Биохимия питания

    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.

 

КАЛЬЦИЙ (Са)

В среднем в организме  человека содержится от 1 до 2 килограммов  кальция. 90% из этого количества находится  в костной ткани в виде нерастворимых  солей. 10% кальция существует в организме  в ионизированном состоянии.

Функции кальция

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.

Пищевые источники кальция: молочные продукты, бобовые, злаки, орехи.

Лучше всего всасывается  в кислой среде.

Суточная потребность: 800 мг; для беременных женщин - 1.2г .

 

ФОСФОР

В организме взрослого человека содежится окло 1 килограмма 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

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.

 

РЕГУЛЯЦИЯ  ОБМЕНА  КАЛЬЦИЯ и ФОСФОРА.

Трансмембранный перенос  кальция регулируется Са,Mg-АТФазой.  Jсуществляется за счет двух гормонов, а также витамина D. В гормональной регуляции кальция принимают  участие паратгормон и кальцитонин.    

 

ПАРАТ-ГОРМОН.

Это гормон паращитовидных желез.

1. Подавляет      активность      ключевого      фермента     ЦТК изоцитратдегидрогеназы  в  остеокластах.  Это  приводит  к  накоплению изоцитрата в  костной ткани.  Изоцитрат образует комплексы с кальцием, и образование таких  комплексов  способствует  выведению  кальция  из костей.  Это  приводит  к  уменьшению кальций-связывающей способности костей и декальцинации костей.

2.  Парат-гормон понижает  реабсорбцию фосфора   в   почечных   канальцах.  

Поэтому   следствием   действия парат-гормона является фосфатурия и повышение уровня кальция в  плазме крови - гиперкальциемия. Подробнее  о паратгормоне - в лекции “Костная ткань”.

 

КАЛЬЦИТОНИН

    Основная роль   -  предотвращение  гиперкальциемии.  Он  тормозит выход Са и Р из костной ткани (декальцинацию костей). Подробнее о кальцитонине - в лекции по теме “Костная ткань”

 

 Резюме: таким   образом,   по    конечным    эффектам    действие парат-гормона и кальцитонина противоположно, но точки приложения этого действия разные. Поэтому эти гормоны не являются антагонистами.

 

ВИТАМИН D

Его активная  форма  -  диокси-витаминD₃   активирует   биосинтез особого белка в кишечнике,  который необходим для всасывания кальция. Поэтому под действием  витамина  D: 1)  улучшается  всасывание  кальция; 2) способствует синтезу в костной ткани специального белка, который улучшает проникновение  кальция  в  костную  ткань.  Таким  образом улучшается минерализация костей. Поэтому при лечении остеопороза применяют витамин D вместе с кальцитонином.

Основные пищевые источники  Са и Р: молоко, сыр, творог, рыба.

Источники витамина D: печень, рыбий жир.

 

НАТРИЙ  И  КАЛИЙ.

Натрий является основным внеклеточным катионом организма человека.

Функции натрия в организме:

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  грамм.  Но  за  день мы часто потребляем до 10 граммов.  Такое избыточное  потребление Na  иногда провидит к развитию у человека гипертонической болезни.

Калий является основным внутриклеточным катионом организма.

Суточная потребность  в калии - около  4  граммов.  При  поносе  и рвоте человек теряет много калия.

Источники калия:  томатный  сок,   цитрусовые,   бананы,   кожура картофеля.

 

Содержание Na и K внутри клеток

   и во внеклеточной  среде (ммоль/литр).

На клеточных   мембранах  возникает  градиент  концентраций  этих ионов. Поддержание этой разности концентраций имеет важное значение в обеспечении многих   функций   нашего   организма.  Постоянно высокая внутриклеточная концентрация  калия поддерживается  за  счет  работы Na-K-АТФазы. Этот фермент интегрирован в мембрану клеток. Центр связывания для иона калия расположен на наружной поверхности мембраны, а для иона натрия - на внутренней. Na,K-АТФаза, используя энергию гидролиза АТФ, переносит ионы калия внутрь клетки, а ионы натрия - наружу. Na,K-АТФаза активируется внеклеточным калием и внутриклеточным натрием. Ионы Na гидратированы лучше, чем ионы K, поэтому при выведении Na из клетки выводится вода.

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ  ОБМЕНА НАТРИЯ и КАЛИЯ  осуществляется  под действием минералокортикоидов, которые усиливают реабсорбцию Na в почечных канальцах, что приводит к увеличению реабсорбции воды.

 

ЖЕЛЕЗО И МЕДЬ

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.

Медь транспортируется   в   организме   белком    плазмы    крови церулоплазмином.

Существует наследственное заболевание: болезнь Вильсона. При  этой патологии снижено количество церулоплазмина. Медь накапливается  в печени и головном мозге, что приводит к неврологическим расстройствам.

Суточная потребность  в меди составляет 2.5-5 мг.

Много меди в мясе,  морских продуктах.  Молоко совсем не содержит меди.

 

МАГНИЙ

В организме человека содержится 25 граммов 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 - 0,65-1ммоль/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

Магний широко распространен  в пищевых продуктах. Эффективное всасывание магния в кишечнике идет только в присутствии белков, поэтому для лучшей усвояемости мгния необходимо потреблять белковую пищу. Белок молока казеин хорошо способствует всасыванию магния. Недостаточность магния возможна только при недостатке белков в питании и недостатке овощей.

Суточная потребность: 350мг

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. 

 

ФТОР

Связь кариеса с нарушением обмена фтора обнаружена в 30-х  годах. 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".  Вначале на  поверхности зубов видны беловатые непрозрачные участки. Затем эти участки желтеют, становятся коричневыми и даже черными. Может также наблюдаться флюороз костей и связок.  Его клинические симптомы: больного беспокоят боли в локтевых,  коленных  суставах,  в которых образуются   костные   выросты.   Флюороз   встречается   как эндемическое заболевание в некоторых жарких странах при очень высоком содержании фтора  в  воде  и  почве,  а  также  как  профессиональное заболевание.

 

ЦИНК

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!

 

В О Д А

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.