Минеральные соли, входя в состав всех клеток, тканей и органов человеческого тела, играют важную роль в жизнедеятельности организма Примерно около 5 процентов общего веса тела занимают минеральные соли. В состав клеток и тканей входят кальций, калий, натрий, фосфор, сера, хлор, магний, железо, йод, фтор, кобальт, марганец и другие. В процессе жизнедеятельности из человеческого организма минеральные соли постепенно выводятся с продуктами выделения. Поэтому организм нуждается в регулярном пополнении ими, и недостаток легко восполняется так как принимаемая нами пища содержит все соли.

Малое содержание в продуктах минеральных солей из-за однообразного питания, нарушение механизма их всасывания в кишечнике или чрезмерное выделение солей из организма могут послужить причиной возникновения ряда заболеваний. Так, при недостатке кальция у маленьких детей развивается рахит, у взрослых наблюдается ломкость костей и разрушение зубов. Недостаток железа ведет к возникновению малокровия. Отсутствие фтора и стронция служит причиной развития кариеса зубов, и при недостатке йода развивается зоб.

Наиболее важную роль в работе органов пищеварения играют соли кальция, натрия и магния. Больше всего в нашем организме содержится кальция. Потребность в нем довольно велика, суточная норма для взрослого человека колеблется от 0,8 до 1 грамма. Соли кальция необходимы не только для формирования костной ткани, по и для нормальней работы сердца кишечника, сокращения (перистальтики) желудка и т. д. Кальций содержится в большом количестве в молочных продуктах (молоке, твороге, сыре), яичном желтке, икре, а также в растительных продуктах (салат, шпинат цветная капуста, фруктовые и овощные соки). Лучше всего усваивается органический кальций, имеющийся в молоке и молочных продуктах. При этом следует помнить, что всасывание кальция в кишечнике происходит хорошо только в присутствии солей фосфора.

Фосфор

Фосфор, так же как и кальцин, необходим для нормального роста костной ткани и деятельности центральной нервной системы Он в значительном количестве имеется в мозгах, печени, мясе, молоке, сыре, яйцах, овсяной крупе, пшене, ржаном хлебе. Суточная потребность его составляет 2,5 грамма. Лучше всего всасывается в кишечнике фосфор из различных продуктов животного происхождения.

Хлористый натрий

Хлористый натрий, или обычная поваренная соль, является одним из необходимых элементов жизнедеятельности организма.

Суточная потребность человека составляет в среднем 15 граммов, включая сюда и ту соль, которая содержится в продуктах питания. Так как соли натрия содержатся в большом количестве Б продуктах питания, особенно животного происхождения, то для удовлетворения суточной потребности бывает достаточным добавление к пище 3-4 граммов поваренной соли. Тем не менее, многие люди ради вкусовых ощущений добавляют ее значительно больше - до 10-12 граммов. Чрезмерное употребление соли, как и недостаточный ее прием, может оказать заметное влияние на работу многих органов и систем нашего организма. Так, например, при чрезмерном употреблении поваренной соли в организме задерживается большое количество воды, что отрицательно влияет на сердечную деятельность, способствует повышению кровяного давления и секреции пищеварительных соков, ухудшает работу нервной системы. Наоборот, при ограничении поваренной соли в пище резко падает содержание воды в организме, значительно уменьшается выделение пищеварительных соков, понижается кровяное давление, заметно усиливается противовоспалительное действие солей калия. Вот почему ограничением солей в пище (бессолевая или малосоленая диета) широко пользуются при лечении язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, при хронических гастритах и энтероколитах, а также при заболеваниях сердечно-сосудистой системы в санаториях "Украина" (Ессентуки) и "Россия" (Ессентуки) .

Магний

Магний оказывает действие на работу многих органов и систем организма. Соли магния содержатся в большом количестве в пшеничных отрубях, ржаном хлебе, гречневой крупе, в овощах и фруктах. Они заметно уменьшают спазм гладкой мускулатуры желудка, кишечника и желчного пузыря.

В состав растений входят различные минеральные соли неорганических кислот. Значительное количество их содержат овощи и фрукты.

Минеральные соли и их химический состав имеют большое значение в осуществлении нормальных процессов жизнедеятельности организма человека. Они входят в состав клеток и межклеточных жидкостей, обеспечивают нормальное течение физико-химических процессов, участвуют в процессах обмена веществ и ферментативной деятельности организма, оказывают влияние на возбудимость нервной и мышечной систем в зависимости от состояния солевого обмена организма.

Кальций, фосфор, магний входят в состав костей и зубов, йод, цинк, цирконий, литий, ванадий - в состав секретов некоторых эндокринных желез, натрий, хлор - пищеварительных желез. Железо, медь, кобальт участвуют в процессе кроветворения. Кобальт и марганец усиливают выработку антител в организме.

Соли кальция

Необходимы для процессов кроветворения, обмена веществ, уменьшения проницаемости сосудов, то есть проникновения микробов в кровь, для нормального роста костей (скелета, зубов); они благотворно влияют на состояние нервной системы, оказывают противовоспалительное действие, являются хорошим регулятором при перемене погоды.

Если человек в своем рационе имеет достаточное количество кальция, ему не страшны резкие смены погоды, инфекции, эпидемии.

Среди элементов, которые входят в состав нашего тела, кальций занимает 5-е место после 4 главных элементов: углерода, кислорода, водорода и азота, а среди металлов, которые образуют основания (щелочи), - 1-е место.

Основные источники кальция

Кальций содержат кожура всех фруктов и овощей; отруби, бобовые - горох, зеленый горошек, чечевица, соя, бобы, фасоль; шпинат, морковь, репа, листья молодых одуванчиков, сельдерей, яблоки, вишня, крыжовник, земляника, спаржа, капуста, картофель, смородина, яйца, огурцы, апельсины, ананасы, персики, редис, виноград, зеленый салат, лук; ботва моркови, репы, редиски; зеленые зерна пшеницы, хлеб ржаной, крупа овсяная, миндаль, лук; кисломолочные продукты - творог, сметана, кефир, простокваша, ацидофилин и т. д.; абрикосы, свекла, ежевика.

Соли калия

Соли калия необходимы для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, они способствуют выделению из организма воды. Калий - противосклеротическое вещество, применяется для профилактики нарушений деятельности сердечнососудистой системы. Калий способствует выделению натрия и тем самым устраняет отеки.

Калий - необходимый компонент функционирования нервной системы и мышц, процесса всасывания в кишечнике. Полезен при запорах, плохой циркуляции крови, ослаблении деятельности сердца, воспалениях и болезнях кожи, при приливах крови к голове.

Основные источники калия

Источником калия служат шпинат, огурцы, картофель, морковь, лук, латук, петрушка, спаржа, хрен, одуванчик, чеснок, черная смородина, чечевица, горох, капуста, грейпфрут, редис, помидоры, курага, изюм, чернослив, бобовые культуры, хлеб ржаной, крупа овсяная.

Соли магния

Соли магния оказывают антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижают артериальное давление и содержание холестерина в крови, усиливают процессы торможения в коре головного мозга, оказывают успокаивающее (седативное) действие на нервную систему.

Основные источники магния

Это миндаль, яичный желток (сырой), салат-латук, печень, мята, цикорий, оливки, петрушка, арахис, картофель, тыква, слива, грецкий орех, зерна пшеницы, овса, гречки, ржаной хлеб, помидоры, пшено, отруби, фасоль, виноград.

Соли железа

Соли железа необходимы для кроветворения, обеспечивают транспортировку кислорода от легких к тканям всех органов, в том числе и мозга. Железо входит в состав гемоглобина - красного пигмента крови. Красные кровяные тельца образуются в костном мозге, они поступают в кровь и циркулируют в течение шести недель. Затем распадаются на составные части, а железо, которое содержалось в них, поступает в печень и селезенку и откладывается там до востребования. Железо необходимо для построения клеточного ядра. Следствием недостатка железа в крови являются малокровие, снижение иммунитета, подавленное настроение.

Основные пищевые источники железа

Соли фосфора

Соли фосфора крайне необходимы человеку. Их нужно вдвое больше, чем солей кальция, хотя кальций и фосфор не могут существовать друг без друга. Фосфор, также как и кальций, является составной частью костной ткани. Необходимо постоянно поддерживать соотношение этих двух минеральных веществ, иначе, если их баланс нарушается, организм для своего выживания вынужден брать кальций из зубов, ногтей, суставов.

Так, очень часто человек жалуется на боль в суставах и костях, считая, что у него идут процессы отложения солей, в то время как он должен позаботиться о правильном питании. К счастью, витамин D регулирует в организме фосфорно-кальциевый баланс и тем самым оберегает нас от упомянутых заболеваний. Если в рацион входит достаточное количество продуктов, содержащих фосфор и кальций, можете не бояться переломов костей, заболеваний суставов, кожи, костей и нервов.

Основные пищевые источники фосфора

Фосфором богаты зеленый горошек, шпинат, фундук, овес, бобы, рожь, яблоки, ячмень, груши, пшеница, чечевица, огурцы, цветная капуста, сыр, мясо, яйца, лосось, сардины, креветки, арахис, соя, грецкие орехи, редис, сельдерей, печень трески, рыба, грибы, пророщенная пшеница, цельные зерна пшеницы.

Кобальт

Кобальт необходим для нормальной деятельности поджелудочной железы, а также образования красных кровяных телец.

Является составной частью витамина В12 Успешно применяется при лечении анемии. Недостаток кобальта может вызвать рак крови.

Основные пищевые источники кобальта

Кобальт находится в кисломолочных продуктах, яйцах, печени, почках, сливочном масле.

Цинк

Цинк является важным микроэлементом. Он входит в состав крови и мышечной ткани, являясь катализатором химических реакций, благодаря чему в организме поддерживается необходимый кислотный уровень. Этот микроэлемент входит в состав инсулина (гормона поджелудочной железы), которая регулирует содержание сахара в крови.

Основные пищевые источники цинка

Источником цинка являются пшеничные отруби, пророщенная пшеница.

Медь

Медь, так же как и железо, играет важную роль в поддержании нормального состава крови. Присутствие меди необходимо для активности железа, в противном случае железо, накопленное в печени, не сможет участвовать в образовании гемоглобина.

Основные пищевые источники меди

Медь содержится в орехах, яичном желтке, печени, в молоке, молочнокислых продуктах.

Йод необходим для повышения иммунитета, для синтеза гормона щитовидной железы - тирозина; участвует в создании фагоцитов - патрульных клеток, оберегающих наш организм от вторжения враждебных вирусов в кровь.

Дети и подростки нуждаются в йоде больше, чем взрослые. Недостаток йода вызывает в организме серьезные нарушения обмена веществ, способствует развитию зоба.

Основные пищевые источники йода

Йодом богаты морская рыба, морские водоросли, морская капуста, салат-латук, зеленые части растений, репа, порей, дыня, чеснок, спаржа, морковь, капуста, картофель, лук, томаты, фасоль, овсянка, щавель, виноград, клубника.

Кремнезем

Кремнезем является составной частью соединительных тканей. Содержание его в крови незначительно, однако когда оно уменьшается, у человека ухудшается самочувствие и психическое состояние. Волосы становятся тонкими и ломкими, начинается облысение, кожа теряет эластичность. Хрусталик глаза содержит в 25 раз больше кремнезема, чем глазная мышца.

Кремнезем успешно лечит дистрофию, эпилепсию, ревматизм, ожирение, атеросклероз.

В отличие от железа и кальция кремнезем легко усваивается организмом, даже в пожилом возрасте.

Основные пищевые источники кремнезема

Источником кремнезема являются сельдерей, огурцы, листья молодых одуванчиков, лук-порей, кисломолочные продукты, редис, семена подсолнечника, помидоры, репа, а также травы: полевой хвощ, медуница, собачник аптечный.

Ванадий

Ванадий играет важную роль в повышении защитных функций организма. Он стимулирует движение фагоцитов - клеток, поглощающих болезнетворные микробы и повышающих невосприимчивость к инфекциям. Биохимические исследования доказали, что в сочетании с другими минеральными веществами ванадий замедляет процессы старения.

Основные пищевые источники ванадия

Источником ванадия служат рис (неочищенный), овес, редис, ячмень, пшено, салат, гречиха, сырой картофель, рожь, морковь, свекла, вишня, земляника, груша.

Сера

Сера - необходимый для очищения организма микроэлемент.

Основные пищевые источники серы

К основным источникам серы в нашей пище можно отнести все виды капусты, хрен, чеснок, лук, редис, репу, спаржу, кресс- салат, тыкву, морковь, картофель, стручки бобов, крыжовник, сливу, инжир.

Поваренная соль

Поваренную соль часто называют «белой смертью», поскольку в организме человека она создает щелочную реакцию, задерживает воду, сгущает кровь, нарушает обменные процессы. Суточная доза ее потребления не должна превышать 4-8г. Однако мы эту норму превышаем раз в 20 и тем самым наносим непоправимый вред своему здоровью.

Фтор

Содержится в питьевой воде, мясе, овощах.

Содержится в овощах и мясе.

Знать роль, функции витаминов, их классификацию и основные нарушения, возникающие при гипо- и авитаминозах.

Водно-солевой обмен - совокупность процессов распределения воды и минеральных веществ между вне- и внутриклеточным пространствами организма, а также между организмом и внешней средой. Распределение воды между водными пространствами организма зависит от осмотического давления жидкостей в этих пространствах, что во многом определяется их электролитным составом. От количественного и качественного состава минеральных веществ в жидкостях организма зависит протекание всех жизненно важных процессов.

Поддержание постоянства осмотического, объемного и ионного равновесия вне- и внутриклеточных жидкостей организма с помощью рефлекторных механизмов называется водно-электролитным гомеостазом. Изменение потребления воды и солей, избыточная потеря этих веществ сопровождаются изменением состава внутренней среды и воспринимаются соответствующими рецепторами. Синтез поступающей в ЦНС информации завершается тем, что к почке - основному эффекторному органу, регулирующему водно-солевое равновесие, поступают нервные или гуморальные стимулы, приспосабливающие ее работу к потребностям организма.

Функции воды:

1) обязательная составная часть протоплазмы клеток, тканей и органов; тело взрослого человека на 50-60% (40 – 45 л) состоит из воды;

2) хороший растворитель и переносчик минеральных и питательных веществ, продуктов обмена;

3) участие в реакциях обмена (гидролиз, набухание коллоидов, окисление белков, жиров, углеводов);

4) ослабление трения между соприкасающимися поверхностями в теле человека;

5) основной компонент водно-электролитного гомеостаза, входит в состав плазмы, лимфы и тканевой жидкости;

6) регуляция температуры тела;

7) обеспечение гибкости и эластичности тканей;

8) входит в состав пищеварительных соков (вместе с минеральными солями).

Суточная потребность взрослого человека в воде в состоянии покоя - 35-40 мл на килограмм массы тела. Это количество поступает в организм из следующих источников:

1) вода, потребляемая в виде питья (1-1,1 л) и вместе с пищей (1-1,1 л);

2) вода, которая образуется в результате химических превращений питательных веществ (0,3-0,35 л).

Основными органами, удаляющими воду из организма, являются почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почками за сутки удаляется 1-1,5 л воды, потовыми железами через кожу - 0,5 л, легкими выдыхается в виде паров 0,35 л (при учащении и углублении дыхания - до 0,8 л/сутки), через кишечник с калом - 100-150 мл воды.

Соотношение между количеством поступившей в организм и выведенной из него воды составляет водный баланс. Для нормальной жизнедеятельности организма важно, чтобы приход воды полностью покрывал расход, иначе в результате потери воды наступают серьезные нарушения жизнедеятельности. Потеря 10% воды приводит к состоянию дегидратации (обезвоживания), при потере 20% воды наступает смерть. При недостатке воды в организме наблюдается перемещение жидкости из клеток в межтканевое пространство, а затем - в сосудистое русло. Местные и общие нарушения водного обмена в тканях могут проявляться в форме отеков и водянки. Отек - накопление жидкости в тканях, водянка - скопление жидкости в полостях организма. Жидкость, скапливающуюся в тканях при отеках и в полостях при водянке, называют транссудатом.

Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей, котрые поступают в организм с пищевыми продуктами и водой, за исключением поваренной соли, которая специально добавляется к пище. Всего в организме животных и человека найдено 70 химических элементов, из которых 43 считают незаменимыми (эссенциальными; лат. essentia - сущность). Потребность организма в различных минеральных веществах неодинакова. Одни элементы (макроэлементы) вводятся в организм в значительном количестве (в граммах и десятых долях грамма в сутки):натрий, магний, калий, кальций, фосфор, хлор. Другие элементы - микроэлементы (железо, марганец, кобальт,цинк, фтор, йод) нужны организму в крайне малых количествах (в микрограммах миллиграмма).

Функции минеральных солей:

1) являются биологическими константами гомеостаза;

2) создают и поддерживают осмотическое давление в крови и осмотическое равновесие в тканях);3) поддерживают постоянство активной реакции крови (рН=7,36-7,42)4) участвуют в ферментативных реакциях;

5) участвуют в водно-солевом обмене;

6) ионы натрия, калия, кальция, хлора играют большую роль в процессах возбуждения и торможения, мышечного сокращения, свертывания крови;

7) являются составной частью костей (фосфор, кальций), гемоглобина (железо), гормона тироксина (йод), желудочного сока (соляная кислота);

8) являются составными компонентами всех пищеварительных соков.

1) Натрий поступает в организм в виде поваренной (столовой) соли (суточная потребность в ней для взрослого человека 10-15 г.), является единственной минеральной солью, которая добавляется к пище Участвует в поддержании осмотического равновесия и объема жидкости в организме, влияет на рост организма. Сoвместно с калием регулирует деятельность сердечной мышцы,изменяя ее возбудимость. Симптомы дефицита натрия: слабость, апатия, подергивание мышц, потеря свойства сократимости мышечной ткани.

2) Калий поступает в организм с овощами, мясом, фруктами. Суточная норма - 1 г. Вместе с натрием участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала (калиево-натриевый насос), поддерживает осмотическое давление внутриклеточной жидкости, стимулирует образование ацетилхолина. При недостатке наблюдается торможение rtpoцессов ассимиляции (анаболизма), слабость, сонливость, гипорефлексия (снижение рефлексов).

3) Хлор поступает в виде поваренной соли. Анионы хлора вместе с катионами натрия участвуют в создании осмотического давления плазмы крови и других жидкостей организма. Хлор входит также в состав соляной кислоты желудочного сока. Симптомов дефицита не обнаружено.

4) Кальций поступает с молочными продуктами, овощами (зелеными листьями). Содержится в костях вместе с фосфором и является одной из важнейших биологических констант крови. Содержание кальция в крови человека в норме 2,25-2,75 ммоль/л. Снижение кальция приводит к непроизвольным мышечным сокращениям (кальциевая тетания) и смерти вследствие остановки дыхания. Кальций необходим для свертывания крови. Суточная потребность - 0,8 г.

5) Фосфор поступает с молочными продуктами, мясом, злаками. Суточная потребность - 1,5 г. Вместе с кальцием содержится в костях и зубах, входит в состав макроэргических соединений (АТФ, креатинфосфат). Отложение фосфора в костях возможно только при наличии витамина D. При недостатке фосфора в организме наблюдается деминерализация костей.

6) Железо поступает с мясом, печенью, бобами, сухофруктами. Суточная потребность - 12-15 мг. Является составной частью гемоглобина крови и дыхательных ферментов. В организме содер-жится 3 г железа, из которого 2,5 г находится в эритроцитах как составная часть гемоглобина, остальные 0,5 г входят в состав клеток организма. Недостаток железа нарушает синтез гемоглобина и как следствие приводит к малокровию.

7) Йод поступает с питьевой водой, обогащенной им при протекании через горные породы или со столовой солью с добавлением йода. Суточная потребность - 0,03 мг. Участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. Недостаток йода в организме приводит к возникновению эндемического зоба - увеличению щитовидной железы (некоторые области Урала, Кавказа, Памира).

Витамины (лат. vita - жизнь + амины) - поступающие с пищей незаменимые вещества, необходимые для поддержания жизненных функций организма. Иззвестно более 50 витаминов.

Функции витаминов:

1) являются биологическими катализаторами и взаимодействуют с ферментами и гормонами;

2)являются коферментами, т.е. низкомолекулярными компонентами ферментов;

3) принимают участие в регуляции процесса обмена веществ в виде ингибиторов или активаторов;

4) участвуют в образовании гормонов и медиаторов;

5) снижают воспалительные явления и способствуют восстановлению поврежденной ткани;

6) способствуют росту, улучшению минерального обмена, сопротивляемости к инфекциям, предохраняют от малокровия, повышенной кровоточивости;

7) обеспечивают высокую работоспособность.

Заболевания, которые развиваются при отсутствии витаминов в пище, называются авитаминозами. Функциональные нарушения, возникающие при частичной недостаточности витаминов, - гиповитаминозы. Заболевания, вызываемые избыточным потреблением витаминов, - гипервитаминозы. Витамины обозначают буквами латинского алфавита, химическими и физиологическими названиями. По растворимости все витамины делят на 2 группы: водо- и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины.

1) Витамин С - аскорбиновая кислота, антицинготный. Содержится в ягодах шиповника, черной смородины, лимонах. Суточная потребность - 50-100 мг. При отсутствии витамина С развивается цинга (скорбут): кровоточивость и разрыхление десен, выпадение зубов, кровоизлияния в мышцах и суставах. Костная ткань становится более пористой и хрупкой (могут быть переломы). Возникает общая слабость, вялость, истощение, пониженная сопротивляемость к инфекциям,

2) Витамин B1 - тиамин, антиневрин. Содержится в пивных дрожжах, печени, свинине, орехах, цельных зернаах хлебных злаков, в желтке яйца. Суточная потребность - 2-3 мг. При отсутствии витамина В1 развивается заболевание «бери-бери»: полиневрит, нарушение деятельности сердца и желудочно-кишечного тракта.

3) Витамин В2 - рибофлавин (лактофлавин), антисеборейный. Содержится в печени, почках, дрожжах. Суточная потребность - 2-3 мг. При авитаминозе у взрослых наблюдается нарушение обмена веществ,поражение глаз, слизистой облочки полости рта, губ, атрофия сосочков языка, себорея, дерматит, падение веса; у детей - задержка роста.

4) Витамин В3 - пантотеновая кислота, антидерматитный. Суточная потребность - 10 мг. При авитаминозе возникает слабость, быстрая утомляемость, головокружение, дерматиты, поражение слизистых оболочек,невриты.

5) Витамин В6 - пиридоксин, антидерматитный (адермин). Содержится в рисовых отрубях, бобах, дрожжах, почках, печени, мясе. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Суточная потребность - 2-3 мг. При авитаминозе наблюдается тошнота, слабость, дерматит у взрослых. У младенцев проявлением авитаминоза являются судороги (конвульсии).

6) Витамин В12 - цианокобаламин, антианемический. Содержится в печени рогатого скота и цыплят. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Суточная потребность - 2-3 мкг. Влияет на кроветворение и предохраняет от злокачественной ангемии Т. Аддисона-А. Бирмера.

7) Виатмин Вс - фолиевая кислота (фолацин), антианемический. Содержится в салате, шпинате, капусте, томатах, моркови, пшенице, печени, мясе, яйцах. Синтезируется в толстом кишечнике микрофлорой. Суточная потребность - 3 мг. Влияет на синтез нуклеиновых кислот, кроветворение и предохраняет от мегалобластной анемии.

8) Витамин Р - рутин (цитрин), капилляроукрепляющий витамин. Содержится в лимонах, гречневой крупе, черной смородине, черноплодной рябине, плодах шиповника. Суточная потребность - 50 мг. Уменьшает проницаемость и ломкость капилляров, усиливает действие витамина С и способствует накоплению его в организме.

9) Витамин В5 (РР) - никотиновая кислота (никотинамид, ниацин), противопеллагрический. Содержится в дрожжах, свежих овощах, мясе. Суточная потребность - 15 мг. Синтезируется в толстом кишечнике из аминокислоты триптофана. Предохраняет от пеллагры: дерматита, диареи (поноса), деменции (нарушения психики).

Жирорастворимые витамины.

1) Витамин А - ретинол, противоксерофтальмический. Содержиится в рыбьем жире, печени трески и палтуса. Суточная потребность - 1,5 мг. Способствует росту и предохраняет от куриной, или ночной, слепоты (гемералопии), сухости роговицы глаза (ксерофтальмии), размягчения и некроза роговицы (кератомаляции). Предшественником витамина А является каротин, содержащийся в растениях: моркови, абрикосах, листьях петрушки.

2) Витамин D - кальциферол, противорахитический. Содержится в коровььем масле, желтке яйца, рыбьем жире. Суточная потребность - 5-10 мкг, для детей грудного возраста - 10-25 мкг. Регулирует обмен кальция и фосфора в организме и предохраняет от рахита. Предшественником витамина D в организме является 7-дегидро-холестерин, который под действием ультрафиолетовых лучей в тканях (в коже) превращается в витамин D.

3). Витамин Е - токоферол, противостерильный витамин. Содержится в салате, петрушке, растительном масле, овсяной муке, кукурузе. Суточная потребность - 10-15 мг. Обеспечивает функцию размножения, нормальное протекание беременности. При его отсутсттвии происходит дегенерация мышц, развиваются мышечная слабость и костная атрофия.

4). Витамин К - викасол (филлохинон), антигеморрагический витамин. Содержится в листьях шпината, салата, капусты, крапивы, в томатах, ягодах рябины, в печени. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Для всасывания необходима желчьь. Суточная потребность - 0,2-0,3 мг. Усиливает биосинтез протромбина в печени и способствует свертыванию крови.

5). Витамин F - комплекс ненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой) необходим для нормального жирового обмена в организме. Суточная потребность -10-12 г.

Минеральные соли в водном растворе клетки диссоциируют на катионы и анионы; некоторые из них могут включаться в комплексы с различными органическими соединениями. Содержание неорганических ионов обычно не превышает 1 % от массы клетки. Катионы солей, такие как калий, натрий, обеспечивают раздражимость клеток. Кальций способствует сцеплению клеток между собой. Анионы слабых кислот отвечают за буферные свойства цитоплазмы, поддерживая в клетках слабощелочную реакцию.

Ниже в качестве примера приводится биологическая роль важнейших химических элементов клетки:

Кислород Компонент органических веществ, воды, анионов неорганических кислот

Углерод Компонент всех органических веществ, углекислого газа, угольной кислоты;

Водород Компонент воды, органических веществ, в форме протона регулирует кислотность среды и обеспечивает формирование трансмембранного потенциала;

Азот Компонент нуклеотидов, аминокислот, пигментов фотосинтеза и многих витаминов;

Сера Компонент аминокислот (цистеин, цистин, метионин), витамина В 1 и некоторых коферментов;

Фосфор Компонент нуклеиновых кислот, пирофосфата, ортофосфорной кислоты, нуклеотидтрифосфатов, некоторых коферментов;

Кальций Участвует в передаче сигналов в клетке;

Калий Влияет на активность ферментов белкового синтеза, участвует в процессах фотосинтеза;

Магний Активатор энергетического обмена и синтеза ДНК, входит в состав молекулы хлорофилла, необходим для сборки микротрубочек веретена деления;

Железо Компонент многих ферментов, участвует в биосинтезе хлорофилла, в процессах дыхания и фотосинтеза;

Медь Компонент некоторых ферментов, участвует в процессах фотосинтеза;

Марганец Является компонентом или регулирует активность некоторых ферментов, участвует в ассимиляции азота и в процессе фотосинтеза;

Молибден Компонент нитратредуктазы, участвует в фиксации молекулярного азота;

Кобальт Компонент витамина В 12 , участвует в азотфиксации

Бор Регулятор роста растений, активатор восстановительных ферментов дыхания;

Цинк Компонент некоторых пептидаз, участвует в синтезе ауксинов (растительных гормонов) и спиртовом брожении.

Существенным является не только содержание элементов, но и их соотношение. Так в клетке поддерживается высокая концентрация ионов К + и низкая Na + , в окружающей среде (морская вода, межклеточная жидкость, кровь) наоборот.

Основные наиболее важные биологические функции минеральных элементов:

1. Поддержание кислотно-щелочного равновесия в клетке;

2. Создание буферных свойств цитоплазмы;

3. Активация ферментов;

4. Создание осмотического давления в клетке;

5. Участие в создании мембранных потенциалов клеток;

6. Образование внутреннего и наружного скелета (простейшие, диатомовые водоросли).

2. Органические вещества

Органические вещества составляют от 20 до 30 % массы живой клетки. Из них примерно 3% приходится на долю низкомолекулярных соединений: аминокислот, нуклеотидов, витаминов, гормонов, пигментов и некоторых других веществ. Основную же часть сухого вещества клетки составляют органические макромолекулы: белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды. В животных клетках, как правило, преобладают белки, в растительных - полисахариды. Существуют определенные различия в соотношении этих соединений и между клетками прокариот и эукариот (табл. 1)

Таблица 1

2.1. Белки - важнейшие незаменимые азотсодержащие органические соединения клетки. Белковые тела играют решающую роль и в построении живой материи и в осуществлении всех процессов жизнедеятельности. Это –главные носители жизни, благодаря тому, что они обладают рядом особенностей, к числу наиболее важных из которых относятся: неисчерпаемое многообразие структуры и вместе с тем ее высокая видовая уникальность; широкий диапазон физических и химических превращений; способность в ответ на внешнее воздействие обратимо и закономерно изменять конфигурацию молекулы; склонность ко образованию надмолекулярных структур, комплексов с другими химическими соединениями; наличие биологической активности - гормональной, ферментативной, патогенной и др.

Белки представляют собой полимерные молекулы, построенные из 20 аминокислот * , расположенных в различной последовательности и соединенных пептидной связью (С-N-одинарная и С=N- двойная). Если количество аминокислот в цепочке не превышает двадцати, такая цепочка называется олигопептидом, от20 до 50 - полипептидом**, более 50 - белком.

Масса белковых молекул колеблется от 6 тыс. до 1 млн и более дальтон (дальтон - единица молекулярной массы, равная массе атома водорода –(1,674x10 -27 кг). В клетках бактерий содержится до трех тысяч различных белков, в организме человека это разнообразие возрастает до пяти миллионов.

Белки содержат 50-55% углерода, 6,5- 7,3% водорода, 15-18% азота, 21-24% кислорода, до 2,5% серы. В составе некоторых белков обнаружены фосфор, железо, цинк, медь и другие элементы. В отличие от других элементов клетки для большинства белков характерна постоянная доля азота (в среднем 16% от сухого вещества). Этот показатель используют при расчете белка по азоту: (масса азота × 6,25). (100: 16 = 6,25).

Молекулы белка имеют несколько структурных уровней.

Первичная структура - это последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

Вторичная структура α-спираль или складчатая β-структура, которые формируются за счет стабилизации молекулы электростатическими водородными связями, которые образуются между -С=О и –NН -группами аминокислот.

Третичная структура - пространственная организация молекулы, определяемая первичной структурой. Она стабилизируется водородными, ионными и дисульфидными (-S-S-) связями, которые образуются между серосодержащими аминокислотами, а также гидрофобными взаимодействиями.

Четвертичную структуру имеют только белки, состоящие из двух или нескольких полипептидных цепей, она формируется при объединении отдельных белковых молекул в одно целое. Определенная пространственная организация (глобулярная или фибриллярная) необходима для высокоспецифичной работы белковых молекул. Большинство белков активны только в форме, обеспечиваемой третичной или четвертичной структурой. Вторичной структуры достаточно для функционирования лишь немногих структурных белков. Это фибриллярные белки, а большинство ферментов и транспортных белков имеют глобулярную форму.

Белки, состоящие только из полипептидных цепей, называют простыми (протеины), а имеющие в своем составе компоненты другой природы - сложными (протеиды). Например, в молекуле гликопротеинов содержится углеводныйфрагмент, в молекулу металлопротеинов входят ионы металлов и т.д.

По растворимости в отдельных растворителях: водорастворимые; растворимые в солевых растворах - альбумины, спирторастворимые - альбумины; растворимые в щелочах - глютелины.

Аминокислоты по своей природе амфотерны. Если аминокислота имеет несколько карбоксильных групп, то преобладают кислотные свойства, если несколько аминогрупп - основные. В зависимости от преобладания тех или иных аминокислот, белки также могут иметь основные или кислотные свойства. У глобулярных белков имеется изоэлектрическая точка - значение рН, при котором суммарный заряд белка равен нулю. При более низких значениях рН белок имеет положительный заряд, при более высоких - отрицательный. Поскольку электростатическое отталкивание препятствует слипанию белковых молекул, в изоэлектрической точке растворимость становится минимальной и белок выпадает в осадок. Например, белок молока казеина имеет изоэлектрическую точку при рН 4,7. Когда молочнокислые бактерии подкисляют молоко до этого значения, казеин выпадает в осадок и молоко "сворачивается".

Денатурацией белка называется нарушение третичной и вторичной структуры под действием изменения рН, температуры, некоторых неорганических веществ и т.д. Если при этом первичная структура не была нарушена, то при восстановлении нормальных условий происходит ренатурация - самопроизвольное восстановление третичной структуры и активности белка. Это свойство имеет большое значение при производстве сухих пищевых концентратов и медицинских препаратов, которые содержат денатурированный белок.

*Аминокислоты-соединения, содержащие одну карбоксильную и одну аминную группы, связанные с одним атомом углерода, к которому присоединена боковая цепь - какой-либо радикал. Известно более 200 аминокислот, но в образовании белков участвуют 20, называемых основными или фундаментальными. В зависимости от радикала аминокислоты делятся на неполярные (аланин, метионин, валин, пролин, лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин), полярные незаряженные (аспарагин, глутамин, серин, глицин, тирозин, треонин, цистеин) и полярные заряженные (основные: аргинин, гистидин, лизин, кислые: аспарагиновая и глутаминовая кислоты). Неполярные аминокислоты гидрофобны, и построенные из них белки ведут себя как капли жира. Полярные аминокислоты гидрофильны.

**Пептиды могут быть получены в результате реакций поликондесации аминокислот, а также при неполном гидролизе белков. Выполняют в клетке регуляторные функции. Ряд гормонов (окситоцин, вазопрессин) являются олигопептидами. Это брадикидин (пептид боли) это опиаты (естественные наркотики - эндорфины, энкефалины) человеческого организма, которые обладают обезболивающим действием. (Наркотики разрушают опиаты, поэтому человек становится очень чувствительным к малейшим нарушениям в организме - ломка). Пептидами являются некоторые токсины (дифтерийный), антибиотики (грамицидин А).

Функции белков:

1. Структурная . Белки служат строительным материалом для всех органелл клетки и некоторых внеклеточных структур.

2. Каталитическая. Благодаря особому строению молекулы или наличию активных групп многие белки обладают способностью каталитически ускорять ход химических реакций. От неорганических катализаторов ферменты отличаются высокой специфичностью, работой в узких температурных рамках (от 35 до 45° С), при слабощелочном рН и атмосферном давлении. Скорость реакций, катализируемых ферментами, намного выше скорости, обеспечиваемой неорганическими катализаторами.

3. Двигательная . Специальные сократительные белки обеспечивают все виды движения клеток. Жгутики прокариот построены из флагеллинов, а жгутики эукариотических клеток - из тубулинов.

4. Транспортная . Транспортные белки переносят вещества в клетку и из клетки. Например, белки порины способствуют переносу ионов; гемоглобин переносит кислород, альбумин - жирные кислоты. Транспортную функцию осуществляют белки - переносчики плазматических мембран.

5. Защитная . Белки-антитела связывают и обезвреживают чужеродные для организма вещества. Группа антиоксидантных ферментов (каталаза, супероксиддисмутаза) препятствует образованию свободных радикалов. Иммуноглобулины крови, фибрин, тромбин участвуют в свертываемости крови и тем самым останавливают кровотечения. Образование токсинов белковой природы, например, дифтерийного токсина или токсина Васillus turingiensis, в ряде случаев также можно рассматривать как средство защиты, хотя данные белки чаще служат для поражения жертвы в процессе добывания пищи.

6. Регуляторная . Регуляцию работы многоклеточного организма осуществляют гормоны белковой природы. Ферменты, управляя скоростями химических реакций, регулируют внутриклеточный метаболизм.

7. Сигнальная. В цитоплазматической мембране расположены белки, способные реагировать на изменения окружающей среды изменением своей конформацию. Эти сигнальные молекулы отвечают за передачу внешних сигналов в клетку.

8. Энергетическая . Белки могут служить резервом запасных веществ, используемых с целью получения энергии. Расщепление 1 грамма белка обеспечивает выделение 17,6 кДж энергии.

Неорганические вещества клетки. Минеральные соли

Минеральные соли могут содержаться в организме в растворенном виде (диссоциированными на ионы) или в нерастворимом виде.

Важную роль в жизнедеятельности клетки играют растворимые минеральные соли, представленные в основном катионами К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ и анионами НРО 4 2- , Н 2 РО 4- , Сl - , НСO 3- .

Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой. Именно благодаря существованию подобных градиентов концентраций осуществляются многие важные процессы жизнедеятельности, такие, например, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон.

На внешней клеточной мембране высокая концентрация ионов Na + , а на внутренней — ионов К + . Этот факт обуславливает передачу возбуждения по нервам и мышце. Са +2 , Mg +2 являются активаторами многих ферментов, если их недостаточно, то нарушается процесс обмена веществ. Mg +2 поддерживает целостность рибосом, работу митохондрий. Са 3 (РО 4) 2 есть в составе костей, а СаСО 3 — в составе раковин моллюсков.

Ионы растворимых солей Na + , K + , Cl - Mg 2+ , SO 4 2- в организме человека и животных выполняют ряд важных функций:

• создают условия для передачи нервных импульсов;
• регулируют проницаемость мембран;
• участвуют в мышечных сокращениях;
• поддерживают осмотическое давление крови и нормализуют водный баланс;
• регулируют кислотно-щелочной баланс;
• усиливают действие желудочных соков, участвуют в формировании кислых и щелочных ферментов.

Анионы слабых кислот участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса (рН) клетки. Анионы фосфорной кислоты необходимы для синтеза главной энергетической молекулы — АТФ, нуклеотидов и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).

От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства, то есть способность поддерживать слабощелочную среду. Внутри клетки буферность обеспечивается анионами Н 2 РО 4 - , во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют НРО 4 -2 , НСО 3 - .

Неорганические соли — KNO 3 , CaSO 4 , Na 3 PO 4 — служат важными компонентами минерального питания растений.

Функции минеральных солей в клетке и организме