Минеральные соли - просто незаменимый элемент для жизни и здоровья каждого человека. Находятся эти вещества в обычном виде простых соединений в природе. Некоторое из них - комплексные соли - имеют сложное строение и широко применяются в промышленности. Простые соединения являются составляющими компонентами всех органов и тканей и занимают пять процентов от общего веса тела. Наиболее важны для человека следующие: калий, натрий, кальций, сера, фосфор, магний, марганец, кобальт, йод и фтор. Выводятся они вместе с остальными продуктами, поэтому человеку нужно постоянно заботиться о надлежащем уровне солей в организме. Обычно при правильном и рациональном питании вопрос о нехватке солей не возникает - природные продукты, которые мы потребляем, в достаточном количестве содержат необходимые для организма полезные вещества.

Если человек будет питаться однообразно, то минеральные соли из определенного продукта не будут удовлетворять всего разнообразия, которое нужно. Вследствие этого нарушится механизм всасывания солей и их выведения, что приведет к заболеванию. Например, если у маленьких детей не хватает кальция, то им грозит рахит, а у взрослых людей могут разрушаться зубы, выпадать волосы, становятся ломкими кости. Недостаток железа отразится на составе крови и спровоцирует так называемое малокровие (железодефицитная анемия).

Природные свойства солей кальция, магния и натрия способствуют слаженной работе органов пищеварения, благодаря чему у человека нормализуется обмен веществ, ускоряется метаболизм, энергообмен. Потребность индивида в кальции довольно значительна - в сутки требуется около одного грамма, чтобы полноценно участвовать во всех процессах. Пополнять соли кальция можно посредством таких продуктов, как творог, сыр, молоко, кефир, яичный желток, шпинат, салат, цветная капуста. Из этого набора легче всего усваивается кальций из молочных продуктов, поэтому пренебрегать ими не стоит.

Для нормализации работы нервной системы незаменим фосфор. Содержатся его соли в печени, яйцах, мозгах, ржаном хлебе, сырах. За сутки необходимо дать организму два с половиной грамма фосфора. С учетом того, что лучше всего он высвобождается из продуктов растительного происхождения, то и получать этот элемент необходимо оттуда.

Также бесценна для организма обычная соль. Человеку нужно в сутки около пятнадцати граммов - употреблять ее с пищей, но учитывать то, что этот элемент есть и в некоторых продуктах. Если человек ест продукты животного происхождения, то солить их можно совсем чуть-чуть, ведь соль содержится в употребляемой пище. Однако многие люди для улучшения вкуса любят чрезмерно приправлять блюда, что приводит к избытку ее в организме. Это может провоцировать определенные расстройства, ведь соль задерживает воду, а значит, могут возникнуть отеки, осложнения на почки, печень, сердце. Повышается давление, хуже работает нервная система.

За свои чудодейственные свойства минеральные соли получили заслуженное признание в косметологии. Во время процедур омоложения кожи, изготовления масок для лица, соли применяются очень широко. Они разглаживают морщинки, железо обогащает кожу кислородом, калий создает оптимальное между клетками кожи, сохраняет влагу, медь является своеобразным антисептиком - она препятствует размножению бактерий, марганец на клеточном уровне участвует в процессе дыхания, энергообмена, микроциркуляции веществ.

Минеральные соли продаются в аптеках, с ними можно принимать ванны, делать и ног, маски для лица, мыть волосы, укреплять ногти.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

Вопрос 1. Какие химические элементы входят в состав клетки?

В состав клетки входит около 70 элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Из них основная часть (98"%) приходится на макроэлементы - углерод, водород, кислород, азот, которые вместе с серой и фосфором образуют группу биоэлементов.

На долю таких элементов, как сера, фосфор, калий, натрий, железо, кальций и магний, приходится только 1,8% веществ, входящих в состав Клетки.

Помимо этого и состав клетки входят микроэлементы йод (I), фтор (F), цинк (Zn), медь (Cu), составляющие 0,18% от общей массы, и ультрамикроэлементы - золото (Аи), серебро (Ан), платина (Р) входящие в состав клетки в количестве до 0,02%.

Вопрос 2. Приведите примеры биологической роли химических элементов.

Биоэлементы - кислород, водород, углерод, азот, фосфор и сера - являются необходимыми составными частями молекул биологических полимеров - белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот.

Натрий, калий и хлор обеспечивают проницаемость клеточных мембран, работу калий - натриевого (К/Nа-) насоса, проведение нервного импульса.

Кальций и фосфор являются структурными компонентами межклеточного вещества костной ткани. Помимо этого кальций является одним из факторов свертываемости крови.

Железо входит в состав белка эритроцитов - гемоглобина, а медь - в состав сходного с ним белка, тоже являющегося переносчиком кислорода, - гемоцианина (например, в эритроцитах моллюсков).

Магний является обязательной частью хлорофилла клеток растений. А мод и цинк входят в состав гормонов щитовидной и поджелудочной желез соответственно.

Вопрос 3. Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.

Микроэлементы - вещества, входящие в состав клетки в малых количествах (от 0,18 до 0,02%). К микроэлементам относятся цинк, медь, йод, фтор, кобальт.

Находясь в составе клетки в виде ионов и иных соединений, они активно участвуют в построении и функционировании живого организма. Так, цинк входит в состав молекулы инсулина - гормона поджелудочной железы. Йод - необходимый компонент тироксина - гормона щитовидной железы. Фтор участвует в образовании костей и эмали зубов. Медь входит в состав молекул некоторых белков, например гемоцианина. Кобальт является компонентом молекулы витамина В12, необходимого организму для кроветворения.

Вопрос 4. Какие неорганические вещества входят в состав клетки?

Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, наиболее распространенным является вода. В среднем в многоклеточном организме вода составляет до 80% массы тела. Помимо этого, в клетке находятся различные неорганические соли, диссоциированные на ионы. В основном это соли натрия, калия, кальция, фосфаты, карбонаты, хлориды.

Вопрос 5. В чём заключается биологическая роль воды; минеральных солей?

Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул.

1. Вода - универсальный полярный растворитель: многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы - катионы и анионы.

2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке.

3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном и воде виде.

4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления.

5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью И теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры и окружающей среде.

6. Вода является средой для жизни многих живых организмов.

Жизнь без воды невозможна.

Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства - способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.

Вопрос 6. Какие вещества обусловливают буферные свойства клетки?

Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом анионами Н2РО, НРО4-. Во внеклеточной жидкости и крови роль буфера играют карбонат-ион СО и гидрокарбонат-ион НСО. Анионы слабых кислот и щелочей связывают ионы водорода Н и гидроксид-ионы ОН благодаря чему реакция среды почти не меняется, несмотря на поступление извне или образование в процессе метаболизма кислых и щелочных продуктов.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос 1. Каковы отличия вклада различных элементов в организацию живой и неживой природы?

Тела живой и неживой природы состоят из одинаковых химических элементов, что объяснят единство их происхождения. Вклад химических элементов одинаков как для живой, так и для неживой природы.

Вопрос 2. Объясните, как физико-химические свойства воды проявляются в обеспечении процессов жизнедеятельности клетки и целостного организма.

Вода является жидкостью, обладающей уникальным сочетанием целого ряда важных физико-химических свойств.

Молекулы воды обладают высокой полярностью и образуют друг с другом водородные связи. В жидкой воде каждая молекула с помощью водородных связей соединяется с 3 или 4 соседними молекулами. Благодаря огромнейшему количеству водородных связей вода по сравнению с другими жидкостями имеет бóльшую теплоёмкость и теплоту испарения, высокую температуру кипения и плавления, высокую теплопроводность. Наличие таких качеств позволяет воде активно участвовать в терморегуляции.

Вода обладает низкой вязкостью и представляет собой подвижную жидкость. Причиной высокой подвижности воды является очень малое время существования водородных связей. Поэтому в воде постоянно происходит образование и разрушение большого количества водородных связей, что обусловливает данное свойство. Вследствие высокой текучести вода легко циркулирует по различным полостям организма (кровеносным и лимфатическим сосудам, межклеточным пространствам и т.д.).

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.

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

Роль	Пояснение	Примеры
Создание осмотического баланса	Состав минеральных солей и их концентрация определяют осмотическое давление жидкостей внутри клеток и полостей тела. Благодаря осмотическому давлению формируется гидроскелет беспозвоночных и тургор растений	Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Cl - , HCO 3 - , H 2 PO 4 - , HPO 4 2- , SO 4 2-
Поддержание буферных свойств	Буферность — способность поддерживать рН на определенном уровне. За поддержание рН клеток и тканей отвечают фосфатная и бикарбонатная буферные системы	HPO 4 2- + H + ↔ H 2 PO 4 - ; HCO 3 - + H + ↔ H 2 CO 3
Поддержание градиентов концентраций	В клетке и межклеточном пространстве поддерживаются определенные концентрации ионов. Благодаря существованию градиентов концентраций осуществляются такие важные процессы жизнедеятельности, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон	Na + , K + , Ca 2+ , Cl -
Формирование скелетных образований	Кости скелета позвоночных в основном состоят из фосфатов кальция и магния. Раковины моллюсков формируются из карбоната кальция	Ca 2+ , Mg 2+ , PO 4 3- , CO 3 2-
Передача нервных импульсов	Участвуют в работе химических синапсов	Ca 2+ , К + , Na + , Cl -

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.