1.4.4. Минеральные вещества

Кроме шести основных (органогенных) элементов – С, Н, N, О, S, Р из которых состоят белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты, человеку необходимо получать с пищей ещё около 20. В зависимости от количества в котором они должны поступать в организм, минеральные вещества делятся на: макроэлементы – кальций, хлор, калий, натрий, магний – суточная потребность более 100 мг и микроэлементы – железо, марганец, медь, иод, фтор, молибден, селен, цинк и др. – суточная потребность несколько миллиграммов.

Биологическая роль:

– входят в состав тканей;

– обеспечивают поддержание постоянства водно-электролитного состава внутренней среды организма;

– являются простетической группой ферментов: а) входят в состав активных центров, б) стабилизируют структуру ферментов, в) участвуют в формировании фермент-субстратных комплексов;

– участвуют в передаче нервных импульсов;

– участвуют в гормональной регуляции обмена веществ.

Примеры участия минеральных элементов в обмене веществ:

Натрий - основной внеклеточный катион, концентрация во внеклеточной жидкости– 60-120, в крови 135-146, в клетках <10 ммоль/л.

Калий - основной внутриклеточный катион, концентрация во внеклеточной жидкости менее 4, в крови 3.8-5.4, в клетках – 145 ммоль/л. Оба эти иона играют важную роль в регуляции водно-электролитного обмена. Кроме того, ионы К⁺ необходимы для протекания процессов биосинтеза белков и работы ряда ферментов.

Mагний – входит в состав скелета и участвует ферментативных АТФ-зависимых реакциях. Концентрация в крови 0.7-1.1 ммоль/ л.

Железо - входит в состав простетических групп гемопротеинов и железо-серных белков.

Медь - является простетической группой ряда ферментов (например цитохром с-оксидазы), в том числе, ответственных за метаболизм железа.

Цинк – входит в состав более 100 ферментов (НАД⁺ И НАДФ⁺–зависимых дегидрогеназ, ДНК и РНК-полимераз, панкреатической карбоксипептидазы и др.).

Фтор – входит в состав костей и зубов.

Йод – входит в состав гормонов щитовидной железы.

Селен – входит в состав простетических групп нескольких ферментов, например, глутатионпероксидазы, которая защищает клетки от разрушающего действия перекиси водорода.

Кальций - представлен в организме двумя фондами:

1. структурный фонд – кальций костей и зубов составляет 99% от общего количества;

2. метаболический фонд – участвует в

- нервно-мышечном возбуждении,

- активации ферментов (например, свёртывания крови),

- секреции гормонов и медиаторов,

- передаче гормонального сигнала (является вторичным посредником гормонов дистантного действия).

Концентрация кальция в крови 1.3-2.5 ммоль/л.

Нарушения минерального баланса. Минеральный обмен - это часть сложного водно-электролитного обмена. Его нарушения не могут быть рассмотрены в данном пособии т.к. выходят за рамки биохимии питания и являются проблемой курса патологической физиологии.

Вместе с тем, можно привести несколько примеров заболеваний связанных с дефицитом отдельных микроэлементов в пище или воде.

Так, дефицит йода в питьевой воде средней полосы России является причиной распространения такого заболевания как эндемический зоб. Недостаточность цинка может быть вызвана употреблением в пищу большого количества бездрожжевого хлеба из муки грубого помола содержащей фитин, который препятствует всасыванию цинка в кишечнике. Дефицит цинка в организме приводит к замедлению роста и недоразвитию половых органов в юношеском возрасте. Недостаток железа и меди в организме приводит к анемии, дефицит фтора – к кариесу.

В основе дефицита неорганических веществ в организме могут лежать причины как экзогенного характера – малое содержание их в пище и воде, повышенная потребность при некоторых физиологических состояниях (беременность), так и эндогенного – нарушение всасывания в кишечнике, потеря почками и др.

С другой стороны, избыток макро- и микроэлементов также приводит к нарушениям обмена веществ. Ионы двухвалентных металлов способны конкурировать между собой за включение в ферменты и избыток одного из них может блокировать использование других. Превышение суточной потребности в десятки раз превращает любой элемент в яд.