1.5. Минеральные вещества

Минеральные вещества выполняют в живом организме весьма многообразные и очень важные функции:

• входят в состав протоплазмы клетки, придавая ей свойства живой материи;

• выполняют пластические функции построения костной и зубной тканей;

• металлы входят в активные группы ферментов, обеспечивая про­текание ряда биохимических процессов в организме;

• нейтрализуют кислоты, образующиеся в организме в процессе обмена веществ;

• необходимы для нормальной работы ряда систем организма - нервной, мышечной и др.;

• обеспечивают работу желез внутренней секреции - щитовидной, поджелудочной, половых и др.;

• участвуют в передаче нервных импульсов;

• обеспечивают процесс свертывания крови и др.

Поэтому длительное нарушение обмена минеральных веществ вследствие их недостаточного поступления с пищей приводит к тяжелым заболеваниям организма, таким, как железодефицитная анемия, эндемический зоб, кариес зубов и др.

Вода - самый удивительный из всех известных минералов. Жизнь человека без воды невозможна. Если без пищи человек может обходиться достаточно долго (месяц и более при лечебном голодании), то без воды он погибает на 4-5-е сутки. В среднем в состав организма человека входит около 65% воды. Но с годами ее содержание снижается. Так, в теле новорожденного содержится 70%, а теле пожилого человека - не более 60%.

Воду называют основой жизни, так как все жизненные процессы в живых организмах на земле протекают при обязательном ее участии. Человек очень остро реагирует на нарушение водного баланса в своем организме; потеря 6-8% воды вызывает полуобморочное состояние; потеря 10% чревата нарушением глотательного рефлекса, затем начинаются галлюцинации; потеря 20% воды приводит к смерти - сердце не в состоянии протолкнуть сгустившуюся кровь по сосудам.

Вода входит в состав всех органов и тканей. Так, протоплазма клеток на 80% состоит из воды, головной мозг - на 85%, мышцы - примерно на 76%, даже в костях и зубах ее содержится около 20%.

Вода - не только важнейшая составная часть человеческого организма, среда, где протекают важнейшие биохимические реакции, но также один из главнейших конечных продуктов обмена веществ в организме. Вода необходима для всех жизненно важных процессов: пищеварения, всасывания, удаления отходов и кровообращения. Она растворяет вещества и помогает протеканию всех химических реакций в организме, служит смазочным материалом в суставах и местах соприкосновения различных органов; равномерно распределяет теплоту, предохраняя организм от перегревов и охлаждений; участвует в реакциях гидролиза сложных органических веществ в организме и т.д.

1.5.1. Макроэлементы

Кальций. По распространенности в природе кальций занимает пятое место среди всех элементов и третье - среди металлов. В организме человека содержится около 1 кг кальция. Основная его масса входит в состав костей и зубов. Костная ткань, как и все другие органы и ткани, постоянно обновляется, она чутко реагирует на изменение водно-солевого состава крови и поддерживает постоянное равновесие внутренней среды организма. При необходимости организм мобилизует ионы кальция из костной ткани в количестве, значительно превышающем их содержание в межклеточной жидкости. Определенный уровень ионов кальция поддерживается особыми гормонами, вырабатываемыми щитовидной и околощитовидной железами.

Среди биологически активных веществ, регулирующих обмен кальция в организме, особая роль принадлежит витамину D. При его недостатке замедляется поступление кальция в костную ткань и возникает болезнь - рахит, которая чаще всего встречается у детей в период формирования и роста опорных тканей. При нарушениях кальциевого обмена у людей пожилого возраста соли кальция оседают на стенках кровеносных сосудов, в результате чего они становятся хрупкими и ломкими. Кальций играет чрезвычайно важную роль в механизме мышечных сокращений. Так, ион кальция присоединяется к мышечному белку актину, который соединяется с другим мышечным белком миозином. В результате такого взаимодействия образуется актомиозин, обладающий каталитической активностью. Происходит расщепление АТФ, которое приводит к высвобождению энергии для мышечного сокращения. Работа сердечной мышцы, как и всех других мышц, зависит от нормального поступления ионов кальция. Ионы кальция взаимодействуют с особым белком клетки - калмодулином, образуя комплекс, который и является активатором ряда ферментов. Кальций вместе с калием обеспечивают нормальную свертываемость крови, повышают сопротивляемость организма влиянию неблагоприятных факторов, снижают аллергические реакции в организме, участвуют в процессе регулирования проницаемости клеточных мембран. При недостатке кальция в результате деминерализации костей развивается опасное заболевание - остеопороз, которое приводит к их хрупкости.

Кальций относится к трудно усвояемым элементам. Он содержится в пищевых продуктах в виде различных солей, которые трудно растворимы в воде (исключение составляет хлорид кальция). Соли желчных кислот переводят их в растворимое состояние и обеспечивают процесс всасывания кальция. Если в рационе питания присутствует значительное количество жира, усвояемость кальция резко падает, так как в усвоении жиров также участвуют желчь и желчные кислоты. Усвояемость кальция зависит также от содержания в пище солей фосфора и магния. Так, соотношение кальция и фосфора должно быть 1:1,5, а рекомендуемое соотношение кальция и магния 1:0,7. Особенно эффективно усваивается кальций в присутствии витамина D. Усвоение кальция снижают фитин и щавелевая кислота, так как они образуют нерастворимые соли кальция, которые выводятся из организма.

Потребность взрослого человека в кальции составляет 0,8-1,0 г/сут. Лучше всего кальций усваивается при молочной диете. Источниками кальция для человека служат молоко и различные молочные продукты, особенно сыры и творог, а также питьевая вода, зеленый лук, петрушка, фасоль и др.

Фосфор. Так же, как и кальций, фосфор входит в состав костей и зубов, выполняя пластические функции. При длительном дефиците фосфора в питании нарушается структура костей, снижается умственная и физическая работоспособность, нарушается аппетит. Фосфор входит в состав нервных и мозговых тканей, клеточного ядра, нуклеиновых кислот и ряда ферментов, участвует в обмене углеводов, белков и жиров, необходим для образования АТФ.

Фосфор усваивается организмом сравнительно легко, кроме его соединения в форме фитина. Из продуктов растительного происхождения (овсяная и перловая крупы, бобовые и др.) фосфор усваивается хуже, чем из продуктов животного происхождения, таких, как печень, мясо, рыба, яичный желток и др.

Потребность взрослого человека в фосфоре составляет в среднем 1,2 г/сут. При интенсивной физической и умственной нагрузке и некоторых заболеваниях она может возрастать до 2 г/сут.

Калий. Практически весь калий, содержащийся в организме, сосредоточен внутри клеток. Калий необходим для поддержания осмотического давления внутри клетки, передачи нервных импульсов, поддержания кислотно-щелочного равновесия в организме, а также для нормальной работы сердечной мышцы и ряда ферментов. Он способствует также выведению из организма воды.

Натрий. В отличие от калия натрий содержится во внеклеточной жидкости.

Натрий, так же, как и калий, необходим для поддержания осмотического давления в клетках, передачи нервных импульсов и регулирования кислотно-щелочного равновесия. Кроме того, натрий повышает активность пищеварительных ферментов и способствует удержанию влаги в организме. Суточная потребность в натрии удовлетворяется 7-8 г поваренной соли. Избыточное потребление соли вызывает повышение кровяного давления, приводит к отечности, излишнему весу, увеличивается нагрузка на почки, которые стремятся вывести лишнюю воду из организма, и сердечно-сосудистую систему. В настоящее время промышленность выпускает профилактическую йодированную пищевую соль, в которой наряду с указанным количеством йода 30% хлорида натрия заменено на 25% солями калия и на 5% солями магния. Такая замена весьма полезна для организма, так как позволяет снизить поступление натрия до физиологической нормы, ликвидировать дефицит йода и одновременно обеспечивает организм калием и магнием.

Магний. Этот элемент играет важную роль в минеральном обмене, особенно в обмене кальция. Он необходим для построения скелета человека. Ион магния является активатором ряда фермен­тов - фосфотрансфераз, выполняющих перенос фосфатной груп­пы от молекулы АТФ к различным субстратам. Магний снимает спазмы кровеносных сосудов, оказывает сосудорасширяющее действие, нормализует возбудимость нервной системы, снижает холестерин в крови, угнетает рост некоторых злокачественных новообразований, а также способствует выведению из организма вредных соединений, образующихся в процессе обмена веществ.

Магний содержится в продуктах растительного происхождения - абрикосах, персиках, цветной капусте, помидорах, картофеле и др., хорошо усваивается организмом человека. Потребность в магнии составляет 0,4-0,5 г/сут.

Хлор. Принимает участие в регулировании водно-солевого баланса организма и осмотического давления в клетках, необходим для образовании хлороводородной кислоты желудочного сока.