Минеральные вещества и микроэлементы. Минеральные вещества. Роль в питании Содержание минеральных веществ в организме человека

Минеральные вещества в организме человека делятся на макро- и микроэлементы. К первым относятся кальций, фосфор, магний, натрий, хлор и сера. Основные микроэлементы, необходимые организму, - это , марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, и селен. Роль минеральных веществ в организме сложно переоценить – они выполняют множество важных функций, в том числе участвуют в процессе обмена веществ.

Польза и недостаток минеральных веществ в организме

Минеральные вещества в организме - это отдельные низкомолекулярные биологически значимые элементы, соли и ионы солей, которые поддерживают нормальное функционирование организма. Недостаток минеральных веществ в организме может привести к различным заболеваниям, а полное отсутствие ведет к гибели.

Польза минеральных веществ неоспорима - они участвуют во всех биохимических процессах, протекающих в организме, определяют состояние свертывающей системы крови и мышечные сокращения, являются необходимым компонентом всех органов и тканей. Эти элементы поступают в организм только с пищей и поэтому являются незаменимыми компонентами питания. Обмен минеральных веществ в организме точно уравновешивается количеством солей, выделяемых из организма главным образом с мочой и потом. Состав минеральных солей в клетках организма поддерживается с исключительным постоянством, и даже небольшие отклонения могут быть причиной плохого самочувствия. Содержание макро- и микроэлементов в организме человека должно быть сбалансировано.

Макроэлемент натрий в организме человека

Суточная потребность макроэлементов (натрий, калий, магний, фосфор) более 100 мг.

Основная функция минерального вещества натрий - передача нервного возбуждения, в сокращении мышц, в регуляции баланса жидкости в организме. Он содержится в обычной столовой соли и именно поэтому является причиной многочисленных споров. Этот макроэлемент в организме необходим для нормальной жизнедеятельности, и природой выработаны механизмы, сохраняющие натрий в условиях его дефицита. Вредная привычка подсаливать пищу вырабатывалась долгие годы, и еда без соли кажется невкусной. Так стоит ли отказываться от соли? Организму вполне достаточно того натрия, который содержится в натуральной пище.

Официально безопасным уровнем употребления соли считается 1 чайная ложка в сутки. Фактически большинство людей съедают натрия в 2-3 раза больше. Из солонки мы употребляем соли не более 0,5 чайной ложки, остальные 3/4 натрия получаем из готовых продуктов: хлеб, сыр, соленья, копчености, колбасы, консервы, соусы и т. д.

Природа не выработала механизмов, полностью защищающих организм от избытка соли. Когда мы съедаем соленое, нарушается ионное равновесие, и для снижения концентрации натрия нужна вода. При нехватке калия натрий задерживается, удерживая и выпитую воду. У здорового человека с нормально функционирующими почками при употреблении большого количества жидкости и соленой пищи организм может успешно справляться с избытком натрия и . Эти вещества просто выводятся потом, слезами, мочой, калом без последствий для организма.

• Овощи 0,002-0,06
• Фрукты 0,010-0,04
• Мясо 0,06-0,95
• Рыба 0,08-0,12
• Творог 0,04
• Молоко 0,05
• Хлеб пшеничный 0,48
• Хлеб ржаной 0,6
• Сыр 1
• Вареные колбасы 2-2,5
• П/к колбасы 3
• С/к колбасы 3,5

В небольших количествах макроэлемент натрий для организма человека не принесет вреда, но его избыток приводит к «букету» хронических расстройств. Если человек страдает гипертонической болезнью, то почки очень рано вовлекаются в патологический процесс и нарушается способность выведения натрия. Натрий и вода накапливаются в стенке кровеносных сосудов и тканях, при этом повышается тонус сосудов и усиливается их склонность к спазму, что ведет к повышению АД и увеличению нагрузки на сердце.

У некоторых людей имеется наследственная предрасположенность к нарушению выведения натрия почками, которая также может являться причиной развития гипертонии. Таких пациентов называют солечувствительными. Они сами часто наблюдают задержку жидкости в своем организме: отечность лица, конечностей, повышение АД, а иногда развитие гипертонического криза (часто при приеме соленой пищи).

Значение макроэлемента калий для организма

Содержание калия зависит от концентрации натрия в крови, причем за калиево-натриевым равновесием организм следит особенно чутко. Если натрий преобладает во внеклеточной жидкости, то калий присутствует в основном внутри клеток. Основными проявлениями дефицита калия в организме являются мышечная слабость, порой весьма сильная, быстрая утомляемость, учащенное сердцебиение. Недостаток калия приводит к нарушению сердечной деятельности и проводимости нервных путей.

Суточная потребность в калии - 2,5-4 г.

Содержание калия (г) в 100 г продуктов:

• Курага 2,0
• Отруби пшеничные 1,1
• Фасоль 1,1
• Соя 1,6
• Изюм 0,87
• Шпинат 0,77
• Грецкие орехи 0,69
• Картофель 0,57
• Шоколад 0,54

Причиной подобных недугов может стать не только дефицит калия, но и избыток натрия. Значение макроэлемента калий для организма заключается в защитном действии против нежелательного влияния избытка натрия и нормализации давления крови. Калий способствует выведению избыточной жидкости из организма и улучшению деятельности сердечной мышцы. Избыток калия выводится вместе с мочой, при этом удаляется и ненужный натрий. Если натрия в организме мало, то он вновь всасывается в почках и выводится только калий.

Продукты, богатые калием, можно есть без опасения, они пойдут только на пользу.

Роль макроэлемента кальций для организма

Основная роль макроэлемента кальций в организме человека - нормализация работы сердца, регулирование возбудимости нервных и мышечных клеток, участие в процессах свертывания крови. Кальций входит в состав костей и зубов, однако он является одним из самых трудноусвояемых элементов. Он плохо всасывается без ненасыщенных жиров, при кипячении переходит в неусвояемые формы, образует нерастворимые соединения с фосфатами и щавелевой кислотой.

Суточная потребность в кальции для взрослого - 0,8-1 г, детей - 1-1,2 г, беременных и кормящих матерей - до 2 г.

Содержание кальция (г) в 100 г продуктов:

• Молоко сухое 0,9
• Халва тахинная 0,8
• Сыр 0,7- 1,0
• Семена подсолнуха 0,4
• Соя 0,3
• Отруби пшеничные 0,2
• Финики 0,2
• Творог 0,15-0,18

Когда клетки организма не получают достаточно кальция из пищи, они начинают забирать его у костей. С возрастом кости становятся хрупкими, особенно это касается женщин в постменопаузе.

Лучшее усвоение кальция зависит от соотношения его с другими солями, особенно с фосфатами и магнием. Если вы принимаете витаминные комплексы с кальцием, то убедитесь, что получаете достаточно витамина D, без него организм не усваивает кальций.

Калий, кальций и магний играют важную роль в питании миокарда, поддержании сосудистого тонуса и регуляции биохимических процессов в организме.

Макроэлемент фосфор и его значение

Значение солей фосфора не ограничивается их участием в образовании костей. Они являются аккумуляторами энергии, которая используется при сокращении мышц, в биохимических процессах, протекающих в мозгу, печени и других органах.

Суточная потребность в фосфоре составляет 1 - 1,5 г. Норма потребления фосфора у людей, занятых тяжелым физическим трудом, и спортсменов может возрасти до 1,5-2 г.

Для правильного питания важно не только абсолютное количество фосфора, но и соотношение его с кальцием (2:3). При избытке фосфора может происходить выведение кальция из костей, при избытке кальция - развиваться мочекаменная болезнь.

Необходимое количество фосфора легко набирается почти из любой пищи, и недостаток фосфора встречается редко. Распределение фосфора регулируется витамином D.

Функция макроэлемента магний в организме человека

Магний обладает сосудорасширяющим и мочегонным действием. Обмен фосфора и солей магния тесно связаны. Недостаток в пище солей магния нарушает нормальную возбудимость и проводимость нервной системы, сокращение мышц.

Средняя суточная потребность взрослого человека в магнии - 400 мг/сут. При нормальном питании потребность организма в магнии, как правило, полностью обеспечивается.

Содержание магния (г) в 100 г продуктов:

• Отруби пшеничные 0,6
• Семя тыквы 0,5
• Соя 0,2
• Арбуз 0,23
• Арахис 0,18
• Овсянка 0,16
• Гречка 0,11
• Курага 0,1

«Магниевую диету» назначают при заболеваниях печени, желчного пузыря, артериальной гипертонии, ишемической болезни сердца.

При нехватке магния снижается аппетит, в более тяжелых случаях могут возникнуть даже судороги.

Железо – микроэлемент, необходимый организму человека

Суточная потребность микроэлементов в организме человека (железа, меди, йода, фтора, селена) - менее 100 мг.

Соединения железа являются необходимой составной частью большинства тканей организма. Они необходимы для образования новых эритроцитов (красных кровяных шариков, которые переносят кислород). Дисбаланс этого микроэлемента для организма губителен- он приводит к развитию железодефицитной анемии и других заболеваний.

Суточная потребность в содержании микроэлемента железо в организме - 12 мг.

• Семечки подсолнуха 0,061
• Халва тахинная 0,050
• Курага 0,024
• Яблоки 0,015
• Чернослив 0,013
• Печень свиная 0,012

Из фруктов и овощей железо усваивается на 80 %, а из животных продуктов и хлеба - на 25-40 %.

Роль и дефицит микроэлемента медь в организме

Дефицит микроэлемента медь в организме отрицательно сказывается на кроветворении, всасывании железа, нарушает менструальную функцию, усиливает предрасположенность к бронхиальной астме, аллергодерматозам. Повышенное содержание меди отмечается при острых и хронических воспалительных заболеваниях, заболеваниях почек, печени. Основная роль микроэлемента медь в организме человека - участие в синтезе эритроцитов и лейкоцитов.

Влияние микроэлемента йод на организм

Благоприятное влияние микроэлемента йод на организм сказывается при обмене веществ у больных атеросклерозом. Недостаток йода приводит к болезням щитовидной железы. Большое количество йода содержится в продуктах моря. Наиболее богаты йодом продукты моря: морская капуста, рыба, моллюски, крабы.

Содержание микроэлемента фтор в организме

Соли фтора входят в состав ткани зубов, особенно зубной эмали. Недостаток фтора ведет к увеличению заболеваемости кариесом. Обычно 1 л питьевой воды содержит от 1 до 1,5 мг фтора. Предельная допустимая концентрация солей фтора 1,5 мг/л. Содержание фтора в организме человека – около 2,6 г.

Нехватка микроэлемента селена в организме

При нехватке микроэлемента селен в организме могут возникать следующие изменения: снижение иммунитета, повышение склонности к воспалительным процессам, снижение функции печени, болезни кожи и волос, репродуктивная недостаточность.

Недостаток селена ускоряет развитие атеросклероза, .

Селен, способен защищать организм от вредного воздействия тяжелых металлов: ртути, мышьяка и кадмия, в меньшей мере - от свинца и таллия.

Как нейтрализовать свободные радикалы в организме

Свободные радикалы в организме представляют собой побочные продукты и являются нестабильными молекулами, которым для стабилизации необходим электрон. Это обуславливает их избыточную активность: свободный радикал ищет этот электрон везде, провоцируя химические реакции, причем многие из них могут вредить нашему организму, вызывая окисление некоторых важных веществ. Окисление в химии представляет собой реакцию, когда вещество теряет электроны. И в нашем случае эти электроны переходят к свободному радикалу. Он провоцирует эту реакцию, отбирая электроны у важных молекул - белков, жиров и ДНК, повреждая их. В норме эти процессы очень незначительны, так как выработка свободных радикалов обычно невысока. Под воздействием химических факторов (например, компонентов табачного дыма), при недостатке в меню овощей и фруктов, стрессе, гиподинамии количество свободных радикалов резко увеличивается.

Что же может нейтрализовать лишние свободные радикалы, которые образуются в нашем организме? Специальные соединения - антиоксиданты представляют собой подобие «мусорщиков», которые нейтрализуют свободные радикалы. Наиболее известные антиоксиданты - витамин А и каротины, . Их так и называют - АСЕ-витамины. Антиоксиданты участвуют в большом количестве биохимических реакций, многие из которых защищают наши сосуды и сердце.

Еще одним важным веществом, вернее, металлом, обладающим антиоксидантной активностью, является селен. Он участвует в окислительных процессах, предотвращает склерозирование артерий, играет важную роль в мужской репродукции и поддержании нормальной функции щитовидной железы.

Статья прочитана 28 535 раз(a).

Активно участвуют в биохимических процессах, обеспечивающих жизнедеятельность нашего организма.

Особенно они важны для осуществления передачи электрохимического сигнала в мышечных волокнах и нервных тканях.

Служат катализатором для биохимических реакций в организме и строительным материалом для скелета . В организме они не синтезируются, и их запасы невелики. Поэтому минеральные вещества должны регулярно поступать в организм вместе с пищей .

Их можно разделить на две группы: макроэлементы и микроэлементы. Суточная потребность в макроэлементах достаточно велика. Она измеряется миллиграммами и даже граммами. К таким веществам относятся кальций, железо, фосфор, хлорид натрия, магний, калий.

Микроэлементов организму ежедневно требуется на порядки меньше. Это цинк, марганец, йод , фтор. Все минеральные вещества в организме существуют в виде солей.

Кальций входит в состав костной и хрящевой ткани, там содержится до 98 процентов его запаса. Он же отвечает за нормальную проводимость в нервной и мышечной тканях. Соли кальция есть овощах и крупах. Но лучше всего кальций усваивается из молочных продуктов и яиц.

Человеку требуется около 900 миллиграммов кальция в день.

Калий обеспечивает нормальное функционирование сердечно-сосудистой системы. Для нормальной деятельности сердечной мышцы очень важно правильное соотношение калия и кальция в организме. При дисбалансе или отсутствии одного из элементов сердечная деятельность может нарушиться.

Суточная потребность в калии составляет 4 грамма . Больше всего его в картофеле, кабачках, кураге, изюме и черной смородине.

Фосфор входит в состав клеток организма. Особенно много его в костной и нервной тканях. Кроме того, он входит в состав аденозинтрифосфорной кислоты, которая участвует в сокращении мышц и в состав. Кроме того, фосфор активно участвует в углеводном, жировом и белковом обмене.

В сутки человеку требуется около 900 мг фосфора. Больше всего фосфора содержится в сыре, твороге, молоке, мясе, печени, рыбе и яйцах. Фосфор из продуктов животного происхождения усваивается лучше, чем из растительных: фасоли, гороха или зерновых.

Натрий , который содержится в поваренной соли , участвует в транспортировке веществ в клетки, а также помогает клеткам сохранять форму. Участвует в регуляции водного обмена, возбуждает аппетит.

Суточная потребность в поваренной соли составляет 10-15 г , в жарком климате она увеличивается, так как много соли теряется вместе с потом.

Магний непосредственно участвует в процессах обмена кальция и фосфора. Он находится в тканях и костях организма.

Усваивается в основном из продуктов растительного происхождения: зерновых, бобовых и картофеля. В сутки человеку надо около 400 миллиграммов магния.

Железо входит в состав гемоглобина — вещества, при помощи которого эритроциты транспортируют кислород к клеткам организма.

Каждый день в организм должно поступать около 15 миллиграммов железа. Это вещество есть в яичном желтке, мясе и птице, крупах, овощах и фруктах. Больше всего его в печени и черносливе. Из мясной пищи человеческий организм может усвоить четверть содержащегося там железа, а из овощей и круп — не более десяти процентов.

Фтор — один из элементов, которые формируют зубную эмаль . Его недостаток может приводить к заболеваниям зубов.

В сутки организму надо 2-3 миллиграмма фтора. Он есть в черном и зеленом чае, грецких орехах и морепродуктах .

Йод входит в состав гормонов щитовидной железы.

Достаточная доза этого вещества — 200 микрограммов . Много йода в морепродуктах, водорослях. В незначительных количествах он есть в овощах, молоке и сырых яйцах.

Медь участвует в кроветворении вместе с железом и витамином С, в синтезе некоторых ферментов и пигментов кожи, глаз и волос.

В сутки организму нужно около 2,5 миллиграммов меди. В больших количествах она содержится в говяжьей печени, хлебе, цельном зерне , морепродуктах, орехах и картофеле.

Цинк участвует в образовании более чем 80 ферментов и гормонов, способствует работе мышц.

Суточная потребность в цинке — около 15 миллиграммов . Больше всего цинка в мясе, птице, сырах, крупах, морепродуктах и грецких орехах .

Марганец способствует усвоению некоторых витаминов и минеральных веществ, участвует в регуляции углеводного и жирового обмена. При его участии выделяется инсулин — гормон поджелудочной железы.

Суточная доза этого элемента — от 2 до 10 миллиграммов . Марганец есть в крупах, орехах, овощах, фруктах и бобовых. Немало марганца в чае, какао и кофе.

Всего насчитывается около 30 разных микро- и макроэлементов, без которых нормальная работа всех систем организма может нарушиться. Весь набор этих полезных веществ можно получить, если включить в ежедневный рацион продукты самых разных категорий. Но, как правило, это очень трудно, поскольку калорийность пищи в таком случае существенно возрастет. К тому же многие продукты — сезонные, и не всегда есть в свободном доступе.

Общая характеристика минеральных веществ. Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры и углеводы. Однако без них жизнь человека невозможна.

Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессах жизнедеятельности человека, но особенно велика их роль в построении костной ткани. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организм*. - водно-солевом, кислотно-щелочном. Многие Ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Обычно их делят на две группы: макроэлементы (Са, Р, Мg, К, С1, S), содержащиеся в пище в относительно больших количествах, и микроэлементы (Fе, Zn, Сu, I, Р и др.), концентрация которых невелика.

Минеральные вещества а большинстве случаев составляют 0,7 - 1,5 % (в среднем I %) съедобной части пищевых продуктов. Исключением являются те продукты, в которые добавляют пищевую соль (чаще всего 1,5 - 3 %).

Макроэлементы. Кальций составляет (вместе с фтором) основу костной ткани, активизирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах. Потребность в кальции у взрослых людей около 800 мг в день.

Больше всего кальция содержится в молоке (120 мг %) и молочных продуктах (в сыре, например, около 1000 мг %). Почти 4/5 всей потребности в кальции удовлетворяется молочными продуктами. Обычно всасывается 10-40% пищевого кальция. В некоторых растительных продуктах содержится вещества, уменьшающие всасывание кальция. К их числу относятся фитиновые кислоты в злаковых и щавелевая кислота в щавеле и шпинате. В результате взаимодействия этих кислот с кальцием образуются нерастворимые фитаты и оксалаты кальция и всасывание и усвоение этого элемента затрудняется.

Фосфор - элемент, входящий в сослав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот. Кроме пластической роли соединения фосфора принимают участие в обмене энергии (АТФ и креатинфосфат являются аккумуляторами энергии, с их превращениями связаны мышечная и умственная деятельность, жизнеобеспеченность организма).

Потребность в фосфоре для взрослых - 1200 мг в день. Относительно много фосфора находится в рыбе (250 мг %), хлебе (200 мг %) и мясе (180 мг %). Еще больше фосфора содержится 8 фасоли (540 мг %), горохе (330 мг %), овсяной, перловой и ячневой крупах (320 - 350 мг %). В сырах его содержание составляет 500 - 600 мг %. Основное количество фосфора человек потребляет с молоком и хлебом. Обычно всасывается 50 - 90 % фосфора.

Для правильного питания важно не только абсолютное содержание фосфора, но и соотношение его с кальцием. Оптимальным для взрослых считается соотношение кальция и фосфора, равное 1:1,5. При избытке фосфора может происходить выведение кальция из костей, при избытке кальция развивается мочекаменная болезнь.

Магний - элемент, участвующий в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене. Потребность в магнии для взрослых - 400 мг в день. Почти половина этой нормы удовлетворяется хлебом и крупяными изделиями. В хлебе содержится 85 -90 мг % магния, в овсяной крупе - 116, ячневой - 96, фасоли - 103 мг %. Из других источников питания следует отметить орехи-(170-230 мг % магния) и большинство овощей (10-40 мг %).

При нормальном питании организм человека, как правило, полностью обеспечивается магнием. В некоторых важных процессах магний выступает как антагонист кальция, избыток магния ухудшает усвояемость кальция. Однако подобное наблюдается редко.

Натрий - важный межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в создании необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена (ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, что задерживает воду в организме), активации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани.

Потребность в натрии невелика - около 1 г в день. Однако потребность в натрии существенно возрастает (почти в 2 раза) при сильном потоотделении. Вместе с тем установлена прямая зависимость между избыточным потреблением натрия к гипертонией. Избыточное потребление поваренной соли перегружает почки и сердце. В результате отекают ноги и лицо. Для большинства людей совершенно безвредно до 4 г натрия в день.

Калий - внутриклеточный (катион) элемент, регулирующий кислотно-щелочное равновесие крови. Он участвует в передаче нервных импульсов, активирует работу ряда ферментов. Считают, что калий обладает защитными свойствами против нежелательного действия избытка натрия и нормализует давление крови. По этой причине в некоторых странах предложено выпускать поваренную соль с добавлением хлорида калия.

В большинстве пищевых продуктов содержание калия колеблется в пределах 150 - 170 мг %. Заметно больше его в бобовых.

Ежедневная потребность взрослого человека в калии - 2500-50000 мг - удовлетворяется обычным рационом в основном за счет картофеля.

Хлор - элемент, участвующий в образовании желудочного сока, формировании плазмы, он активирует ряд ферментов.

Естественное содержание хлора в пищевых продуктах колеблется в пределах от 2 - 160 мг %. Основное его количество (до 90 %) взрослые получают с поваренной солью.

Потребность человека в хлоре - около 2г в день - с избытком удовлетворяется обычным рационом, содержащим 7 - 10 г хлора.

Сера - элемент, значение которого в питании определяется в первую очередь тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также в состав некоторых гормонов и витаминов. Содержание серы обычно пропорционально содержанию белков в пищевых продуктах, поэтому ее больше в продуктах животного происхождения. Потребность человека в сере (около 1 г в день) удовлетворяется обычным суточным рационом.

Микроэлементы. Железо - элемент, участвующий в образовании гемоглобина и некоторых ферментов. Содержание железа в пищевых продуктах колеблется в пределах 70 - 4000 мкг %. Особенно много железа в печени, почках и бобовых (6000 -20000 мкг %).

Потребность взрослого человека в железе 14 мг в день, она с избытком удовлетворяется обычным рационом. Однако существуют продукты черезмерное потребление которых ухудшает усвояемость железа. Например, хлебобулочные изделия из пшеничной муки тонкого помола богаты фосфатами и фитином, которые образуют с железом труднорастворимые соли и снижают его усвояемость организмом. Чай также снижает усвояемость железа из-за связывания его с дубильными веществами в труднорасщепляемый комплекс.

Цинк - элемент, значение которого определяется тем, что он входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводородном обмене, и многих важных ферментов. Недостаточность цинка у детей задерживает рост и половое развитие.

Иод является необходимым элементом, участвующим в образовании гормона тироксина. Потребность в йоде колеблется в пределах 100 - 150 мкг в день. При недостатке йода в крови наблюдается увеличение щитовидной железы – простой зоб. Особенно чувствительны к недостатку йода дети школьного возраста. Содержание иода обычно в пищевых продуктах невелико (4-15 мкг %). Однако в морской рыбе его содержится около 50 мкг %, в печени трески до-800, а в морской капусте в зависимости от вида и сроков сбора - от 50 до 70000 мкг %. Однако при длительном хранении или тепловой обработке пищи значительная часть иода (от 20 до 60 %) теряется.

Развитие зоба легко предупредить используя поваренную соль обогащенную иодидом калия (К1 25 мг на 1кг соли).

Фтор - элемент, при недостатке которого развивается кариес (разрушается зубная эмаль). Потребность в нем взрослого человека 3 мг в день.

В пищевых продуктах фтора обычно содержится мало. Исключение составляют морская рыба и чай.

В районах, где фтора в воде мало (меньше 0,5 мг/дм), производят фторирование воды. Однако избыточное потребление фтора также нежелательно, так как он вызывает флуороз (пятнистость эмали зубов).

Что касается других микроэлементов, например мели, никеля, хрома, марганца, молибдена, ванадия, селена, бора и т.д., то потребность в них организма человека окончательно не установлена. Возможно, она очень низка и полностью удовлетворяется обычным рационом. Во всяком случае, у людей пока не обнаружено неблагоприятных явлений, связанных с недостатком этих микроэлементов. Однако избыток этих микроэлементов, который может возникнуть в результате загрязнения при приготовлении пищи или при выращивании растительных продуктов на почвах, обогащенных некоторыми микроэлементами, может вызвать токсические явления. Поэтому во многих странах, в том числе и в России, содержание этих элементов в пищевых продуктах ограничивается. Особенно строго ограничивается содержание таких высокотоксичных элементов, как ртуть, кадмий, свинец и мышьяк. Медь, цинк, железо и олово в избыточных количествах также вредны для здоровья.

Изменения минеральных веществ, происходящие при технологической обработке сырья и продуктов.

При переработке пищевого сырья, как правило, происходит уменьшение минеральных веществ, кроме добавления пищевой соли. В растительных продуктах они уходят с отходами. Так, содержание ряда макро- и особенно микроэлементов при получении крупы и муки при переработке зерна снижается, так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне. При зачистке овощей теряется от 10 до 30 % минеральных веществ. Если их подвергают тепловой обработке, то теряется еще от 5 до 30 %.

При тепловой кулинарной обработке в зависимости от технологии (варка, жарка, тушение) мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ.

В процессе технологии за счет недостаточного качественного оборудования может переходить в конечный продукт некоторое количество микроэлементов. Так, при изготовлении хлеба при тестоприготовлении за счет оборудования содержание железа может увеличиваться на 30%. При хранении консервов в жестяных сборных банках с некачественно выполненным припоем или при нарушении защитного лакового слоя в продукт могут переходить такие высокотоксичные элементы, как свинец, кадмий, а также олово.

Следует учесть, что содержание в продуктах железа и меди даже в небольших концентрациях, лежащие ниже ПДК. может вызвать нежелательное окисление продукта. Их каталитические окислительные способности особенно ярко проявляются в отношении жиров и жиросодержащих продуктов.

При хранении напитков в присутствии железа выше 5мг/л и меди 1мл/л при определенных условиях часто могут возникнуть помутнения.

Минерализация пищевых продуктов. При изготовлении пищевых продуктов иногда требуется корректировка минерального состава исходного сырья. В ряде стран широко практикуется его обогащение различными минеральными добавками, например, обогащение муки солями кальция и железа.

Для обогащения хлеба минеральными веществами используют молочные продукты, добавки пищевого мела, лактата, глюконата кальция и другие источники кальция. Минерализация хлеба способствует увеличению его физиологической ценности.

В настоящее время созданы новые виды круп с введением обогатителей (животного и растительного происхождения), что дает возможность повысить в готовом продукте содержание необходимых компонентов, в том числе и микроэлементов.

Для восполнения минеральных веществ используются различные виды нетрадиционных видов сырья. Предложены, например, белковые концентраты из жмыха томатов, семян кукурузы, шрота льна. Они богаты кальцием, фосфором, железом, медью, марганцем.

Широко используются фосфорнокислые соли для минерализации пищевых продуктов при организации специального питания для спортсменов. Фосфорсодержащие соединения играют важную физиологическую роль.

Разработаны пищевые продукты с использованием многочисленных композиции, заменяющих хлорид натрия для питания лиц, склонных к гипертонии.

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.

Процессы всасывания, усвоения, распределения, превращения и выделения из организма неорганических соединений составляют в совокупности минеральный обмен. Минеральные вещества в составе биологических жидкостей играют основную роль в создании внутренней среды организма с постоянными физико-химическими свойствами.

Минеральных веществ в организме всасываются в пищеварительном тракте и поступают в кровь и лимфу. Ионы кальция, железа, кобальта, цинка в процессе или после всасывания соединяются со специфическими белками плазмы крови и тканей. Например, ионы кальция соединяются с кальцийсвязывающим белком эпителия слизистой оболочки кишечника; железо соединяется с белком апоферритином в тех же клетках, а затем транспортируется кровью в составе белка трансферритина; 95% меди входят в состав белка крови церулоплазмина.

Избыток минеральных веществ выводится через почки (ионы натрия, гидрокарбоната, хлора, йода), а также через кишечник (ионы кальция, железа, меди).

Основными источниками минеральных веществ являются пищевые продукты: мясо, молоко, черный хлеб, бобовые, овощи. Соли должны составлять около 4% сухой массы пищи.

Суточная потребность в минеральных веществах варьирует у человека от нескольких микрограммов до нескольких граммов в сутки.

Наиболее важное значение для организма имеют натрий, калий, хлор, кальций, магний, фосфор, железо, йод, фтор.

Основные функции минеральных веществ.

1). Играют роль кофакторов в энзиматических реакциях. Так, многие ионы образуют комплексы с белками, в том числе ферментами. Последние для полного проявления своей каталитической активности нуждаются в присутствии минеральных кофакторов – ионов калия, кальция, натрия, магния, железа. Ионы железа, меди и особенно магния необходимы для активации ферментов, связанных с переносом и высвобождением энергии, транспорта и связывания кислорода.

2). Принимают участие в поддержание осмотического давления и кислотно-основного равновесия (фосфатный и гидрокарбонатный буферы).

3). Обеспечивают процессы свертывания крови,

4). Создают мембранный потенциал и потенциал действия возбудимых клеток

5). Минеральные вещества входят в структуры самых различных органов тела. Неорганические вещества могут иметь в организме форму нерастворимых соединений (например, в костной и хрящевой тканях).

6). Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях и др.

Большую роль в минеральном обмене играют ионы натрия и калия. Эти катионы определяют величину рН, осмотическое давление, объем жидкостей тела. Они участвуют в формировании биоэлектрических потенциалов, в транспорте аминокислот, сахаров и ионов через мембрану клеток. Натрий составляет 93% всех катионов плазмы крови, его концентрация в плазме крови равна 135-145 ммоль/л. Калий – в основном внутриклеточный катион, в плазме крови его концентрация равна 3,3-4,9 ммоль/л.

В организме здорового человека массой тела около 70 кг содержится 150-170 г натрия. Из них 25-30% входят в состав костей и непосредственного участия в метаболизме не принимают. Около 70% общего натрия в организме составляет собственно обменный натрий.

Дневной пищевой рацион жителей цивилизованных стран содержит в среднем 10-12 г хлорида натрия, однако истинная потребность человека в нем значительно ниже и приближается к 4-7 г. Это количество хлорида натрия содержится в обычной пище, что ста­вит под сомнение необходимость ее дополнительного подсаливания.

Избыточный прием поваренной соли может приводить к увеличению объемов жидкостей тела, повышению нагрузки на сердце и почки. Увеличение в этих условиях проникновения натрия, а с ним и воды в межклеточные промежутки тканей стенки кровеносных сосудов способствует их набуханию и утолщению, а также сужению просвета сосудов.

Постоянство содержания ионов натрия и калия в плазме крови поддерживается в основном почками. При снижении концентра­ции натрия и увеличении калия повышается реабсорбция натрия и снижается реабсорбция калия, а также растет секреция калия в почечных канальцах под влиянием минералокортикоида коры надпочечников альдостерона.

В организме здорового человека массой 70 кг содержится 45-35 ммоль/кг калия. Из них всего 50-60 ммоль находятся во внеклеточном пространстве, а остальной калий сосредоточен в клетках. Таким образом, калий является основным внутриклеточным катионом. С возрастом общее содержание калия в организме уменьшается.

Суточное потребление калия составляет 60-100 ммоль; почти столько же выводится почками и лишь немного (2%) – с каловыми массами.

Физиологическая роль калия заключается в его участии во всех видах обмена веществ, в синтезе АТФ и поэтому он влияет на сократимость. Недостаток его вызывает атонию скелетных мышц, умеренный избыток – повышение тонуса, а очень высокое содержание парализует мышечное волокно. Калий вызывает расширение сосудов. Также он участвует в синтезе ацетилхолина, в разрушении холинэстеразы и, следовательно, влияет на синаптическую передачу возбуждения. Вместе с другими ионами он обеспечивает клетке способность к возбуждению.

Хлор является вторым после натрия внеклеточным анионом. Его концентрация во внеклеточной жидкости и плазме составляет 103-110 ммоль/л. Общее содержание хлора в организме около 30 ммоль/кг. Значительное количество хлора обнаружено только в клетках слизистой оболочки желудка. Именно он является резервом для синтеза соляной кислоты желудочного сока, соединяясь с ионами водорода, которые извлекаются из крови клетками слизистой оболочки и выводятся в просвет желудка.

Нормальное содержание кальция в плазме 2,1-2,6 ммоль/л. Из них 50% связаны с белками плазмы (особенно альбуминами), 10% входят в состав растворимых комплексов, 40% находятся в свободной ионизирован­ной форме, которая с клинической точки зрения представляет наибольший интерес.

Физиологически активными являются только свободные ионы Са 2+ , поэтому регуляция обмена направлена на поддержание постоянства концентрации в плазме не общего кальция, а только его физиологически активной фракции.

Наибольшей функциональной активностью обладают ионы кальция, связанные с ионом фосфора. Кальций принимает активное участие в процессах возбуждения, синаптической передачи, мышечного сокращения, сердечной деятельности, участвует в окислительном фосфорилировании углеводов и жиров, в свертывании крови, влияет на проницаемость клеточных мембран, формирует структурную основу костного скелета. Значительная часть внутриклеточного кальция находится в эндоплазматической сети (Т-цистерны).

Главная роль в регуляции равновесия между кальцием плазмы и кальцием костей принадлежит гормону околощитовидных желез (паратирин).

При употреблении пищи, содержащей значительное количество каль­ция, большая его часть выделяется через кишечник в результате осаждения в основной кишечной среде в виде нерастворимых соединений.

Фосфор поступает в организм главным образом с молочными, мясными, рыбными и зернобобовыми продуктами. Его концентрация в сыворотке крови равна 0,81-1,45 ммоль/л. Суточная потребность в фосфоре составляет примерно 1,2 г, у беременных и кормящих женщин – до 1,6-1,8 г. Фосфор является анионом внутриклеточной жидкости, макроэргических соединений, коферментов тканевого дыхания и гликолиза. Нерастворимые фосфаты кальция составляют основную часть минерального компонента костей, придавая им прочность и твердость. Соли фосфорной кислоты и ее эфиров являются компонентами буферных систем поддержания кислотно-основного состояния тканей.

Железонеобходимо для транспорта кислорода и для окислительных реак­ций, так как оно входит в состав гемоглобина и цитохромов митохондрий. Его концентрация в крови в комплексе с транспортным белком трансферрином в норме равна 1,0-1,5 мг/л. Суточная потребность в железе для мужчин соответствует 10 мг, для женщин де­тородного возраста в связи с менструальны­ми кровопотерями эта величина значительно больше и приближается к 18 мг. Для бере­менных и кормящих женщин в связи с по­требностями детского организма этот па­раметр приближается соответственно к 33 и 38 мг. Железо содержится в мясе, печени, зернобобовых продуктах, гречневой и пшенной крупах. Недостаточность поступления железа в организм встречается часто. Так, у 10-30% женщин детородного возраста выявляется железодефицитная анемия.

Йод представляет собой единственный из известных микроэлементов, участвующих в построении молекул гормонов. Источниками йода являются морские растения и морская рыба, мясо и молочные продукты. Концентрация йода в плазме крови равна 10-15 мкг/л. Суточная потребность составляет 100-150 мкг, для беременных и кормящих женщин – 180-200 мкг. До 90% циркулирующего в крови органического йода приходится на долю тироксина и трийодтиронина. Недостаточное поступление в организм йода может быть причиной нарушения функций щитовидной железы.

Фторобеспечивает защиту зубов от карие­са. Суточная потребность во фторе равна 0,5-1,0 мг. Он поступает в организм с питьевой водой, рыбой, орехами, печенью, мясом, продуктами из овса. Предполагают, что он блокирует микро­элементы, необходимые для активации бактериальных ферментов. Фтор стимулирует кроветворение, реакции иммунитета, предуп­реждает развитие старческого остеопороза.

Магний – внутриклеточный катион (Mg 2+), содержащийся в организме в количестве 30 ммоль/кг массы тела. Кон­центрация магния в плазме крови равна 0,65-1,10 ммоль/л. Суточная потребность в нем – около 0,4 г. Магний является катализатором многих внутриклеточных процессов, особенно свя­занных с углеводным обменом. Он снижает возбудимость нервной системы и сокра­тительную активность скелетных мышц, спо­собствует расширению кровеносных сосудов, уменьшению частоты сокращений сердца и снижению артериального давления.