2. Властивості та біологічна роль деяких s-елементів (калій -к, натрій- Na)
Натрій (Na)
Натрій присутній практично у всіх органах, тканинах і біологічних рідинах організму людини. На противагу калію, більша частина натрію знаходиться в позаклітинних рідинах - близько 50%, в кістках і хрящах - близько 40% і менше 10% - всередині клітин. Натрій відіграє важливу роль в процесі внутрішньоклітинного та міжклітинного обміну. Разом з калієм натрій бере участь у виникненні нервового імпульсу, грає роль в механізмі короткочасної пам'яті, впливає на стан м'язової і серцево-судинної систем. Іони натрію і хлору також грають важливу роль в секреції соляної кислоти в шлунку.
Співвідношення іонів натрію і калію виконують дві важливі взаємопов'язані процеси: підтримують постійне осмотичний тиск і постійний обсяг рідини. Споживання натрію у великій кількості веде до втрати калію. Тому збалансоване надходження в організм цих речовин (калію і натрію) є особливо важливим.
Добова потреба людини в натрії зазвичай перекривається споживанням кухонної солі, яка і є основним джерелом цього макроелементи. За добу людина вживає 10-12 г кухонної солі, втому числі в хлібі і натуральних харчових продуктах.
Ряд вчених висловлюють думку, що кількість споживаної солі в добу має бути значно менше і обмежуватися змістом її в продуктах харчування. Вважається, що вживання великої кількості кухонної солі є однією з основних причин розвитку гіпертонічної хвороби. У той же час відзначається, що потреба в натрії збільшується пропорційно його втрати з сечею та потом. При значних фізичних навантаженнях, особливо в жарку пору року або під час роботи в гарячих цехах, потреба в повареної солі зростає до 20 г на добу. Всмоктування натрію при надходженні в організм людини починається вже в шлунку і відбувається в основному в тонкому кишечнику.
Недостатність натрію в організмі (гіпонатріємія) розвивається:
- при недостатньому надходженні натрію в організм з їжею (при анорексії, захворюваннях травного тракту, без солі дієті та ін);
- при надмірному виведенні натрію нирками (ниркова недостатність, гіпокортицизм, лікування діуретиками), при надмірному виведенні натрію через шкіру (тривале рясне потовиділення, великі опіки шкіри);
- при втраті натрію (повторні блювоти, проноси, видалення рідини при асциті, гідротораксом);
- при надмірному надходженні в організм води або при патологічної затримки її в організмі (при серцевій недостатності, цирозу печінки та ін), при яких розвивається так звана гіпонатріємія від розведення, хоча загальна кількість натрію в організмі може бути нормальним або навіть підвищеним.
Виявляється гіпонатріємія при добовому надходженні натрію з їжею менше 0,5 г наступними ознаками: суха шкіра зі зниженими еластичністю і тургором, нерідко судоми в м'язах гомілок, анорексія, спрага, нудота і блювота, апатія, сонливість, іноді сплутаність свідомості. Відзначається значне зниження артеріального тиску, тахікардія. Виділення сечі різко знижений або відсутній (олігурія або анурія). Лікування проводять тільки в плані комплексної терапії з урахуванням основної патології, яка викликала гіпонатріємію.
При надмірному вживанні в їжу кухонної солі відзначається затримка в організмі рідини, яка ускладнює роботу серця і нирок, може спричинити підвищення артеріального тиску. У цих випадках різко обмежують у добовому раціоні кількість кухонної солі ("без солі дієта") для хворих з серцево-судинною недостатністю, гіпертонічною хворобою і рядом захворювань нирок. У такій дієті кількість хлоридів натрію обмежується вмістом в натуральних продуктах (0,5-3 г на добу).
Калій (K)
Калій не входить ні до одного органічного з’єднання. Іони калію регулюють білковий і вуглеводний обмін, впливають на процес фотосинтезу та ріст рослин, активізують роботу багатьох ферментних систем, знижують в’язкість цитоплазми, є учасниками калійно-натрієвого насосу у клітині. Встановлено, що відкриття устиць листів на світлі зв’язано з накопиченням іонів калію в замикаючих клітинах.
Калій відіграє важливу роль в організмі людини, приймаючи участь у генерації біоелектричних потенціалів, підтримки осмотичного тиску, у вуглеводному обміні, синтезу білків. Він-основний внутрішньоклітинний катіон, тоді коли натрій знаходиться у зовні клітинній рідині. Калій необхідний для нормального функціонування усіх м’язів, особливо сердечній, сприяє виділенню надмірного натрію, тим самим звільняти організм від зайвої води та усувати відтоки. Калій - проти склеротичний елемент, препарати на його основі використовують для профілактики нарушення діяльності сердечно-судинної системи. Зміст калію в організмі складає 10 %.
Токсична дія. При підвищеній концентрації калію в організмі відбуваються розпали коллоідного стану сиворотки крові, посилення рухливої активності, порушення вуглеводного, жирового та білкового обмінів та іонно-електричного балансу, а також зниження імунної активності.
Фізіологічне значення іонів K+ i Na+ пов’язане із їх різною здатністю до адсорбції. Сполуки натрію незначно адсорбуються, тоді як калію – міцно утримуються різними сорбентами. Мембрани клітин, будучи поверхнею розділу клітина – середовище, проникні є для іонів K+ , внаслідок чого внутрішньоклітинна концентрація K+ значно вища, ніж іонів Na+ . в той же час в плазмі крові концентрація Na+ перевищує вміст в ній калію. З цією обставиною пов’язують виникнення мембранного потенціалу клітин. Іони K+ i Na+ - одні з головних компонентів рідкої фази організму. Їх співвідношення з іонами Са2+ строго визначене, а його порушення приводить до патології. Введення іонів Na+ в організм не викликає помітногошкідливого впливу. Підвищений же вміст іонів K+ є шкідливим, але за звичайних умов ріст його концентрації ніколи не досягає небезпечних величин.
В медицині використовуються KriKI, як лікарські засоби, які регулюють роботу нервової системи і м’язевихклітин. Іони калію разом з іонами натрію приймають участь в проведенні нервового імпульсу по системі нейронів. Нормальний ритм м’язевої роботи організму, наприклад, скорочення серця, підтримуються при певному співвідношенні іонів калію і натрію.
Розчин KMnO4 використовують, як знезаражуючий засіб.
Рубідієві препарати інколи застосовують в медицині як снодійні і знеболюючі засоби у лікуванні окремих форм епілепсії.
NaCL – ізотонічний розчин, ін’єкційні та інфузійні розчини.
NaHCO3 – зниження кислотності шлунка.
Кальцій (Ca)
В організмі дорослої людини містить від 1 до 1,5 кг кальцію. В основному він локалізований в костях та зубах.Кальцій є основою кісткової тканини, при старінні організму допомагає запобігти демінералізації кісток і остеопорозу. Бере участь у підтримці стабільної серцевої діяльності, необхідний для нормальної роботи нервової системи, бере участь у процесі згортання крові.
Кальцій є необхідним компонентом клітинних структур, бере участь у процесах нервового збудження, м'язового скорочення, секреції гормонів. Засвоєння кальцію організмом людини зумовлюється його іонізацією і залежить від вмісту в продуктах харчування рослинних кислот, вітаміну D і жирів. У зв'язку з цим, засвоюється тільки 20-30% від прийнятого загальної кількості кальцію.
Дія:
* формування кісткового скелету - кальцій входить доскладу основного мінерального компонента кісткової тканини - оксиапатиту, мікрокристали якого утворюють жорстку структуру кісткової тканини. Достатнє надходження кальцію в організм сприяє правильному формуванню, зміцненню кісткового каркаса, попереджає ламкість і демінералізацію кісток, остеопороз. Особливо потребують кальцію вагітні та жінки-годувальниці, а також діти в період зростання.
* зміцнення емалі зубів - кальцій накопичується в емалі зубів відразу після їх прорізування, тому для профілактики карієсу необхідно збагачення емалі зубів кальцієм.
* протиалергічну - кальцій сприяє стабілізації мембран тучних клітин і гальмує вивільнення гістаміну, зменшуючи тим самим прояви алергічних реакцій при алергічних захворюваннях (сироваткова хвороба, кропив'янка, набряк Квінке, поліноз, бронхіальна астма), при шкірних захворюваннях (атопічний дерматит).
* регуляція роботи нервової системи - кальцій бере участь у процесах передачі нервових імпульсів, забезпечує рівновагу між процесами збудження і гальмування в корі головного мозку.
* регуляція функціонування м'язової системи - кальцій бере участь у регуляції скоротливості скелетних м'язів, оберігаючи від м'язових болів і судом.
* регуляція міжклітинного обміну - кальцій необхідний для функціонування клітинних мембран, для нормалізації судинної проникності. А також є чинником згортання крові, тому його застосовують як кровоспинний засіб при кровотечах.
* участь в обміні речовин - кальцій впливає на активність ряду ферментів і гормонів.
Користь:
* підвищує щільність кісткової тканини,
* зменшуючи ризик розвитку остеопорозу;
* зміцнює емаль зубів;
* має протиалергічну дію;
* регулює роботу нервової системи,
* сприяє підтримці здорового стану шкіри,
* зменшує рівень холестерину і запобігає серцево-судинні захворювання, зокрема, сприяє зниженню артеріального тиску;
* запобігає розвитку м'язових судом;
* сприяє виведенню солей важких металів і радіонуклідів.
Симптоми дефіциту кальцію в організмі:
* порушення росту у дітей, викривлення хребта, кісток нижніх кінцівок, остеопороз, підвищена захворюваність карієсом, поява каменів у нирках,
* погана згортання крові, множинні синці на тілі внаслідок кровотеч з капілярів тканин, підвищена кровоточивість ясен,
* схильність шкіри до алергічних висипах, можливо виникнення інфекційних захворювань,
* непереносимість фізичних і розумових навантажень, спонтанне скорочення м'язів.
Де міститься:
Багато кальцію міститься в молочних продуктах, м'ясі, рибі й морепродуктах, горіхах, зелені ріпи, кульбабу, сирі тофу, капусті, бобових.
Засвоєння кальцію відбувається як у товстому так і тонкому кишечнику, і полегшується кислим середовищем, вітаміном Д і вітаміном С, лактозою, ненасиченими жирними кислотами. Важлива роль магнію в обміні кальцію, при його нестачі кальцій «вимивається» з кісток і осідає в м'язах.
Вміст кальцію в продуктах харчування в мг на 100 г продукту:
* мак 1460
* кунжут 783
* кропива 713
* подорожник 412
* сардини в олії 330
* шипшина 257
* мигдаль 25
* лісовий горіх 226
* соя боби сухі 201
* молоко коров'яче 120
* риба 30-90
* сир 80
* хліб з висівками 60
* м'ясо, субпродукти, крупи, буряк - менше 50
Засвоюванню кальцію перешкоджають аспірин, щавлева кислота, похідні естрогену. З'єднуючись з щавлевою кислотою кальцій дає нерозчинні у воді сполуки, які є компонентами каменів у нирках.
Симптоми передозування
Надлишкові дози кальцію і вітаміну Д можуть викликати гіперкальцемію, після якої слідує інтенсивна кальцифікація кісток і тканин (в основному зачіпає сечовидільну систему). Тривалий надлишок порушує функціонування м'язових і нервових тканин, збільшує згортання крові і зменшує засвоюваність цинку клітинами кісткової тканини. Максимальна денна безпечна доза складає для дорослого від 1500 до 1800 міліграмів.
Добова потреба:
1 г. В організм повинен надходити в певному співвідношенні з фосфором. Оптимальним співвідношенням цих елементів прийнято вважати як 1 до 1,5 (Са до Р).
Рекомендовані ВООЗ добові норми споживання кальцію:
* Діти до 3 років - 600 мг
* Діти від 4 до 10 років - 800 мг
* Діти від 10 до 13 років - 1000 мг
* Підлітки від 13 до 16 років - 1200 мг
* Молодь від 16 і старше - 1000 мг
* Дорослі від 25 до 50 років - від 800 до 1200 мг
* Вагітні та годуючі грудьми жінки - від 1500 до 2000 мг
Магній (Mg)
Склад в живому організмі досягає 10 %. Магній входить до складу основного пігменту зелених листків рослин – хлорофілу. В живих організмах цей елемент підтримує структуру рибосом, зв’язуючи РНК та білок. Велика та мала суб’єдиниці рибосом асоціюють тільки в присутності магнію. Магній активізує більшість ферментів. Важлива особливість магнію проявляється в тому, що він зв’язує фермент з субстратом по типу халатного зв’язку.
В організмі людини солі магнію проявляють антисептичний тиск та склад холестерину в крові, усилює процеси гальмування в корі головного мозку, оказує заспокійливу дію на нервову систему, відіграє велику роль у профілактиці та лікуванні раку. Магній ліквідує малорухливість та дрижання м’язів у похилому віці. Він благородно діє на органи травлення: стимулює виділення жовчі, сприяє скороченню жовчного міхура, відновлює сіде волосся.
Слабий розчин оксиду магнію лікує рани, а ванна, прийнята з декількома столовими ложками оксиду магнію, знімає напруження нервової та м’язової системи. Повсякденне приймання слабого розчину «магнієвого молока» лікує хронічні поноси, очищує організм, попереджує рак.
Токсичні дії.Підвищений зміст іонів магнію в організмі призводить до порушення мінерального обміну: падіння вмісту кальцію та неорганічного фосфору у сиворотці крові та збільшенню в ній концентрації іонів магнію. З порушенням обміну магнію зв’язують підвищену смертність від сердечно-судинних захворювань та захворювань шлунково - кишечного тракту .