нельзя, однако частично все же следует.

Минеральные вещества клетки и их значение: 5 класс, таблица

Чтобы обобщить то, что было нами сказано в течение статьи, составим общую таблицу, в которой отразим, какие бывают минеральные соединения и зачем они нужны. Использовать ее можно при объяснении данной темы школьникам, например, в пятом классе обучения.

Таким образом, минеральные вещества клетки и их значение будут усвоены школьниками в курсе основной ступени обучения.

Последствия нехватки минеральных соединений

Когда мы говорим о том, что роль минеральных веществ в клетке важна, то должны привести примеры, доказывающие этот факт.

Перечислим некоторые заболевания, которые развиваются при недостатке или избытке каких-либо из обозначенных в ходе статьи соединений.

1. Гипертония.
2. Ишемия, сердечная недостаточность.
3. Зоб и другие заболевания щитовидной железы (Базедова болезнь и прочие).
4. Анемия.
5. Неправильный рост и развитие.
6. Раковые опухоли.
7. Флюороз и кариес.
8. Заболевания крови.
9. Расстройство мышечной и нервной системы.
10. Нарушение пищеварения.

Конечно, это далеко не полный список. Поэтому необходимо тщательно следить за тем, чтобы ежедневный рацион питания был правильным и сбалансированным.

Минеральные вещества в зависимости от содержания в организме и пищевых продуктах подразделяются на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера. Из многих микроэлементов, которые содержатся в организме и продуктах в очень малых количествах, особенно необходимы для жизнедеятельности железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, стронций, кремний, селен, бор.

Кальций

Формирует костную ткань, участвует в процессах возбудимости нервной ткани, сократимости мышц и свертывании крови, уменьшает проницаемость сосудов. Он является необходимой составной частью ядра и мембран клеток, клеточных и тканевых жидкостей, влияет на кислотно-основное состояние организма, активирует ряд ферментов, имеет противовоспалительное действие и уменьшает явления аллергии .

Основными источниками кальция являются молоко и молочные продукты, яйца, гречневая и овсяная крупы, горох, зеленый лук, морковь, ставрида, сельдь, сазан, икра.

Фосфор

Фосфор и его соединения принимают участие во всех процессах жизнедеятельности, но особое значение они имеют в обмене веществ и функции нервной и мозговой ткани, мышц, печени, почек, в образовании костей и зубов (они содержат 85% фосфора организма), а также ферментов, гормонов.

Лучшими источниками фосфора являются все животные продукты, хотя много фосфора содержится в зерновых и бобовых продуктах (усваивается он хуже). Фосфор в пище распространен настолько широко, что дефицит его встречается очень редко, если только человек не питается длительно только фруктами и ягодами.

Магний

Участник более чем 300 реакций обмена веществ, а также костеобразования, выработки энергии, обмена глюкозы, аминокислот, жирных кислот, витаминов группы В . Он нормализует деятельность нервной системы и сердца, оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует двигательную функцию кишечника и желчеотделение.

Магнием богаты растительные продукты (отруби, сухофрукты, овсяная крупа, пшено, орехи, горох).

Калий

Играет большую роль в регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления, кислотно-основного состояния организма. Он необходим для нормальной деятельности мышц, в частности сердца, способствует выведению из организма воды и натрия.

Больше всего калия поступает в организм с растительными продуктами (картофелем, яблоками, гречей, абрикосами свежими и курагой).

Натрий и хлор

Поступают в организм в основном в виде натрия хлорида (поваренной соли). Натрий имеет большое значение во внутриклеточном и межтканевом обмене веществ, регуляции кислотно-основного состояния и осмотического давления в клетках, тканях и крови. Он способствует накоплению жидкости в организме, активизирует пищеварительные ферменты. Хлор участвует в регуляции осмотического давления и водного обмена, образовании соляной кислоты желудочного сока.

Железо

Необходимо для нормального кроветворения и тканевого дыхания. Оно входит в состав гемоглобина эритроцитов, доставляющего кислород к органам и тканям , миоглобина мышц, ферментов, обеспечивающих процессы дыхания клеток.

Основные источники железа - печень, почки, язык животных, крупа гречневая, фасоль, горох, черника , шоколад, пшено, яблоки, груши, айва, инжир, кизил, шпинат, орехи.

Йод

Участвует в образовании гормонов щитовидной железы. В районах, где имеется недостаток йода в почве, пищевых продуктах и воде, возникают йододефицитные заболевания, среди которых преобладает эндемический зоб. Йодом особенно богаты морская рыба и продукты моря (креветки, мидии, морская капуста и другие).

Фтор

Вместе с кальцием и фосфором участвует в построении костей и зубов и обеспечивает их твердость и крепость. Недостаток фтора в воде и пищевых продуктах способствует развитию кариеса зубов и снижению прочности костей. Фтора много в морской рыбе и продуктах моря, а также в чае.

Цинк

Входит в состав более 200 ферментов и участвует в самых различных реакциях обмена веществ, включая окисление . Цинк необходим для нормальной функции половых желез, кроветворения, костеобразования. Хорошо усвояемым цинком богаты мясо и внутренние органы животных, яйца, рыба. Фрукты, ягоды и овощи бедны цинком.

Медь

Участвует в кроветворении и тканевом дыхании. Хорошими источниками меди являются мясо, рыба, продукты моря, гречневая, овсяная и перловая крупы, орехи, картофель, абрикосы, груши, крыжовник.

Селен

Наряду с витаминами Е и С, а также каротиноидами, является антиоксидантом, предупреждающим перекисное окисление жиров и повреждение клеток. Селен положительно влияет на иммунную систему.

Много селена содержится в морской рыбе и продуктах моря (крабы, креветки и других), печени и мясе, яйцах, дрожжах. Во фруктах и овощах селена мало.

Хром

Совместно с гормоном инсулином регулирует обмен глюкозы. При сильной недостаточности хрома снижается выносливость организма к глюкозе с развитием диабетоподобного состояния, особенно при беременности. Дефицит хрома неблагоприятно отражается на обмене холестерина. Хорошие источники хрома - пивные дрожжи, проросшее зерно, хлеб из муки грубого помола, бобовые, печень, мясо, сыр. Во фруктах и овощах хрома мало.

Избыточное потребление сахара увеличивает потребность в хроме.

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.

Минеральные вещества в клетке находятся в виде солей в твердом состоянии, либо диссоциированны на ионы.
Неорганические ионы представлены катионами и анионами минеральных солей.

Пример:

Катионы: K + , Na + , Ca 2 + , Mg 2 + , NH 4 +

Анионы: Cl − , H 2 PO 4 − , HPO 4 2 − , HCO 3 − , NO 3 − , SO 4 − , PO 4 3 − , CO 3 2 −

Вместе с растворимыми органическими соединениями неорганические ионы обеспечивают стабильные показатели осмотического давления .

Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей ее среде - различна. Внутри клетки преобладают катионы K + и крупные отрицательные органические ионы, в околоклеточных жидкостях всегда больше ионов Na + и Cl − . В результате образуется разность потенциалов между содержимым клетки и окружающей ее средой, обеспечивающая такие важные процессы как раздражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.

Являясь компонентами буферных систем организма, ионы определяют их свойства - способность поддерживать рН на постоянном уровне (близко к нейтральной реакции), несмотря на то, что в процессе обмена веществ непрерывно образуются кислые и щелочные продукты.

Пример:

Анионы фосфорной кислоты (HPO 4 2 − и H 2 PO 4 −) создают фосфатную буферную систему млекопитающих, поддерживающую рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9 - 7,4.
Угольная кислота и ее анионы (H 2 CO 3 и CO 3 2 −) создают бикарбонатную буферную систему и поддерживают рН внеклеточной среды (плазмы крови) на уровне 7,4.

Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.).

Пример:

Ионы некоторых металлов (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов или активируют их.

Калий - обеспечивает функционирование клеточных мембран, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, влияет на активность и концентрацию магния.

Ионы Na + и K + способствуют проведению нервных импульсов и возбудимости клетки. Эти ионы входит также в состав натрий-калиевого насоса (активный транспорт) и создают трансмембранный потенциал клеток (обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны, что достигается за счет разности концентраций ионов Na + и K + : внутри клетки больше K + , снаружи больше Na +).

Ключевая роль в регуляции мышечного сокращения принадлежит ионам кальция (Ca 2 +). Миофибриллы обладают способностью взаимодействовать с АТФ и сокращаться лишь при наличии в среде определенных концентраций ионов кальция. Ионы кальция также необходимы для процесса свертывания крови.

Железо входит в состав гемоглобина крови.