Характеристика минеральных веществ – 29.Роль минеральных элементов в жизнедеятельности организма. Классификация минеральных элементов. Макроэлементы (Са, р, к, Mg) и их роль в питании, потребность, источники.

Содержание

Минеральные вещества, их роль и значение в питании человека.

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).

Таблица 1 Содержание Са и Р в некоторых продуктах питания, в мг%

Продукты	Са	Р	Соотношение Са:Р
Хлеб ржаной	32	180	1:5,6
Хлеб пшеничный	27	194	1:7,2
Крупа гречневая	39	226	1:5,8
Крупа овсяная	69	392	1:5,7
Пшено	30	186	1:6,2
Картофель	10	35	1:3,5
Томаты	10	23	1:2,3
Капуста	43	28	1:0,65
Молоко свежее	115	87	1:0,75
Творог	306	235	1:0,77
Сыр	885	650	1:0,73
Молоко сгущенное	307	219	1:0,71
Говядина	10	188	1:18,8
Свинина	8	170	1:21,2
Куры	15	201	1:13,4
Яйца куриные	55	215	1:3,9
Консервы рыбные в томатном соусе	450	290	1:0,64
Консервы трески в масле	462	292	1:0,63
Консервы шпрот в масле	246	348	1:1,41

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

Соя 220- 240

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.

29.Роль минеральных элементов в жизнедеятельности организма. Классификация минеральных элементов. Макроэлементы (Са, р, к, Mg) и их роль в питании, потребность, источники.

Минеральные вещества играют исключительно важную роль в жизни живых организмов. Наряду с органическими веществами минералы входят в состав органов и тканей, а также участвуют в процессе обмена веществ.

Все минеральные вещества, исходя от их количественного содержания в организме человека, принято разделять на несколько подгрупп: макроэлементы, микроэлементы и ультраэлементы.

Макроэлементы представляют собой группу неорганических химических веществ, присутствующих в организме в значительных количествах (от нескольких десятков граммов до нескольких килограммов). К группе макроэлементов относятся натрий, калий, кальций, фосфор и др.

Микроэлементы встречаются в организме в гораздо меньших количествах (от нескольких граммов до десятых долей грамма и менее). К таким веществам относятся: железо, марганец, медь, цинк, кобальт, молибден, кремний, фтор, йод и др.

Ультрамикроэлементы, содержатся в организме в исключительно малых количествах (золото, уран, ртуть и др.).

Роль минеральных веществ в организме

Минеральные (неорганические) вещества входящие в структуру организма выполняют множество важных функций. Многие макро и микроэлементы являются кофакторами ферментов и витаминов. Это значит, что без молекул минеральных веществ витамины и ферменты неактивны и не могут катализировать биохимические реакции (основная роль ферментов и витаминов). Активация ферментов происходит посредством присоединения к их молекулам атомов неорганических (минеральных) веществ, при этом присоединенный атом неорганического вещества становится активным центром всего ферментативного комплекса.

Вся совокупность макро и микроэлементов обеспечивает процессы роста и развития организма. Минеральные вещества играют важную роль в регуляции иммунных процессов, поддерживают целостность клеточных мембран, обеспечивают дыхание тканей.

Поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма, предусматривает в первую очередь поддержание качественного и количественного содержания минеральных веществ в тканях органах на физиологическом уровне. Даже небольшие отклонения от нормы могут повлечь самые тяжелые последствия для здоровья организма.

Источники минеральных веществ

Основным источником минеральных веществ для человека, является потребляемая вода и пища. Одни минеральные элементы распространены повсеместно, а другие встречаются реже, и в меньших количествах. В наши дни, при условии нарушенной экологии, лучшим источником могут быть БАД (биологически активные добавки) и очищенная минерализованная вода.

Различные пищевые продукты содержат различное количество минеральных веществ. Так, например, в коровьем молоке и молочных продуктах содержится более 20 различных минералов, среди них наиболее важными являются железо, марганец, фтор, цинк, йод. Мясо и мясные продукты содержат такие микроэлементы как серебро, титан, медь, цинк, а морские продукты – йод, фтор, никель.

Заболевания, вызванные недостачей минеральных веществ чаще всего встречаются в определенных регионах земного шара, где в силу геологических особенностей природная концентрация того или иного микроэлемента ниже чем в других районах. Хорошо известны так называемые эндемические зоны йододефицита, в которых часто встречается такое заболевание как Зоб – следствие недостатка йода.

Однако, гораздо чаще дефицит минеральных веществ в организме встречается из-за неправильного (несбалансированного) питания, а также в определенные периоды жизни и при некоторых физиологических и патологических состояниях, когда потребность в минеральных веществах возрастает (период роста у детей, беременность, кормления грудью, различные острые и хронические заболевания, менопауза и пр.).

Калий – является основным ионом внутриклеточной среды. Его концентрация в крови во много раз меньше чем внутри клеток. Этот факт является очень важным для нормального функционирования клеток организма. Подобно натрию, калий участвует в регуляции электрической деятельности органов и тканей.

Основным источником калия для человека являются свежие овощи и фрукты.

Кальций. Общая масса кальция в организме взрослого человека составляет примерно 4 килограмма. Причем основная его часть сконцентрирована в костной ткани. Соли кальция и фосфорной кислоты являются минеральной основой костей. Помимо минералов, кости содержат и некоторое количество белков, образующих своеобразную сеть на которой осаждаются минеральные соли. Белки придают костям гибкость и упругость, а минеральные соли – твердость и жесткость. Несколько граммов кальция содержится в различных органах и тканях. Здесь кальций играет роль регулятора внутриклеточных процессов. Так, например, кальций участвует в механизмах передачи нервного импульса от одной нервной клетки к другой, участвует в механизме сокращения мышц и сердца и пр.

Основным источником кальция для человека являются продукты животного происхождения. Особенно богаты кальцием молочные продукты.

Фосфор (Р) — внутриклеточный фермент. Элемент фосфор необходимый для нормального функционирования центральной нервной системы.

Биологическое значение фосфора

Соединения фосфора присутствуют в каждой клеточке тела и участвует практически во всех физиологических химических реакциях. В организм человека фосфор Р поступает с пищей. Фосфор содержится в следующих продуктах питания: в рыбе, мясе, птице, неочищенных зернах, яйцах, орехах, семечках.

Для правильного функционирования фосфора важно достаточное количество кальция и витамина D в организме. Соотношение Са (кальция) и фосфора (Р) должно быть два к одному. Переизбыток железа, алюминия и магния делает влияние фосфора неэффективным.

Магний (Мg, Magnesium) — активный внутриклеточный элемент, входит в состав ряда ферментов. Также магний содержится в эритроцитах, мыщцах, печени и других органах и тканях. Элемент магний наиболее необходим для функционирования сердца, нервной и мышечной ткани. Многие процессы жизнедеятельности организма зависят от содержания магния.

Рекомендуемая Дневная Норма Потребления (РДНП) магния для взрослых — 300 — 400 мг. Суточная норма употребления магния беременным и кормящим женщинам должна увеличиваться в несколько раз.

Магний в продуктах содержится в лимонах, грейпфрутах, фигах, орехах, семенах, темно-зеленых овощах, яблоках. Магний из продуктов может не усваиваться при приеме алкоголя или мочегонных средств, оральных контрацептивов и эстрогенов.

2.5 Минеральные вещества и их значение в питании

Минеральные вещества — неорганические соединения, на долю которых приходится около 5% массы тела. Минеральные вещества в первую очередь служат структурными компонентами зубов, мышц, клеток крови и костей. Они необходимы для мышечного сокращения, свертывания крови, синтеза белков и проницаемости клеточной мембраны.

Организм не способен вырабатывать минеральные вещества самостоятельно, поэтому он вынужден получать их с пищей. Многие минеральные вещества растворимы в воде и поэтому легко выводятся из организма с мочой. Минеральные вещества подразделяются на два класса: макроэлементы (кальций, фосфор, калий, сера, натрий, хлор, магний), требующиеся организму в большем количестве; микроэлементы (железо, марганец, медь, йод, кобальт, цинк и фтор), требующиеся организму в микродозах.

Магний. Магний необходим для нормального протекания биосинтеза белков и обмена углеводов в организме. Он обладает успокаивающим, сосудорасширяющим, желчегонным и мочегонным действием, повышает двигательную активность кишечника. Суточная потребность взрослого человека в магнии составляет 350-500 мг. Она возрастает при беременности и кормлении грудью. Недостаточность магния приводит к задержке роста, нарушению усвоения пищи, апатии, депрессии, мышечной слабости, судорожным состояниям. Длительный дефицит вызывает усиленное отложение солей кальция в стенках артериальных сосудов, сердце, почках. По данным ряда исследователей, недостаток магния является одной из причин повышенной частоты сердечно-сосудистых заболеваний в географических районах с мягкой водой. Магниевую диету назначают больным с гипертонической болезнью. Магнием богаты продукты растительного происхождения, особенно пшеничные отруби, крупы, соевая мука, грецкие орехи, бобовые, курага, белокочанная капуста и др.

Калий. Калий совместно с натрием и хлором принимает участие в поддержании осмотического равновесия в организме, обеспечивает процессы возбуждения и торможения в нервной системе, сокращения мышц, в том числе и сердечной мышцы. Калий способствует выведению из организма натрия и воды, что важно при устранении отеков. Суточная потребность взрослого человека в нем составляет 2-4 г. Калиевая диета включает продукты богатые калием с низким содержанием натрия (в соотношении примерно 10:1). Она применяется в медицинских учреждениях при гипертонической болезни, нарушении кровообращения. Больше всего калия в сушеных абрикосах, изюме, апельсинах, мандаринах, картофеле, грецких и лесных орехах, морской капусте, бобовых.

Кальций. Наряду с фосфором кальций является основным минеральным компонентом костей и зубов. В них сосредоточено до 99% всего кальция организма. Кроме этого он участвует в процессах свертываемости крови, поддержании осмотического равновесия внутренней среды организма, нормальной проницаемости стенок сосудов, возбудимости нервной системы и сердечной мышцы, он необходим для нормальной сократимости мышц, активации ряда ферментов и гормонов. Снижение уровня кальция ведет к нарушению минерализации костей, снижению мышечного тонуса, судорогам. Гиперкальциемия вызывает нарушение сердечной деятельности, отложение этого минерала в стенках сосудов, канальцах почек и в других внутренних органах, что ведет к необратимым расстройствам их функций. Рацион взрослого здорового человека должен содержать 0,8-1 г кальция. Потребность в нем возрастает при беременности, кормлении грудью, лечении переломов. Высоким содержанием кальция отличается молоко, творог, сыры, зеленый лук, петрушка, фасоль, соя, урюк и курага, яблоки, яичный желток. Кальций относится к трудно усвояемым элементам. Его всасывание возможно только при воздействии желчных кислот. Так как при избытке жиров возникает конкуренция за эти кислоты, жирная пища нарушает процесс усвоения этого макроэлемента организмом. Всасываемость кальция затрудняется также некоторыми кислотами, содержащимися в отрубях, ржаном хлебе, щавеле, какао, а также пищей, богатой магнием.

Натрий. Натрий поставляется в организм человека в основном с поваренной солью. По официальным данным суточная его норма составляет 4-6 г (примерно 10-15 г соли), но существует и мнение, что эти нормативы сильно завышены и требуют пересмотра. Потребность в натрии возрастает при обильном потоотделении, перегревании, частых рвотах и поносах. Натрий играет основную роль в поддержании постоянства осмотического давления и объема жидкости в организме. Он обеспечивает более чем на 30% щелочные резервы плазмы крови, принимает участие в образовании желудочного сока, активирует ряд ферментов слюнных желез и поджелудочной железы, регулирует выделение почками продуктов обмена веществ, участвует в транспорте аминокислот, сахаров и калия в клетки. При избыточном потреблении натрия может наблюдаться задержка воды в организме, что осложняет деятельность сердца и у людей, предрасположенных к сердечно-сосудистым заболеваниям, способствует повышению артериального давления. Диету с пониженным содержанием соли рекомендуют людям с гипертонией, сердечной недостаточностью, заболеваниями почек.

Хлор. С поваренной солью в организм человека поступает и хлор. Суточная потребность в нем составляет примерно 5 г. Физиологическое значение этого элемента связано с его участием в регуляции водно-солевого обмена и осмотического давления в тканях и клетках. Хлор входит в состав соляной кислоты желудочного сока.

Фосфор. Подавляющая часть фосфора организма (до 80%) сосредоточена в костной ткани. Фосфолипиды служат основным структурным компонентом клеточных мембран. Фосфаты и их органические соединения принимают участие в процессах хранения и использования генетического материала, энергетическом обеспечении всех процессов жизнедеятельности. Суточная потребность в фосфоре для взрослого человека колеблется от 1000-1500 мг. Наиболее богаты этим компонентом молоко, творог, сыры, яичный желток, многие крупы (особенно рис), говядина и говяжья печень, почки.

Недостаток фосфора, связанный с нехваткой его в пище, практически не встречается. Но если дефицит возник, то у человека наблюдается размягчение костей, снижение умственной и физической работоспособности. Если уровень фосфора в пище превышает уровень кальция более, чем в два раза, то это способствует вымыванию кальция из костей и отложению его на стенках кровеносных сосудов, что приводит к их ломкости, а также в тканях почек. Избыточное потребление фосфора особенно опасно для детей первых месяцев жизни (обычно это случается при вскармливании младенцев коровьим молоком). Их почки не справляются с выведением фосфора и кальция, что может привести к образованию в них камней.

Сера. Сера — непременная составная часть некоторых аминокислот. Суточный рацион человека должен содержать 4-5 г серы. Для этого питание должно включать мясо, куриные яйца, овсяную и гречневую крупы, хлеб, молоко, сыры, бобовые и капусту.

Железо. Железо необходимо для процессов кроветворения. Около 55% его в организме входит в состав гемоглобина эритроцитов, примерно 24% — в состав миоглобина мышц, а 21% хранится про запас в печени и селезенке. Именно наличие железа обуславливает красный цвет крови и мышц. Железо входит также в состав некоторых белков, принимающих участие в переносе электронов по дыхательной цепи и в окислительно-восстановительных реакциях. При его недостатке развивается малокровие. Суточная потребность человека в железе составляет около 10 мг для мужчин и 18 мг для женщин. Богаты железом печень и почки, белые грибы, персики, абрикосы, яблоки, рожь, фасоль, горох, куриные яйца. Практически полностью в кишечнике человека всасывается железо, входящее в состав гемоглобина крови, миоглобина мышц мясной и рыбной пищи. Гораздо хуже усваивается железо из растительной пищи и куриных яиц. При смешанном пищевом рационе усвоение этого минерального вещества обычно не превышает 20%. Для усвоения железа необходимы витамины В12 и С.

Йод. Йод в довольно большом количестве содержится в морской капусте, кальмарах, креветках, морской рыбе. Есть он также в хлебобулочных изделиях, молочных продуктах. Суточная потребность в йоде для взрослого здорового человека составляет 0,1-0,2 мг. Есть места, где содержание йода заметно снижено в почве, воде, местных пищевых продуктах. Это вызывает развитие эндемического зоба, характеризующееся нарушением синтеза гормонов щитовидной железы, что сопровождается вялостью, сонливостью, апатией, нарушением обмена веществ. Для профилактики этого заболевания в питании населения этих мест используется иодированная поваренная соль. При значительном дефиците в рационе йода, меди, кобальта и марганца нарушается обмен витамина С, снижается количество эритроцитов крови.

Кобальт. При недостатке кобальта снижается аппетит, развивается малокровие и некоторые нарушения со стороны центральной нервной системы. Достоинством кобальта считается его способность угнетать дыхание клеток злокачественных опухолей, усиливать противомикробные свойства пенициллина. Больше всего кобальта содержит говядина, говяжья печень, виноград, редис, салат, огурец, репчатый лук. В сутки человек должен съедать 0,1-0,2 мг кобальта.

Медь. В настоящее время известно около 25 белков, в состав которых входит медь. Они необходимы для регулирования процессов снабжения клеток кислородом, образования гемоглобина и созревания эритроцитов, синтеза белков соединительной ткани. Медь способствует транспорту железа в костный мозг, повышению активности инсулина, более полной утилизации организмом белков и углеводов. Для этого необходимо ежедневное поступление с пищей 2-3 мг меди. Для этого необходимо употреблять в пищу горох и другие зеленые овощи, хлебобулочные изделия, рыбу, мясо и печень скота. Особенно много меди в печени. 1 литр питьевой воды содержит примерно 1 мг меди.

Никель. Никель участвует в процессах кроветворения, обмене жиров, обеспечении клеток кислородом. Он содержится в частности в мясе, овощах, рыбе, молоке.

Цинк. Цинк входит в состав ферментов, обеспечивающих течение окислительно-восстановительных реакций. При длительном недостатке цинка в пище замедляется рост, снижается функция половых желез и гипофиза, снижается иммунитет, замедляется заживление ран. Суточная потребность в цинке составляет 10-15 мг. Больше всего его в мясе птицы и скота, говяжьей печени, фасоли, горохе, кукурузе.

Марганец. Марганец необходим человеку для нормального роста, поддержания репродуктивной функции, образования соединительной ткани. Он участвует в регуляции углеводного и липидного обмена. Недостаточность марганца проявляется в виде снижения массы тела, понижения уровня холестерина в крови, сопровождается тошнотой и рвотой. Физиологическая потребность в марганце плохо изучена. Предположительная суточная потребность людей в нем составляет 2-5 мг. Чрезвычайно богаты марганцем кофе и чай. Много его в злаках, бобовых, орехах. Очистка злаковых приводит к прогрессирующему снижению содержания в них этого микроэлемента.

Хром. Хром в пищевых продуктах присутствует в виде неорганических солей, которые практически не усваиваются организмом, и комплексов с органическими соединениями, адсорбция которых в кишечнике идет значительно более интенсивно. Комплексы хрома с органическими соединениями иногда называют «фактором толерантности к глюкозе», так как он влияет на усвояемость организмом глюкозы и ее уровень в крови. Введение хрома пациентам способствует понижению уровня холестерина в крови. Предполагают, что в сутки в зависимости от его химической природы человек должен получать 50-200 мкг хрома. Наиболее высоким содержанием хорошо усвояемого хрома отличаются пекарские дрожжи, печень, пшеничная мука грубого помола.

Фтор. Фтор принимает участие в образовании костей и зубов. Суточная потребность в нем не установлена. Основным источником фтора является питьевая вода, содержащая обычно около 1 мг этого элемента на 1 л. Богата фтором рыба (особенно треска и сом), орехи и печень. В местности, где содержание фтора в питьевой воде ниже 0,5 мг/л, ее специально фторируют для профилактики кариеса зубов. Избыточное поступление в организм фтора вызывает развитие флюороза, которое проявляется крапчатостью зубной эмали.

Минеральные вещества в организме напрямую влияют на иммунитет, а именно на защитные функции всего организма. Микроэлементы активируют действия ферментов, гормонов, витаминов, а значит, принимают непосредственное участие в обмене веществ. Свертывание крови и кроветворение не может происходить без участия железа, меди, кальция и марганца. Без них не возможна нормальная функция нервной, пищеварительной и сердечнососудистой систем. Главное участие микроэлементов — регулировка водно-солевого обмена, поддержка осмотического давления в клетках и междуклеточных жидкостях, что жизненно необходимо для передвижения между ними продуктов обмена и питательных веществ.

Общая характеристика минеральных веществ | BookOnLime

Известно, что химический состав клетки определяется шестью основными элементами: углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера. Это макронутриенты, и иногда для их обозначения используют акроним CHNOPS – символы этих элементов в Периодической таблице Д.И. Менделеева. Преимущественно из этих элементов построены белки, жиры, углеводы, витамины. Но существует ряд других элементов, содержание которых в организме мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Принято считать, что элемент является жизненно необходимым, если его дефицит приводит к ухудшению функций организма, а его добавление до физиологического уровня восстанавливает; длительное отсутствие может привести к гибели организма.

По современным данным более 30 элементов считаются жизненно необходимыми. Чем меньше концентрация элемента в организме, тем труднее установить его биологическую роль. Согласно современным представлениям все элементы, исходя из суточной потребности для человека, делят на три группы. По этой классификации, если суточная потребность составляет более 200 мг, то это макроэлементы, если меньше, то микроэлементы и, наконец, если суточная потребность измеряется в микрограммовых количествах, то это ультрамикроэлементы или субмикроэлементы. К макроэлементам относят кальций, фосфор, калий, натрий, магний, хлор, серу; основные микроэлементы – железо, медь, цинк, кобальт, марганец, молибден, фтор, йод, бор, кремний; ультрамикроэлементы – селен, хром, олово, никель, вольфрам.

Макро- и микроэлементы выполняют ряд важнейших функций в организме. Вместе с водой минеральные вещества обеспечивают постоянство осмотического давления, кислотно-щелочной баланс, процессы всасывания, секреции, кроветворения, костеобразования, свертывания крови. Кроме того, без них невозможны функции мышечного сокращения, нервной проводимости, клеточного дыхания (окислительного фосфорилирования). Механизмы действия минеральных веществ в организме различны, но чаще всего они входят в состав ферментных систем. При этом надо иметь в виду, что в пище человека одновременно присутствует большое число микронутриентов (макро- и микроэлементов, витаминов, ПНЖК и других), и эффект воздействия на организм будет не простой суммой биологических эффектов отдельных микронутриентов, а результатом комплексного взаимодействия между ними.

Во внутренней среде организма возможны как антагонистические эффекты между микронутриентами, так и синергизм (положительное взаимодействие). Примеров тому множество: так железо и цинк отрицательно влияют на усвоение кальция, а магний и цинк препятствуют усвоению железа; цинк и медь мешают друг другу и т.д. Примеров положительного взаимодействия тоже много: витамины D и В6 положительно влияют на усвоение кальция, селен лучше работает в присутствии витамина Е, а железо – витамина В3. Все это говорит о сложности проблемы и необходимости учитывать эти эффекты.

Рацион современного человека дефицитен по некоторым макро- и микроэлементам. Среди наиболее дефицитных минеральных веществ выделяют кальций и железо, к избыточным относят – натрий и фосфор. Недостаток минеральных веществ в пищевом рационе связан в первую очередь с общим снижением энергетических затрат человека, а отсюда и количеством потребляемой пищи, при этом физиологическая потребность в них осталась на прежнем уровне.

Другой причиной дефицита считается низкая биодоступность макро- и микроэлементов (табл. 3.1) из-за присутствия в пищевых продуктах деминерализующих веществ (щавелевой кислоты, фитинов, пищевых волокон), которые подавляют усвоение кальция, железа, цинка и др., образуя с ними труднорастворимые соединения. Так, например, злаковые и бобовые богаты фитином, а щавель, и шпинат в значительных количествах содержат щавелевую кислоту. Общеизвестно, что суммарное всасывание кальция и магния из пищи составляет лишь треть от общего количества, а железа еще ниже. С другой стороны существуют данные, что большее усвоение при минимальной степени выведения кальция и магния наблюдается при потреблении их не с пищей, а с питьевой водой.

Таблица 3.3.1. Биодоступность минеральных веществ из пищевых источников

Наименование минеральных веществ	Биодоступность, %
Калий	90–95
Натрий	90–95
Хлор	95–100
Молибден	70–80 и меньше
Селен	50–80 (возможно меньше и больше)
Фосфор	60–70
Кальций	25–40
Цинк	20–40 и больше
Магний	30–35 и больше
Медь	1–30 и меньше
Железо	7–15
Марганец	3–5
Хром	0,5–1

Важной причиной дефицита макро- и микроэлементов является рафинация пищи и значительное снижение минеральных веществ при переработке пищевого сырья. В процессе технологической обработки зерна в производстве крупы и муки теряется значительная часть зольных элементов с отходами. Это связано с удалением оболочки и зародыша, как частей наиболее богатых макро- и микроэлементами, в сравнении с цельным зерном. Если среднее содержание минеральных веществ в злаковых составляет 1,7%, то в муке в зависимости от сорта на их долю приходится от 0,5% (в высшем сорте) до 1,5% (в обойной). Например, потери минеральных веществ при помоле пшеничного зерна составляют в процентах : кальция – 50, фосфора – 78, железа – 84, меди – 75, магния – 72, цинка – 71, хрома – 87, марганца – 71. Потери зольных элементов при очистке овощей достигают 10–30% и еще 5–30% теряется в процессе тепловой обработки. Основные потери макроэлементов (кальций и фосфор) при переработке мясного сырья и рыбы связаны с отделением мякоти от костей, тепловой обработкой и составляют от 25 до 50%.

Недостаточность в минеральных веществах напрямую связана с несбалансированностью питания, заболеваниями, связанными с нарушением процессов всасывания. Увеличение потребности в минеральных веществах наблюдается в условиях стрессового состояния или вредных привычек.

Минеральные вещества

Соли и ионы минеральных веществ обеспечивают процессы жизнедеятельности клетки. Свойства минеральных веществ:

Способность к диссоциации. Соли диссоциируют на анионы и катионы, которые поддерживают а) осмотическое давление, б) кислотно-основное равновесие (баланс) клетки, в) обеспечивают буферность (постоянную слабощелочную реакцию) в клетке – за счет дигидрофосфата H₂PO₄ и гидрофосфата HPO₄– фосфатный буфер. Вне клеток – бикарбонатная система H₂CO₃ и HCO_3.
Влияют на активность ферментов. Неорганические ионы являются кофакторами для ферментов, обеспечивая их активацию.
Из неорганического фосфата в процессе окислительного фосфорилирования образуется АТФ – вещество, в котором запасается энергия, обеспечивающая процессы жизнедеятельности клетки.
Ионы кальция обеспечивают скелет. В костях (внутренний скелет) они соединены с фосфатными и карбонатными ионами, образуя кристаллическую структуру, составляют раковину моллюсков (наружный скелет),
Катионы кальция входят в состав свертывающей системы крови.
Участвуют в создании мембранных потенциалов. Ионы калия, натрия, кальция обеспечивают раздражимость живых организмов.
Неионизированная форма железа, связанного с углеродом, содержится в гемоглобине, ферритине, цитохромах и других ферментах, обеспечивающих гомеостаз.
Без ионов магния невозможно образование углеводов в процессе фотосинтеза.

Органические элементы клетки.

Представлены белками, липидами, углеводами, нуклеиновыми кислотами.

Белки – нерегулярные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В клетках и тканях выделили 170 аминокислот. Из них 26 входят в состав белков. 6 из них – модифицированные формы, синтезируемые непосредственно в организме. 20 – традиционные универсальные аминокислоты. Из них 10 – заменимых, которые могут синтезироваться в организме животных и человека, а 10 – незаменимых, которые должны поступать с пищей. Растения могут синтезировать все аминокислоты.

Аминокислоты – амфотерные соединения, т.к. в молекуле присутствует одновременно и аминогруппа (основная) и карбоксильная (кислая) группа.

Аминокислоты классифицируются на:

Моноаминомонокарбоновые – гли, ала, вал, лей, иле. – Нейтральные.
Моноаминодикарбоновые – глу, асп. – Кислые.
Диаминомонокарбоновые – арг, лиз, оксилизин (оли). – основные.
Гидроксилсодержащие – тре, сер.
Серосодержащие – цис, мет, цистеин (цин).
Ароматические – фен, тир.
Гетероциклические – три, про, оксипролин (опр), гис.

Белки, входящие в состав различных органов и тканей, классифицируют по их конформации. Выделяют первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры белка.

Первичная структура – первичный белок, состоящий из цепочки аминокислот, соединенных между собой пептидной связью. Две соединенные аминокислоты называются дипептид, три – трипептид, небольшое число аминокислот (от 2 до 10) – олигопептид. Большое число –(больше 10) полипептид. Кроме пептидной, есть еще дисульфидная связь, которая формируется за счет двух остатков цистеина. Именно первичная структура белковой молекулы определяет свойства и пространственную конфигурацию белка.

Вторичная структура белка спиральная α или складчатая β (кератин), образована ионными, электростатическими, водородными связями.

Третичная структура белка формируется за счет гидрофобных и гидрофильных связей с образованием глобул. Гидрофобные боковые цепи группируются внутри глобулы. Третичная структура специфична для каждого белка.

Под влиянием высокой температуры третичная структура может нарушаться. Этот процесс называется денатурация белка. Белок утрачивает биологическую активность. Денатурация бывает обратимой и необратимой. В некоторых случаях третичная структура может восстановиться – происходит ренатурация белка.

Четвертичная структура белка представлена двумя или больше полипептидными цепями, (субъединицами), объединенными слабыми водородными или дисульфидными связями