Минеральные вещества пищи, макро- и микроэлементы, биологическая роль. Региональные патологии, связанные с недостатком микроэлементов.

1. Общие сведения о минеральных веществах Кроме основных элементов, из которых состоят белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты, человек должен получать с пищей другие химические элементы.
Основные элементы: C, O, H, N, S и P. Но, кроме этого, необходимы еще приблизительно 20 минеральных веществ.
Недостаток в том или ином минеральном веществе встречается редко, поскольку минеральные вещества в достаточном количестве содержатся в пище и питьевой воде. Но для некоторых минеральных веществ имеются эндемические зоны, которые характеризуются недостатком какого-либо минерального элемента (например, иода или фтора).
Минеральные вещества - это те вещества, которые остаются в золе после сжигания трупа. После сжигания трупа взрослого человека остается около 3 кг золы.
В настоящее время в нашем организме найдено около 70 различных элементов, исключая элементы трансуранового ряда.
Элементы, встречающиеся в организме, делят на:
а) макроэлементы - их содержание составляет граммы, десятки или сотни граммов. Это Na, K, Ca, P, S, Cl.
б) микроэлементы, содержание их в организме исчисляется миллиграммами и десятками миллиграммов. Это Fe, Cu, Zn, Mo, Co, F, I, Br и некоторые другие. Для нас более важна другая классификация.
Минеральные элементы можно классифицировать и по их необходимости для жизнедеятельности организма.
Те элементы, которые абсолютно необходимы для организма и выполняют в нем специфические функции, называют биоэлементы.
Те элементы, функции которых в организме неизвестны, обозначаются как случайные примеси. Пример случайной примеси - золото (Au).
Минеральные вещества в организме распределены очень неравномерно. Самая твердая ткань нашего организма - это ткань зуба, в ней 98 % минеральных веществ, а во внеклеточной жидкости содержится всего 0,5-1 % минеральных веществ. Фтора больше всего в зубной эмали, иода - в щитовидной железе, железа - в красном костном мозге. Большинство минеральных элементов концентрируется в отдельных тканях.
Равномерно распределены: Mg, Al, Br, Se.
2. Формы существования минеральных веществ в организме человека 1. Ионизированная форма - в виде растворенных диссоциированных минеральных солей. Ионы могут связываться с белковыми молекулами, образуя комплексы. Связь может быть специфическая и неспецифическая. Пример специфической связи: белок трансферрин переносит железо. Пример неспецифической связи: альбумины плазмы переносят многие металлы.
2. В составе органических макромолекул. Здесь связь прочная и специфическая. Пример: железо в гемоглобине, иод в тироксине.
3. В виде нерастворимых солей (кристаллические формы). Пример: кристаллы гидроксиапатита в составе костной ткани и тканей зуба (фосфаты кальция, соли фтора).
Минеральные вещества проникают в организм с пищей и водой через желудочно-кишечный тракт, а так же через дыхательные пути и кожу. Обычно они плохо всасываются в желудке, а в кишечнике их всасывание происходит путем активного транспорта.
3. Роль минеральных веществ

1. Структурная роль.
2. Энергетическая роль..
3. Регуляторная роль.
Минеральные вещества участвуют:
а) в поддержании постоянства осмотического давления в крови и в клетках;
б) в поддержании постоянства pH крови и тканей.
Это происходит благодаря существованию двух основных буферных систем организма:
а) бикарбонатная;
б) фосфатная.
Минеральные вещества входят в состав биорегуляторов нашего организма: ферментов, гормонов, витаминов.
Каждый из минеральных компонентов имеет свою роль и не может быть заменен другим.
Особенности метаболизма отдельных минеральных веществ.
4. Кальций (Са) В среднем в организме человека содержится от 1 до 2 кг кальция. 90 % из этого количества находится в костной ткани в виде нерастворимых солей. 10 % кальция существует в организме в ионизированном состоянии.
Функции кальция следующие.
1. Необходим для процессов окостенения.2. Участие в работе ферментативных систем (в том числе мышечного сокращения).3. Передача нервного импульса.4. Фактор свертывания крови.5. Участвует в регуляции активности некоторых гормонов (кальмодулиновая система).6. Активатор некоторых ферментов.7. Пищевые источники кальция: молочные продукты, бобовые, злаки, орехи.8. Лучше всего всасывается в кислой среде.9. Суточная потребность: 800 мг; для беременных женщин - 1.2 г.
5. Фосфор (Р) В организме взрослого человека содежится окло 1 кг фосфора. 85 % фосфора находится в костной ткани.
В плазме крови концентрация фосфора составляет от 1 до 1.4 ммоль/л.
Очень важно соотношение содержания кальция/фосфора в организме человека, которое в норме составляет: Са/Р = 2.
Функции фосфора в организме следующие.
1. Участвует в процессах окостенения.2. Входит в состав макроэргов.3. Входит в состав нуклеиновых кислот.4. Входит в состав некоторых коферментов.5. Входит в состав фосфолипидов.6. Эфиры фосфора являются промежуточными продуктами энергетического метаболизма.7. Входит в состав буферных систем крови.8. Входит в состав фосфопротеинов (казеиноген молока).
Самостоятельной пищевой недостаточности фосфора в организме обычно не бывает. Чаще нарушения обмена фосфора связаны с недостаточностью кальция в организме.
6. Натрий (Na) и калий (K) Натрий является основным внеклеточным катионом организма человека.
Функции натрия в организме следующие.1. Поддержание постоянства осмотического давления.2. Участие в работе буферных систем крови. 3. Поддержание нервно-мышечного тонуса.4. Участие в процессах возбуждения нервных клеток.
Суточная потребность в Na - 1 г. Но за день мы часто потребляем до 10 г. Такое избыточное потребление Na иногда провидит к развитию у человека гипертонической болезни.
Калий является основным внутриклеточным катионом организма.
Суточная потребность в калии - около 4 г. При поносе и рвоте человек теряет много калия.
7. Железо (Fe) и медь (Cu) Железо необходимо для синтеза гема кислород-переносящих белков (гемоглобина, миоглобина), цитохромов, пероксидазы, каталазы.
Железо может всасываться в кишечнике в виде ионов Fe²⁺, но они всасываются очень медленно. Всасывание железа идет быстрее в присутствии восстановителей (например, витамина "С"). Между организмом человека и микрофлорой кишечника существует конкуренция за Fe²⁺. Лучше всего железо усваивается из продуктов животного происхождения.
Потребность организма в железе составляет в 5-6 раз больше необходимого количества для организма: чтобы всосалось 10 мг железа (это суточная потребность), нужно получить с пищей 50-60 мг железа в сутки. Переход всосавшегося железа из кишечного эпителия в плазму происходит с участием белка ферритина. В крови железо транспортируется белком трансферрином. Депонируется железо в печени, селезенке и красном костном мозге в комплексе с белком ферритином. Железо, которое освобождается из фагоцитированных эритроцитов, доступно для утилизации - выводится с желчью и калом в небольших количествах. При кровотечениях потери железа намного возрастают.
Медь должна обязательно быть в составе пищи для лучшего всасывания железа.
Медь необходима для синтеза ферментов цитохромоксидазы, супероксиддисмутазы - в состав этих ферментов входят и медь, и железо.
Медь также входит в состав активного центра фермента лизилоксидазы. Этот фермент катализирует образование поперечных сшивок между отдельными полипептидными цепями в коллагене и эластине. Таким образом, медь нужна для нормального развития соединительной ткани и эндотелия. При недостатке меди стенки сосудов становятся хрупкими, ломкими, увеличивается вероятность их разрыва.
Суточная потребность в меди составляет 2,5-5 мг.
Много меди в мясе, морских продуктах. Молоко совсем не содержит меди.
8. Магний (Mg) В организме человека содержится 25 г магния. 50 % этого количества содержится в костной ткани, 30 % - в мышечной ткани. Остальные 20 % - в других тканях и биологических жидкостях.
Концентрация магния в тканях составляет 5-10 ммоль/л, в плазме крови - 0,65-1 ммоль/л, в эритроцитах - в 2 раза выше, чем в плазме. 80 % магния плазмы крови находятся в ионизированном состоянии (Mg²⁺), остальной связан с белками.
Функции магния.1. Участвует в АТФ-зависимых реакциях.2. Участвует во всех киназных реакциях.
Суточная потребность: 350 мг.
Значительные потери организмом магния могут произойти при диаррее. При понижении концентрации магния в крови наблюдаются мышечная дрожь, полукоматозное состояние. Повышение концентрации магния в крови вызывает седативный (успокаивающий) эффект. Препараты магния используются как противосудорожные средства.
9. Фтор (F) Связь кариеса с нарушением обмена фтора обнаружена в 30-х гг. С тех пор ведутся исследования о роли фтора в организме.
Фтор мы получаем с водой и пищей. 90 % фтора, находящегося в организме, содержится в зубной эмали, еще 9 % - в других тканях зуба и в костной ткани. Фтор выводится из организма в основном через почки.
Фтор оказывает влияние на активность ферментов, фториды повышают активность щелочной фосфатазы. Фтор оказывает влияние на организм за счет его способности к комплексообразованию с металлами. Образуя комплексы с металлами, входящими в состав активного центра некоторых ферментов, влияет на их работу.
При нормальном содержании фтора в организме концентрация его в моче должна составлять 0,7-1,2 мг/литр.
Избыточное поступление фтора вредно. Если постоянно человек получает избыток фтора, то разовьется флюороз зубов, который еще называют крапчатость зубов.

10. Цинк (Zn) Входит в состав более 80 ферментов - карбоангидразы, РНК- и ДНК- полимераз, крбоксипептидаз.
Инсулин депонируется в комплексе с цинком. Много цинка содержится в предстатеьной железе, сперматозоидах, в тканях плода.
Цинк входит в состав рецепторов языка (вкус) и полости носа (запах). Недостаток цинка в организме встречается очень редко и приводит к изменению вкуса и запаха. В результате возникает отвращение к еде.
Пищевые источники: яйца, мясо, молоко, морские продукты, печень.
Суточная потребность: 15 мг. У беременных женщин потребность в цинке увеличена.
Избыток любого микроэлемента является токсичным для организма!
11. Вода (H₂O) Вода имеет особые физико-химические свойства.1. Универсальный растворитель организма для газов и других веществ.2. Средство транспорта различных веществ от места образования к месту потреблния или выведения.3. Образует гидратные оболочки белков, обеспечивает коллоидность белковых растворов.4. Участвует во многих химических реакциях.5. Обеспечивает всасывание питательных веществ в кишечнике и экскрецию продуктов метаболизма.6. Участвует в терморегуляции организма.
Вода является основной средой нашего организма, составляя 50-65 % от массы тела человека. Содержание воды в организме зависит от возраста. В эмбрионе содержится 97 % воды, а в организме пожилых людей воды меньше, чем молодых. Чем льше жира в оранизме, тем меньше воды. 70 % жидкости организма составляет внутриклеточная вода, 20 % - внеклеточная, 10 % приходится на долю циркулирующих жидкостей.