- •И.С. Полянская
- •Глава 1 Нутрициологическая химия элементов и нутрициология
- •1.1 Лингвистическое обоснование названия науки «Нутрициологическая химия элементов»
- •1.1.1 Химия: происхождение и место среди других наук
- •1.1.2 Происхождение «элементов»
- •1.1.3 Происхождение «нутрициологии» и ее связь с другими науками
- •1.2 Иатрохимия Парацельса – колыбель нутрициологии
- •1.3 Взаимосвязь нутрициологии с современными науками
- •1.3.1 Диетология и нутрициология
- •1.3.2 Наука о питании и нутрициологическая химия элементов
- •Глава 2 Нутриционные s-элементы
- •2.1 Периодическая система, элементные классификации и место в них s-элементов
- •2.2 Общие свойства элементов I группы
- •2.3 Натрий и калий
- •2.3.1 Нутрициологическая функция к и Na
- •2.3.2 Элементы к и Na вокруг нас. Применение. Содержание в воде и продуктах питания
- •2.3.3 Нутрициологическая потребность в к и Na. Проявления дефицита и избытка. Синергисты и антагонисты усвоения
- •2.3.4 Оптимизация усвоения к и Na
- •2.3.5 Анализ нутриционного статуса в организме, определение к и Na в водах, продуктах, пищевых добавках
- •2.4 Общие свойства элементов II группы
- •2.5 Кальций
- •2.5.1 Нутрициологическая функция Са
- •2.5.2 Элемент Са вокруг нас. Применение. Содержание в воде и продуктах питания
- •2.5.3 Нутрициологическая потребность в Ca. Проявления дефицита и избытка
- •2.5.4 Оптимизация усвоения Сa. Синергисты и антагонисты усвоения
- •2.5.5 Роль кальция в структуре мицеллы казеина молока
- •2.5.6 Анализ нутриционного статуса в организме, определение элементов в водах, продуктах, пищевых добавках
- •2.6 Магний
- •2.6.1 Нутрициологическая функция элемента
- •2.6.2 Элемент Mg вокруг нас. Применение. Распространение в природе и продуктах питания
- •2.6.3 Нутрициологическая потребность в Mg. Проявления дефицита и избытка
- •2.6.4 Оптимизация усвоения Мg. Синергисты и антагонисты
- •2.6.5 Анализ нутриционного статуса в организме, определение элемента в водах, продуктах, пищевых добавках
- •Глава 3 Ценность продукта: пищевая, биологическая, иммунологическая, нутриционная
- •3.1 Развитие концепции функциональных продуктов питания
- •3.2 Функциональные продукты кальциевой группы
- •Глава 4 Магнитная обработка сырья, пищевых продуктов и воды; механизм влияния на s-элементы
- •4.1 Природные магниты и магнитная обработка биологических систем
- •4.2 Влияние магнитного поля на различные подсистемы молока
- •4.2.1 Магнитная восприимчивость водных растворов солей s-элементов
- •4.2.2 Влияние омагничивания на белковую систему молока
- •Заключение
- •Глоссарий
- •Список литературных источников
- •Глава 1 Нутрициологическая химия элементов и нутрициология 7
- •Глава 2 Нутриционные s-элементы 29
- •Глава 3 Ценность продукта: пищевая, биологическая, иммунологическая, нутриционная 81
- •Глава 4 Магнитная обработка сырья, пищевых продуктов и воды; механизм влияния на s-элементы 99
- •160555 Г. Вологда, c. Молочное, ул. Шмидта, 2
2.3 Натрий и калий
2.3.1 Нутрициологическая функция к и Na
Обеспечение нормального водно-электролитного функционирования клеток – главная нутрициологическая функция натрия и калия.
В комплексе натрий (снаружи клеток) и калий (внутри клеток) создают необходимый для нормальной деятельности клеток мембранный потенциал в силу разности своих концентраций внутри и снаружи клеток более чем в 15 раз. Для осуществления такого неравномерного распределения этих элементов требуется затрата энергии, т.к. перенос ионов через мембрану происходит против градиента их концентраций. Это реализуется с помощью калий-натриевого насоса, который за счет энергии гидролиза одной молекулы АТФ выводит три катиона натрия из клетки, а два катиона калия посылает внутрь клетки. Вследствие дисбаланса электрических зарядов внутренняя поверхность мембраны заряжается отрицательно, а внешняя – положительно.
Возникновение электрического потенциала на клеточной мембране, в свою очередь определяет возможность возникновения и проведения нервного импульса и других важных физиологических процессов в клетке.
Калий имеет существенное значение в поддержании автоматизма сокращения сердечной мышцы [290], способствуя ее расслаблению между сокращениями сердца. Калий также выполняет кофакторную функцию, активизируя ферменты, в частности пируваткиназу – ключевой момент метаболизма углеводов [86]. Кроме влияния на процессы образования углеводов, ионы калия активизируют синтез ряда белка на рибосомах и процессы гидратации/дегидратации углекислого газа [227].
Кроме электромембранной клеточной функции, ионы играют воднорегулирующую функцию: избыточное потребление натрия вызывает задержку жидкости в организме, а калия, напротив, способствуют ее выведению. 15 г поваренной соли задерживают в организме до двух литров жидкости.
Натрий играет важную роль при абсорбции в кишечнике не только воды, но и аминокислот, глюкозы, а также при их реабсорбции в почках. С натрием связаны также функции регуляции объема крови и артериального давления. Существенное влияние этих ионов на центральную нервную систему: избыток натрия в клетках коры головного мозга вызывает депрессию, избыток калия – возбуждение.
Благодаря устойчивости внешней структуры и низкой плотности положительного заряда на поверхности катионов натрия и калия их свободные атомные орбитали внешнего уровня не могут эффективно взаимодействовать с неподеленными парами электронов молекул воды, из-за чего они удерживаются в гидратной оболочке катиона только электростатически. Поэтому катионы натрия и калия не подвергаются гидролизу в водной среде и практически не проявляют склонность к комплексообразованию [227]. Основное отличие в функциональных свойствах этих катионов связано с различием в плотности положительного заряда у их поверхности: у катиона натрия она выше (большой заряд и малый радиус), поэтому его электростатическое поле сильно удерживает молекулы воды. Это явление называют положительной гидратацией, характеризующейся сравнительно большим временем жизни (τср) молекул воды в толстой стуктурированной гидратной оболочке иона. У катиона калия малая поверхность плотности заряда, и поэтому тонкий плотный структурированный слой и толстый рыхлый деструктурированный [227] слой и отрицательная гидратация (τср <10–9с). Этим объясняется, почему катионы калия являются преимущественно компонентами внутриклеточных, а натрия – межклеточных жидкостей и почему посредством калиево-натриевого «насоса» поддерживается оптимальное содержание жидкости в организме [290].
Таким образом, совместную нутрициологическую функцию натрия и калия можно свести к двум основным значениям:
- поддержание вводно-электролитного баланса;
- активация ряда ферментов.
При этом их биологическое значение проявляется во влиянии на:
- центральную нервную систему;
- артериальное давление крови;
- сократимость мышц, в том числе сердечных.