Содержания минеральных солей в организме человека. Минеральные соли: роль минеральных солей, суточная норма, минеральные вещества в продуктах

Химический состав клеток растений и животных весьма сходен, что говорит о единстве их происхождения. В клетках обнаружено более 80 химических элементов, однако только в отношении 27 из них известна физиологическая роль.

Все элементы делят на три группы:

• макроэлементы, содержание которых в клетке составляет до 10 - 3%. Это кислород, углерод, водород, азот, фосфор, сера, кальций, натрий и магний, составляющие вместе свыше 99% массы клеток;
• микроэлементы, содержание которых колеблется от 10 - 3% до 10 - 12%. Это марганец, медь, цинк, кобальт, никель, йод, бром, фтор; на их долю приходится менее 1,0 % массы клеток;
• мультрамикроэлементы, составляющие менее 10 - 12%. Это золото, серебро, уран, селен к др. - в сумме менее 0,01% массы клетки. Физиологическая роль большинства этих элементов не установлена.

Все перечисленные элементы входят в состав неорганических и органических веществ живых организмов или содержатся в виде ионов.

Неорганические соединения клеток представлены водой и минеральными солями.

Самое распространенное неорганическое соединение в клетках живых организмов - вода. Ее содержание в разных клетках колеблется от 10% в эмали зуба до 85% в нервных клетках и до 97 % в клетках развивающегося зародыша. Количество воды в клетках зависит от характера обменных процессов: чем они интенсивнее, тем выше содержание воды. В среднем в теле многоклеточных содержится около 80 % воды. Такое высокое содержание воды говорит о важной роли, обусловленной ее химической природой.

Дипольный характер молекулы воды позволяет ей формировать вокруг белков водную (сольватную) оболочку, препятствующую склеиванию их друг с другом. Это связанная вода, составляющая 4 - 5% от всего ее содержания. Остальную воду (около 95%) называют свободной. Свободная вода является универсальным растворителем для многих органических и неорганических соединений. Большинство химических реакций идет только в растворах. Проникновение веществ в клетку и выведение из нее продуктов диссимиляции в большинстве случаев возможно только в растворенном виде. Вода принимает и непосредственное участие в биохимических реакциях, протекающих в клетке (реакции гидролиза). С водой связана также регуляция теплового режима клеток, так как она обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью.

Вода активно участвует в регуляции осмотического давления в клетках. Проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор вещества называется осмосом, а давление, с которым растворитель (вода) проникает через мембрану, - осмотическим. Величина осмотического давления возрастает с увеличением концентрации раствора. Осмотическое давление жидкостей организма человека и большинства млекопитающих равно давлению 0,85 % раствора хлорида натрия. Растворы с таким осмотическим давлением называются изотоническими, более концентрированные - гипертоническими, а менее концентрированные - гипотоническими. Явление осмоса лежит в основе напряжения стенок растительных клеток (тургор).

По отношению к воде все вещества делятся на гидрофильные (водорастворимые) - минеральные соли, кислоты, щелочи, моносахариды, белки и др. и гидрофобные (водонерастворимые) - жиры, полисахариды, некоторые соли и витамины и др. Кроме воды растворителями могут быть жиры и спирты.

Минеральные соли в определенных концентрациях необходимы для нормальной жизнедеятельности клеток. Так, азот и сера входят в состав белков, фосфор - в состав ДНК, РНК и АТФ, магний - в состав многих ферментов и хлорофилла, железо - в состав гемоглобина, цинк - в состав гормона поджелудочной железы, йод - в состав гормонов щитовидной железы и т. д. Нерастворимые соли кальция и фосфора обеспечивают прочность костной ткани, катионы натрия, калия и кальция - раздражимость клеток. Ионы кальция принимают участие в свертывании крови.

Анионы слабых кислот и слабые щелочи связывают ионы водорода (Н+) и гидроксила (ОН-), вследствие чего в клетках и межклеточной жидкости на постоянном уровне поддерживается слабощелочная реакция. Это явление называется буферностъю.

Органические соединения составляют около 20 - 30 % массы живых клеток. К ним относятся биологические полимеры - белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также жиры, гормоны, пигменты, АТФ и др.

Белки

Белки составляют 10 - 18 % от общей массы клетки (50 - 80 % от сухой массы). Молекулярная масса белков колеблется от десятков тысяч до многих миллионов единиц. Белки - это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Все белки живых организмов построены из 20 аминокислот. Несмотря на это, разнообразие белковых молекул огромно. Они различаются по величине, структуре и функциям, которые определяются количеством и порядком расположения аминокислот. Помимо простых белков (альбумины, глобулины, гистоны) имеются и сложные, представляющие собой соединения белков с углеводами (гликопротеиды), жирами (липопротеиды) и нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды).

Каждая аминокислота состоит из углеводородного радикала, соединенного с карбоксильной группой, имеющей кислотные свойства (-СООН), и аминогруппой (-NH2), обладающей основными свойствами. Аминокислоты отличаются одна от другой только радикалами. Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладающими одновременно свойствами и кислот, и оснований. Это явление обусловливает возможность соединения кислот в длинные цепочки. При этом устанавливаются прочные ковалентные (пептидные) связи между углеродом кислотной и азотом основной групп (-CO-NH-) с выделением молекулы воды. Соединения, состоящие из двух аминокислотных остатков, называются дипептидами, из трех - трипептидами, из многих - полипептидами.

Белки живых организмов состоят из сотен и тысяч аминокислот, т. е. представляют собой макромолекулы. Различные свойства и функции белковых молекул определяются последовательностью соединения аминокислот, которая закодирована в ДНК. Эту последовательность называют первичной структурой молекулы белка, от которой, в свою очередь, зависят последующие уровни пространственной организации и биологические свойства белков. Первичная структура белковой молекулы обусловлена пептидными связями.

Вторичная структура белковой молекулы достигается ее спирализацией благодаря установлению между атомами соседних витков спирали водородных связей. Они слабее ковалентных, но, многократно повторенные, создают довольно прочное соединение. Функционирование в виде закрученной спирали характерно для некоторых фибриллярных белков (коллаген, фибриноген, миозин, актин и др.).

Многие белковые молекулы становятся функционально активными только после приобретения глобулярной (третичной) структуры. Она формируется путем многократного сворачивания спирали в трехмерное образование - глобулу. Эта структура сшивается, как правило, еще более слабыми дисульфидными связями. Глобулярную структуру имеет большинство белков (альбумины, глобулины и др.).

Для выполнения некоторых функций требуется участие белков с более высоким уровнем организации, при котором возникает объединение нескольких глобулярных белковых молекул в единую систему - четвертичную структуру (химические связи могут быть разные). Например, молекула гемоглобина состоит из четырех различных глобул и геминовой группы, содержащей ион железа.

Утрата белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией. Причиной ее могут быть различные химические (кислоты, щелочи, спирт, соли тяжелых металлов и др.) и физические (высокие температура и давление, ионизирующие излучения и др.) факторы. Вначале разрушается очень слабая - четвертичная, затем третичная, вторичная, а при более жестких условиях и первичная структура. Если под действием денатурирующего фактора не затрагивается первичная структура, то при возвращении белковых молекул в нормальные условия среды их структура полностью восстанавливается, т. е. происходит ренатурация. Это свойство белковых молекул широко используется в медицине для приготовления вакцин и сывороток и в пищевой промышленности для получения пищевых концентратов. При необратимой денатурации (разрушении первичной структуры) белки теряют свои свойства.

Белки выполняют следующие функции: строительную, каталитическую, транспортную, двигательную, защитную, сигнальную, регуляторную и энергетическую.

Как строительный материал белки входят в состав всех клеточных мембран, гиалоплазмы, органоидов, ядерного сока, хромосом и ядрышек.

Каталитическую (ферментативную) функцию выполняют белки-ферменты, в десятки и сотни тысяч раз ускоряющие течение биохимических реакций в клетках при нормальном давлении и температуре около 37 °С. Каждый фермент может катализировать только одну реакцию, т. е. действие ферментов строго специфично. Специфичность ферментов обусловлена наличием одного или нескольких активных центров, в которых происходит тесный контакт между молекулами фермента и специфического вещества (субстрата). Некоторые ферменты применяются в медицинской практике и пищевой промышленности.

Транспортная функция белков заключается в переносе веществ, например кислорода (гемоглобин) и некоторых биологически активных веществ (гормонов).

Двигательная функция белков состоит в том, что все виды двигательных реакций клеток и организмов обеспечиваются специальными сократительными белками - актином и миозином. Они содержатся во всех мышцах, ресничках и жгутиках. Их нити способны сокращаться с использованием энергии АТФ.

Защитная функция белков связана с выработкой лейкоцитами особых белковых веществ - антител в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов. Антитела связывают, нейтрализуют и разрушают не свойственные организму соединения. Примером защитной функции белков может служить превращение фибриногена в фибрин при свертывании крови.

Сигнальная (рецепторная) функция осуществляется белками благодаря способности их молекул изменять свою структуру под влиянием многих химических и физических факторов, вследствие чего клетка или организм воспринимают эти изменения.

Регуляторная функция осуществляется гормонами, имеющими белковую природу (например, инсулин).

Энергетическая функция белков заключается в их способности быть источником энергии в клетке (как правило, при отсутствии других). При полном ферментативном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

Углеводы

Углеводы - обязательный компонент как животных, так и растительных клеток. В растительных клетках их содержание достигает 90 % сухой массы (в клубнях картофеля), а в животных - 5 % (в клетках печени). В состав молекул углеводов входят углерод, водород и кислород, причем количество атомов водорода в большинстве случаев вдвое превышает число атомов кислорода.

Все углеводы подразделяются на моно-, ди- и полисахариды. Моносахариды чаще содержат пять (пентозы) или шесть (гексозы) атомов углерода, столько же кислорода и вдвое больше водорода (например, C6H12OH - глюкоза). Пентозы (рибоза и дезоксирибоза) входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Гексозы (глюкоза и фруктоза) постоянно присутствуют в клетках плодов растений, придавая им сладкий вкус. Глюкоза содержится в крови и служит источником энергии для клеток и тканей животных. Дисахариды объединяют в одной молекуле два моносахарида. Пищевой сахар (сахароза) состоит из молекул глюкозы и фруктозы, молочный сахар (лактоза) включает глюкозу и галактозу. Все моно- и дисахариды хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус. Молекулы полисахаридов образуются в результате полимеризации моносахаридов. Мономером полисахаридов - крахмала, гликогена, целлюлозы (клетчатки) является глюкоза. Полисахариды практически нерастворимы в воде и не обладают сладким вкусом. Основные полисахариды - крахмал (в растительных клетках) и гликоген (в клетках животных) откладываются в виде включений и служат запасными энергетическими веществами.

Углеводы образуются в зеленых растениях в процессе фотосинтеза и могут использоваться в дальнейшем для биосинтеза аминокислот, жирных кислот и других соединений.

Углеводы выполняют три основные функции: строительную (структурную), энергетическую и запасающую. Целлюлоза образует стенки растительных клеток; сложный полисахарид - хитин - наружный скелет членистоногих. Углеводы в соединении с белками (гликопротеиды) входят в состав костей, хрящей, сухожилий и связок. Углеводы выполняют роль основного источника энергии в клетке: при окислении 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии. Гликоген откладывается в мышцах и клетках печени в качестве запасного питательного вещества.

Липиды

Липиды (жиры) и липоиды являются обязательными компонентами всех клеток. Жиры представляют собой сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина, а липоиды - жирных кислот с другими спиртами. Эти соединения нерастворимы в воде (гидрофобны). Липиды могут образовывать сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами (гликолипиды), остатками фосфорной кислоты (фосфолипиды) и др. Содержание жиров в клетке колеблется от 5 до 15 % массы сухого вещества, а в клетках подкожной жировой клетчатки - до 90 %.

Жиры выполняют строительную, энергетическую, запасающую и защитную функции. Бимолекулярный слой липидов (преимущественно фосфолипиды) образует основу всех биологических мембран клеток. Липиды входят в состав оболочек нервных волокон. Жиры являются источником энергии: при полном расщеплении 1 г жира высвобождается 38,9 кДж энергии. Они служат источником воды, выделяющейся при их окислении. Жиры являются запасным источником энергии, накапливаясь в жировой ткани животных и в плодах и семенах растений. Они защищают органы от механических повреждений (например, почки окутаны мягким жировым «футляром»). Накапливаясь в подкожной жировой клетчатке некоторых животных (киты, тюлени), жиры выполняют теплоизоляционную функцию.

Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты имеют первостепенное биологическое значение и представляют собой сложные высокомолекулярные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Они впервые были обнаружены в ядрах клеток, откуда и их название.

Существует два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). ДНК входит в основном в хроматин ядра, хотя небольшое ее количество содержится и в некоторых органоидах (митохондрии, пластиды). РНК содержится в ядрышках, рибосомах и в цитоплазме клетки.

Структура молекулы ДНК была впервые расшифрована Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. Она представляет собой две полинуклеотидные цепи, соединенные друг с другом. Мономерами ДНК являются нуклеотиды, в состав которых входят: пятиуглеродный сахар - дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты и азотистое основание. Нуклеотиды отличаются один от другого только азотистыми основаниями. В состав нуклеотидов ДНК входят следующие азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Нуклеотиды соединяются в цепочку путем образования ковалентных связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты соседнего нуклеотида. Обе цепочки объединяются в одну молекулу водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями разных цепочек, причем в силу определенной пространственной конфигурации между аденином и тимином устанавливаются две связи, а между гуанином и цитозином - три. Вследствие этого нуклеотиды двух цепочек образуют пары: А-Т, Г-Ц. Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в парных цепочках ДНК называется комплементарное. Это свойство лежит в основе репликации (самоудвоения) молекулы ДНК, т. е. образования новой молекулы на основе исходной.

Репликация

Репликация происходит следующим образом. Под действием специального фермента (ДНК-полимеразы) разрываются водородные связи между нуклеотидами двух цепочек, и к освободившимся связям по принципу комплементарности присоединяются соответствующие нуклеотиды ДНК (А-Т, Г-Ц). Следовательно, порядок нуклеотидов в «старой» цепочке ДНК определяет порядок нуклеотидов в «новой», т. е. «старая» цепочка ДНК является матрицей для синтеза «новой». Такие реакции называются реакциями матричного синтеза, они характерны только для живого. Молекулы ДНК могут содержать от 200 до 2 x 108 нуклеотидов. Огромное разнообразие молекул ДНК достигается разными их размерами и различной последовательностью нуклеотидов.

Роль ДНК в клетке заключается в хранении, воспроизведении и передаче генетической информации. Благодаря матричному синтезу наследственная информация дочерних клеток точно соответствует материнской.

РНК

РНК, как и ДНК, представляет собой полимер, построенный из мономеров - нуклеотидов. Структура нуклеотидов РНК сходна с таковой ДНК, но имеются следующие отличия: вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов РНК входит пятиуглеродный сахар - рибоза, а вместо азотистого основания тимина - урацил. Остальные три азотистых основания те же: аденин, гуанин и цитозин. По сравнению с ДНК в состав РНК входит меньше нуклеотидов и, следовательно, ее молекулярная масса меньше.

Известны двух- и одноцепочечные РНК. Двухцепочечные РНК содержатся в некоторых вирусах, выполняя (как и ДНК) роль хранителя и передатчика наследственной информации. В клетках других организмов встречаются одноцепочечные РНК, которые представляют собой копии соответствующих участков ДНК.

В клетках существуют три типа РНК: информационная, транспортная и рибосомальная.

Информационная РНК (и-РНК) состоит из 300 - 30 000 нуклеотидов и составляет примерно 5 % от всей РНК, содержащейся в клетке. Она представляет собой копию определенного участка ДНК (гена). Молекулы и-РНК выполняют роль переносчиков генетической информации от ДНК к месту синтеза белка (в рибосомы) и непосредственно участвуют в сборке его молекул.

Транспортная РНК (т-РНК) составляет до 10 % от всей РНК клетки и состоит из 75-85 нуклеотидов. Молекулы т-РНК транспортируют аминокислоты из цитоплазмы в рибосомы.

Основную часть РНК цитоплазмы (около 85 %) составляет рибосомальная РНК (р-РНК). Она входит в состав рибосом. Молекулы р-РНК включают 3 - 5 тыс. нуклеотидов. Считают, что р-РНК обеспечивает определенное пространственное взаиморасположение и-РНК и т-РНК.

Минеральные соли относятся к необходимым компонентам принимаемой пищи, а их отсутствие способно привести к гибели живого организма. Они очень активно участвуют в деятельности всех элементов организма, а также в нормализации функционирования его систем. Минеральные вещества необходимы для кроветворения, формирования различных тканей. Так, например, кальций и фосфор – основные структурные элементы костных тканей. Считается, что человеку необходимо не меньше двадцати различных минеральных солей. В наш организм они могут поступать с водой и продуктами питания.

Для некоторых видов продуктов характерна высокая концентрация определенных минеральных веществ, в том числе и редких. Злаки содержат много кремния, а морские растения – йода.

Для нашего организма нормальным является определенный кислотно-щелевой баланс. Его поддержание является основой эффективной жизнедеятельности. Такое равновесие должно быть постоянным, но при некоторых сдвигах в питании оно может колебаться в ту или иную сторону.

Для питания людей характерным считается сдвиг в сторону кислотного характера. Это чревато развитием различных заболеваний, в том числе и атеросклероза.

К кислым минеральным веществам относят хлор, фосфор и серу. Они содержатся в рыбе, мясе, хлебе, яйцах, крупах и т.п. Калий, натрий, магний и кальций – щелочные элементы.

На них богаты такие продукты как фрукты и овощи, ягоды, молоко и его производные.
Чем старше становится человек – тем больше щелочных продуктов должно присутствовать в его рационе.

Самыми необходимыми минеральными солями для нашего организма считаются калий, кальций, фосфор, магний и железо.

Калий относится к щелочным металлам. Он нужен нашему организму для построения мускулов, а также для селезенки и печени. Калий способствует нормализации процессов пищеварения, а в особенности активно стимулирует переработку крахмалов и жиров.

Именно этим объясняется польза этого элемента при запорах. Кроме того он незаменим при нарушениях в циркуляции крови, воспалительных процессах на коже, ослабленной работе сердца и приливах крови.

Быстро проявляется дряблостью мышечной массы, а также нарушениями умственной деятельности. Этот элемент содержится в кислых фруктах, сырых овощах, клюкве и барбарисе, а также в орехах, отрубях и миндале.

Кальций одинаково необходим в любом возрасте. Его соли входят в состав крови, а также межтканевой и клеточной жидкости. Считается, что они необходимы для укрепления защитных систем организма, а также для осуществления и поддержания нервно-мышечной возбудимости.

Роль солей кальция в их важности для сворачиваемости крови, а их недостаток быстро сказывается на деятельности сердечной мышцы. Этот минерал особо необходим для костей скелета.

Кальций присутствует во многих продуктах питания. Но при этом он достаточно тяжело усваивается организмом. Лучше всего его потреблять с молочными продуктами, так, например, в полулитре молока содержится его дневная норма.

При построении рациона питания следует учитывать то, что кальций активно теряется организмом при различных стрессовых ситуациях и во время болезней. Это очень быстро сказывается на состоянии всего организма. Поэтому при потерях кальция следует увеличить его поступления.

Фосфор необходим для стимуляции роста и деятельности организма. Он влияет на развитие костей, а также очень важен для мозга. Стабильное поступление этого элемента необходимо при активной умственной работе. Но следует учитывать, что постоянный избыток фосфора может приводить к образованию опухолей.

Это минеральное вещество содержится в таких продуктах, как печень рыбы, сыр, желток, отруби, огурцы, салат, редиска, миндаль, орехи, чечевица.

Магний необходим для твердости зубов и костей. Этот элемент присутствует и в мускулах, нервах, легких, мозгу, придавая им плотности и эластичности. Недостаток магния в рационе очень быстро сказывается нервным напряжением.

Именно соли магния способны защитить наш организм от негативных воздействий различных стрессов, с помощью поддержки работы клеточных мембран в нервной системе. Содержится в помидорах, шпинате, орехах, сельдерее, винных ягодах, отрубях.

Железо является основным элементом для окисления крови. Без него невозможно образование гемоглобина – красных шариков. При недостатке этого микроэлемента наблюдается малокровие, апатия, пониженная жизненность и бледная немочь. В организме железо откладывается в печени.

Содержится в салате, шпинате, спарже, землянике, тыкве, луке и арбузе.

Минеральные соли относятся к неорганическим элементам. Это значит, что человеческий организм не может синтезировать их самостоятельно. Задачей человека является грамотный подход к построению своего рациона питания.

При этом следует учитывать необходимость строгого баланса в соотношении минеральных солей. Их неправильное сочетание или переизбыток могут нанести вред и иметь негативные последствия.

Так, например, излишнее количество кальция в рационе может приводить к образованию кальцийсодержащих камней в почках. Также этот элемент должен грамотно сочетаться с фосфором и калием. При избытке поваренной соли могут появляться отеки и проблемы с сердечнососудистой системой. Это объясняется тем, что соль задерживает жидкость в организме.

Биологическая роль минеральных солей в организме велика. Для их сбалансированного поступления необходимо грамотно подходить к составлению рациона. При этом не лишним будет советоваться с диетологами.

Соль поступает в организм человека не только в чистом виде как пищевая добавка, но и вместе с жидкостью. Избыток данного камня, точно так же, как и недостаток, негативно сказывается на организме в целом. Сколько необходимо употреблять в день соли, а также как ее вывести рассмотрено в этой статье.

Для начала стоит уточнить, что в каждом уже содержится определенное количество соли. Следовательно, за весь день человек получает достаточно пищевой добавки. Однако вкусовые предпочтения сегодня кардинально изменились - мы добавляем приправу практически везде. Точно сказать норму соли нельзя, так как сами ученые не определились с цифрой. В среднем, за сутки нужно употреблять не больше пяти граммов соли. Американские врачи рекомендуют ограничиваться четырьмя граммами, бразильские - двумя, а доктора из Британии считают нормой шесть граммов. Таким образом, рекомендуемая доза зависит еще и от особенностей того или иного народа, а также климатической расположенности. В более холодных климатических поясах в день достаточно употреблять 3-5 граммов соли, в жарких районах - 6-8 г. Кроме того, потребность возрастает при физических нагрузках.

Стоит также отметить, что половина соли из пяти дозволенных граммов должна поступать непосредственно из продуктов питания.

Недостаток и избыток солей

Соль - важнейшее вещество, которое поддерживает баланс в организме. А, как известно, тело на 70% состоит из жидкости.

Недостаток соли проявляется по-разному:

• у человека появляется усталость, наблюдается депрессивное состояние и головная боль;
• нарушается работа пищеварительной и сердечно-сосудистой систем: появляется тошнота;
• разрушаются кости и мышцы, появляются спазмы;
• остеопороз, анорексия;
• менее «болезненный» симптом - жажда, которая не утоляется даже при обильном питье.

Функция минеральных солей в организме

Соли выполняют ряд важных функций в организме человека:

• они поддерживают кислотно-щелочной баланс;
• регулируют осмотическое давление в клетках;
• принимают непосредственное участие в образовании ферментов;
• контролируют процесс свертывания крови.

Помимо этого, соль способна притягивать . Благодаря этому свойству в организме жидкость накапливается в нужном количестве.

Соли магния

Соли магния - важнейшее вещество, без которого невозможны какие-либо процессы в организме.

Ионы магния участвуют в обмене веществ, образовании белка, регулировании давления, очищении организма от шлаков и токсинов. Таким образом, без магния невозможно существование. Врачами было замечено, что, если у будущей матери был недостаток данных солей, роды затягивались. Объяснение этому достаточно простое - все процессы в организме «затянулись». Более того, у новорожденного ребенка могут наблюдаться судороги.

Симптомы недостатка ионов магния:

• головокружение, возможны обмороки;
• непродолжительные судороги в мышцах;
• «пятна» в глазах;
• различные спазмы;
• волосы становятся ломкими, в последствии выпадают, ноги легко ломаются;
• депрессивное состояние и т. д.

Исправить ситуацию можно употреблением витаминов, которые пропишет доктор, и продуктов, богатых магнием.

Соли калия в организме

Как и в случае с магнием, соли калия регулируют не только водный баланс в организме, но и работу нервной системы, а также сердечно-сосудистой. Калий крайне необходим для мышечных волокон, в частности мозга, сердца и печени и т. д.

Если в мало калия, возможны такие заболевания, как водянка и гипокалиемия. Нарушается работа всей сердечной системы, а также разрешаются кости. Однако и избыток этого вещества вреден - может образоваться язва тонкого кишечника.

Наибольшее количество калия содержится в сухих и свежих фруктах, овощах, орехах, бобовых, зерновых. Кроме того, богата данным элементом и мята.

Соли кальция

Как известно, кальций является основным составляющим всего скелета человека, включая зубы и ногти. Кроме того, он поддерживает иммунную систему, препятствуя проникновению в организм различных вирусов и микробов. Он также участвует в кроветворении, является антидепрессантом, поддерживая в тонусе нервную систему.

Сами по себе соли кальция не могут усваиваться в организме без солей фосфора. В связи с этим, в теле человека содержится около двух килограммов кальция и 700 граммов фосфора. В случае нехватки первого элемента в определенных органах и системах, организм «возьмет» его из скелета. Суточной нормой кальция считается не менее одного грамма.

Мочевые соли

Моча человека состоит из 95% воды, остальное же - и соли. В зависимости от рациона человека и его пищевых предпочтений, в данной жидкости может содержаться слишком много солей, что негативно сказывается на здоровье в целом.

Стоит отметить, что слишком много соли в моче - это еще не свидетельство заболевания. Причин данному явлению может быть несколько:

• человек выпивает мало воды в течение дня, из-за чего концентрация соли увеличивается;
• рацион питания не соответствует норме. Скорее всего, употребляется слишком соленые блюда;
• кроме того, причиной солей в моче может стать щавельная кислота, которой достаточно много в ягодах, помидорах и шоколаде;
• в организме в больших количествах содержится этиленгликоль, содержащийся в красках, лаках и т.п.;
• нарушился обмен веществ;
• также может влиять экологический фактор.

Соблюдение диеты - наилучший метод нормализовать количество солей в моче.

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

Соединение	% от массы живой клетки
	Бактерии	Животные
Полисахариды

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.

Минеральные соли

«Пища, не содержащая минеральных солей, хотя она во всем остальном удовлетворяет условиям питания, ведет к медленной голодной смерти, потому что обеднение тела солями неминуемо влечет за собой расстройства питания» (Ф.Ф. Эрисман).

Минеральные соли играют исключительно важную роль в регуляции обменных процессов и важнейших функций организма человека. Организм человека не только совершает работу, в нем непрерывно происходят процессы построения клеток и тканей тела. Одни клетки погибают, и вместо них появляются новые. Для всех этих «ремонтных работ» нужен строительный материал, который организм получает в виде пищевых веществ, в том числе минеральных солей. Поэтому не случайно из 88 элементов таблицы Менделеева в живых организмах их обнаружено около 40.

В зависимости от содержания минеральных солей в организме человека и потребности в них различают макроэлементы (калий, натрий, кальций, фосфор, магний, сера, хлор) и микроэлементы (алюминий, медь, никель, ванадий, железо, стронций, йод, селен, кобальт, фтор, кремний, цинк, марганец, хром, молибден).

За исключением кальция, фосфора, железа и йода, организм человека не располагает запасами минеральных солей. Следовательно, минеральные соли являются незаменимыми пищевыми веществами, так как они не образуются в организме. Систематическое поступление минеральных солей с пищей — важное условие рационального питания.

Минеральные вещества оказывают многообразное воздействие на жизнедеятельность организма человека. Они входят в состав ферментов и гормонов, принимают участие во всех видах обмена веществ, активируют действие витаминов, являются пластическим материалом опорных тканей (кости, хрящи, зубы), помогают процессам кроветворения и свертываемости крови, обеспечивают нормальное функционирование нервной, мышечной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Минеральные соли участвуют в регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления в клетках и межклеточных жидкостях. Каждый из минеральных элементов имеет определенное функциональное предназначение.

Характеристика некоторых основных минеральных солей, имеющих особое значение в питании человека

Калий необходим для нормальной функции мышц и почек. Суточная потребность взрослого здорового человека в калии 2500—5000 мг. Продукты, богатые калием: свинина мясная, треска, хек, скумбрия, кальмары (филе), крупа овсяная, фасоль, горох, горошек зеленый, картофель, томаты, свекла, редис, лук зеленый, морская капуста, чернослив, изюм, черешня, смородина (черная и красная), виноград, абрикосы, персики.

Натрий участвует в регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления в клетках и межклеточных жидкостях. Суточная потребность взрослого здорового человека в натрии 4000—6000 мг. Продукты, богатые натрием: колбасы, сыры, хлеб пшеничный, булочки городские, консервы рыбные, масло соленое сливочное, паста «Океан».

Натрий и хлориды поступают в организм человека в основном в виде поваренной соли. Суточная потребность в поваренной соли для взрослых 10— 15 г, что удовлетворяется за счет содержания ее в продуктах питания (6—10 г), в частности в хлебе (3—5 г) и поваренной соли, используемой для приготовления пиши и добавления по вкусу во время еды.

Кальций играет важную роль в формировании костей, обладает противовоспалительным и противоаллергическим свойствами. Суточная потребность взрослого здорового человека в кальции 1000—1200 мг. Продукты, богатые кальцием: молоко, кефир, сметана, творог, сыры, ставрида, сельдь, сазан, икра, паста «Океан», яйца, крупа (гречневая и овсяная), горох, фасоль, морковь, петрушка, лук зеленый.

Фосфор вместо с кальцием составляет основу костной ткани, обеспечивает умственную и мышечную деятельность. Суточная потребность взрослого здорового человека в фосфоре 1000—1500 мг. Продукты, богатые фосфором: печень говяжья, мясо куриное, рыба, икра, творог, сыры, крупа (овсяная, перловая, гречневая), пшено, горох, шоколад.

Магний нормализует возбудимость нервной системы и деятельность сердечной мышцы, оказывает сосудорасширяющее действие, стимулирует двигательную функцию кишечника и желчеотделение, способствует выведению холестерина из организма. Суточная потребность взрослого здорового человека в магнии 400 мг. Продукты, богатые магнием: отруби пшеничные, скумбрия, сельдь, кальмары (филе), паста «Океан», морская капуста, яйца, хлеб из муки II сорта, фасоль, горох, крупа (овсяная, гречневая, перловая), пшено, урюк, чернослив, петрушка, укроп, салат.

Железо активно участвует в кроветворении. Суточная потребность взрослого здорового человека в железе 15 мг (мужчины) и 18 мг (женщины). Продукты, богатые железом: говядина, баранина, печень (свиная, говяжья), мясо (куриное, кролика, индейки), язык говяжий, колбасы копченые, скумбрия, горбуша, икра осетровых, паста «Океан», яйца, хлеб из муки II сорта, крупа (гречневая, овсяная, ячневая, манная), пшено, шпинат, щавель, айва, персики, яблоки, хурма, груши, сливы, абрикосы, черника.

В процессах кроветворения участие принимают медь, марганец, кобальт и ванадий, а в процессах костеобразования — марганец и стронций. Цинк необходим для нормального роста, развития и полового созревания, вкуса и обоняния. Фтор способствует сохранению эмали зубов от повреждения. Йод принимает активное участие в деятельности щитовидной железы и образования ее гормона — тироксина.

Чтобы удовлетворить суточную потребность в различных пищевых веществах, в том числе минеральных солях, надо знать их содержание в различных пищевых продуктах. Для этого следует использовать соответствующие таблицы, в которых приведены количественные показатели содержания тех или иных пищевых веществ в различных продуктах.

Для правильного питания важно не только абсолютное количество пищевых веществ, но и оптимальные соотношения их. Например, для полноценного усвоения соотношение в пище кальция и фосфора должно быть 1,1:1,5, а кальция и магния — 1:0,5. Обычный набор пищевых продуктов, включающий достаточное количество овощей, фруктов, хлеба и молока, удовлетворяет потребности организма человека во всех необходимых ему минеральных веществах.

Вода

Напомним, что взрослый человек состоит на 65% из воды. Воду нельзя рассматривать как инертную жидкость, так как вода и продукты ее диссоциации являются важными факторами, определяющими структуру и функции всех тканей и органов организма. Водопроводная вода — источник некоторых минеральных веществ (кальция, магния, железа, фтора, меди и др.), содержание которых весьма колеблется в зависимости от источника водоснабжения. В такой воде меньше минеральных веществ, а в дистиллированной воде их практически нет.

В овощах и фруктах много воды (75—95%). Благодаря минеральному составу вода быстро покидает организм, способствуя выведению продуктов обмена веществ (мочегонное действие).

Суточная потребность человека в воде составляет 2—2,5 л. В сутки надо принимать 1 — 1,5 л воды, так как 600—800 г ее поступает с пищей, а еще 300—400 г образуется в организме вследствие обменных процессов.

Недостаток и избыток воды отрицательно сказывается на здоровье человека. Помните, что без пищи человек может прожить несколько педель, а без воды погибает через несколько суток. Потеря организмом более 10% воды угрожает его жизнедеятельности. При недостатке воды в организме происходит сгущение крови, нарушаются обменные процессы, ухудшается деятельность сердца и мозга, затрудняется работа почек, плохо выводятся с мочой продукты обмена веществ. Избыточное введение воды увеличивает количество циркулирующей крови, повышает нагрузку на работу сердца и почек, способствует избыточному выведению витаминов и минеральных солей из организма.

Лисовский В.А., Евсеев С.П., Голофеевский В.Ю., Мироненко А.Н.