Схема обмена воды и минеральных солей. Обмен минеральных солей

Значение воды и обмен ее в организме

Водно-солевой обмен - это совокупность процессов распреде­ления воды и минеральных веществ между вне- и внутриклеточным про­странствами организма, а также между организмом и внешней средой. Обмен воды в организме неразделимо связан с минеральным (электролит­ным) обменом. 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. Механиз­мы, участвующие в регуляции водно-солевого обмена, характеризуются большой чувствительностью и точностью.

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 и т.д. 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.

Вода необходима любому животному организму и выполняет сле­дующие функции:

1) является обязательной составной частью протоплазмы клеток, тка­ней и органов; тело взрослого человека на 50-60% состоит из воды, т.е. она достигает 40-45 л;

2) является хорошим растворителем и переносчиком многих мине­ральных и питательных веществ, продуктов обмена;

3) принимает активное участие во многих реакциях обмена (гидро­лиз, набухание коллоидов, окисление белков, жиров, углеводов);

4) ослабляет трение между соприкасающимися поверхностями в теле человека;

5) является основным компонентом водно-электролитного гомеостаза, входя в состав плазмы, лимфы и тканевой жидкости;

6) участвует в регуляции температуры тела человека;

7) обеспечивает гибкость и эластичность тканей;

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

Суточная потребность взрослого человека в воде в состоянии покоя составляет 35-40 мл на каждый килограмм массы тела, т.е. при массе 70 кг - в среднем около 2,5 л. Это количество воды 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 организме 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 в обычных условиях за сутки в виде мочи удаляется 1,1,5 л воды. Потовыми железами в покое через кожу в виде пота выделяется 0,5 л воды в сутки (при усиленной ра­боте и в жару - больше). Легкими в покое выдыхается за сутки в виде во­дяных паров 0,35 л воды (при учащении и углублении дыхания - до 0,8 л/сутки). Через кишечник с калом в сутки выделяется 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. Как местные, так и общие нарушения водного обмена в тканях могут проявляться в форме отеков и водянки. Отеком называется накопление жидкости в тканях, во­дянкой - скопление жидкости в полостях организма. Жидкость, скапли­вающуюся в тканях при отеках и в полостях при водянке, называют транс­судатом. Она прозрачная и содержит 2-3% белка. Отеки и водянку различ­ных локализаций обозначают специальными терминами: отек кожи и под­кожной клетчатки - анасарка (греч. ana - над и sarcos - мясо), водянка по­лости брюшины - асцит (греч. ascos - мешок), плевральной полости - гид­роторакс, полости сердечной сорочки - гидроперикард, полости влагалищ­ной оболочки яичка - гидроцеле. В зависимости от причин и механизмов развития различают сердечные, или застойные, отеки, почечные отеки, кахектические, токсические, травматические отеки и т.д.

Обмен минеральных солей

Организм нуждается в постоянном поступлении не только во­ды, но и минеральных солей . Они поступают в организм с пищевыми продуктами и водой, за исключением поваренной соли, которая специаль­но добавляется к пище. Всего в организме животных и человека найдено около 70 химических элементов, из которых 43 считаются незаменимыми (эссенциальными; лат. essentia - сущность).

Потребность организма в различных минеральных веществах неоди­накова. Одни элементы, называемые макроэлементами , вводятся в орга­низм в значительном количестве (в граммах и десятых долях грамма в су­тки). К макроэлементам относятся натрий, магний, калий, кальций, фос­фор, хлор. Другие элементы - микроэлементы (железо, марганец, кобальт, цинк, фтор, йод и др.) нужны организму в крайне малых количествах (в микрограммах - тысячных долях миллиграмма).

Функции минеральных солей:

1) являются биологическими константами гомеостаза;

2) создают и поддерживают осмотическое давление в крови и тканях (осмотическое равновесие);

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) и т.д.;

8) являются составными компонентами всех пищеварительных со­ков, которые выделяются в больших количествах.

Рассмотрим вкратце обмен натрия, калия, хлора, кальция, фосфора, железа и йода.

1) Натрий поступает в организм преимущественно в виде пова­ренной (столовой) соли. Является единственной минеральной солью, ко­торая добавляется к пище. Растительная пища бедна поваренной солью. Суточная потребность в поваренной соли для взрослого человека состав­ляет 10-15 г. Натрий активно участвует в поддержании осмотического равновесия и объема жидкости в организме, влияет на рост организма. Со­вместно с калием натрий регулирует деятельность сердечной мышцы, су­щественно 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 его - 1 г. Вместе с натрием участвует в создании биоэлектриче­ского мембранного потенциала (калиево-натриевый насос), поддерживает осмотическое давление внутриклеточной жидкости, стимулирует образо­вание ацетилхолина. При недостатке калия наблюдается торможение про­цессов ассимиляции (анаболизма), слабость, сонливость, гипорефлексия (снижение рефлексов).

3) Хлор поступает в организм 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 хлора у человека не обнаружено.

4) Кальций поступает в организм 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 составляет 2,25-2,75 ммоль/л (9-11 мг%). Снижение кальция приводит к непроизвольным мышечным сокращениям (кальциевая тетания) и смерти вследствие остановки дыхания. Кальций не­обходим для свертывания крови. Суточная потребность в кальции - 0,8 г.

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

6) Железо поступает в организм с мясом, печенью, бобами, сухо­фруктами. Суточная потребность - 12-15 мг. Является составной частью гемоглобина крови и дыхательных ферментов. В организме человека со­держится 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 и т.д.).

Нарушение минерального обмена может приводить к заболеванию, при котором в почечных чашках, лоханках и мочеточниках образуются камни разной величины, структуры и химического состава (почечнока­менная болезнь - нефролитиаз). Оно может способствовать также образо­ванию камней в желчном пузыре и желчных протоках (желчнокаменная болезнь).

Витамины и их значение

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

Функции витаминов многообразны:

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

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

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

4) некоторые из них играют определенную роль в образовании гор­монов и медиаторов;

5) отдельные витамины 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, - это гиповитаминозы. Заболе­вания, вызываемые избыточным потреблением витаминов, называются гипервитаминозами.

Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита, хими­ческими и физиологическими названиями (физиологическое название да­ется в зависимости от характера действия витамина). Например, витамин С - аскорбиновая кислота, антицинготный витамин, витамин К - викасол, антигеморрагический и т.д.

По растворимости все витамины делят на 2 большие группы: водо­растворимые - витамины группы В, витамин С, витамин Р и др.; жирорастворимые - витамины A, D, Е, К, F.

Рассмотрим кратко некоторые витамины из этих групп.

Водорастворимые витамины.

1) Витамин С - аскорбиновая кислота, антицинготный. Суточная потребность - 50-100 мг. При отсутствии витамина С у человека 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 B 1 - тиамин, антиневрин. Суточная потребность - 2-3 мг. При отсутствии витамина B 1 развивается заболевание "бери-бери": поли­неврит, нарушение деятельности сердца и желудочно-кишечного тракта.

3) Витамин B 2 - рибофлавин (лактофлавин), антисеборейный. Су­точная потребность - 2-3 мг. При авитаминозе у взрослых наблюдается поражение глаз, слизистой оболочки полости рта, губ, атрофия сосочков языка, себорея, дерматит, падение веса; у детей - задержка роста.

4) Витамин B 3 - пантотеновая кислота, антидерматитный. Суточная потребность - 10 мг. При авитаминозе возникает слабость, быстрая утом­ляемость, головокружение, дерматиты, поражение слизистых оболочек, невриты.

5) Витамин B 6 - пиридоксин, антидерматитный (адермин). Суточная потребность - 2-3 мг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. При авитаминозе наблюдается дерматит у взрослых. У младенцев специ­фическим проявлением авитаминоза являются судороги (конвульсии) по типу эпилептиформных.

6) Витамин B 12 - цианокобаламин, антианемический. Суточная по­требность - 2-3 мкг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Влияет на кроветворение и предохраняет от злокачественной анемии.

7) Витамин Вс - фолиевая кислота (фолацин), антианемический. Су­точная потребность - 3 мг. Синтезируется в толстом кишечнике мик­рофлорой. Влияет на синтез нуклеиновых кислот, кроветворение и предо­храняет от мегалобластной анемии.

8) Витамин Р - рутин (цитрин), капилляроукрепляющий витамин. Суточная потребность - 50 мг. Уменьшает проницаемость и ломкость ка­пилляров, усиливает действие витамина С и способствует накоплению его в организме.

9) Витамин РР - никотиновая кислота (никотинамид, ниацин), противопеллагрический. 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. 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. 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. Суточная потребность - 10-15 мг. Обеспечивает функцию размножения, нормальное протекание беременности.

4) Витамин К - викасол (филлохинон), антигеморрагический вита­мин. Суточная потребность - 0,2-0,3 мг. Синтезируется микрофлорой тол­стого кишечника. 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.

Питание

Питание - сложный процесс поступления, переваривания, вса­сывания и усвоения организмом пищевых веществ, необходимых для по­крытия его энергетических трат, построения и возобновления клеток, тка­ней и регуляции функций. В процессе питания пищевые вещества посту­пают в пищеварительные органы, подвергаются различным изменениям под действием пищеварительных ферментов, попадают в циркулирующие жидкости организма и таким образом превращаются в факторы его внут­ренней среды.

Питание обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма при условии его снабжения необходимым количеством белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и воды в нужных для организма соотношениях. При сбалансированном питании основное внимание уделя­ется так называемым незаменимым компонентам пищи, которые не. синте­зируются в самом организме и должны поступать в него в необходимых количествах с пищей. К таким компонентам относятся незаменимые ами­нокислоты, незаменимые жирные кислоты, витамины. Незаменимыми компонентами являются также многие минеральные вещества и вода. Оптимальным для питания практически здорового человека является соот­ношение белков, жиров и углеводов в пищевом рационе, близкое 1:1:4,6.

ИЛЛЮСТРАЦИИ

рисунок 237

рисунок 238

рисунок 239

рисунок 240

рисунок 241

рисунок 242

рисунок 243

рисунок 244

рисунок 245

рисунок 246

рисунок 247

рисунок 248

рисунок 249

рисунок 250

рисунок 251

рисунок 252

рисунок 253

рисунок 254

рисунок 255

рисунок 256

рисунок 257

рисунок 258

рисунок 259

рисунок 260

рисунок 261

рисунок 262 Схема хода брюшины

рисунок 263 Органы брюшной полости

Контрольные вопросы

1. Общая характеристика внутренних органов и пищеварительной системы.

2. Полость рта, ее строение.

3. Строение языка и зубов.

4. Слюнные железы, состав, свойства и значение слюны.

5. Регуляция слюноотделения.

6. Строение и функции глотки и пищевода.

7. Строение желудка.

8. Методы изучения секреции желудочного сока.

9. Состав, свойства и значение желудочного сока.

10. Регуляция желудочной секреции и механизм перехода пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку.

11. Строение тонкого кишечника.

12. Состав, свойства и значение кишечного сока.

13. Виды кишечного пищеварения.

14. Всасывание белков, жиров, углеводов, воды и минеральных солей.

15 Строение толстого кишечника.

16. Пищеварение в толстом кишечнике.

17. Роль микрофлоры толстого кишечника в пищеварении.

18. Брюшина.

19. Строение и функции печени.

20. Желчь, ее состав и значение.

21. Строение поджелудочной железы.

22. Состав, свойства и значение поджелудочного сока.

23. Общая характеристика обмена веществ в организме.

24. Обмен белков.

25. Обмен жиров.

26. Обмен углеводов.

27. Общая характеристика водно-солевого обмена. Значение воды и обмен ее в организме.

28. Обмен минеральных солей.

29. Витамины и их значение.

Вода у взрослого человека составляет 60%, а у новорожденного - 75% от массы тела. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм - одно из основных условий поддержания его жизнедеятельности. Около 70% всей воды в организме входит в состав протоплазмы клеток, составляя так называемую внутриклеточную воду. Внеклеточная вода входит в состав тканевой или интерстициальной жидкости (около 25%) и воды плазмы крови (около 5%). Баланс воды складывается из ее потребления и выделения. С пищей человек получает в сутки около 750 мл воды, в виде напитков и чистой воды - около 630 мл. Около 320 мл воды образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров. При испарении с поверхности кожи и альвеол легких в сутки выделяется около 800 мл воды. Столько же необходимо для растворения экскретируемых почкой осмотически активных веществ при максимальной осмолярности мочи. 100 мл воды выводится с фекалиями. Следовательно, минимальная суточная потребность составляет около 1700 мл воды.

Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды, которая зависит от осмотической концентрации веществ в жидкостях и их объема. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса.

Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей (регуляция водно-солевого обмена описана в гл. 8).

Минеральные соли. Натрий (Na +) является основным катионом внеклеточных жидкостей. Его содержание во внеклеточной среде в 6- 12 раз превышает содержание в клетках. Натрий в количестве 3-6 г в сутки поступает в организм в виде поваренной соли и всасывается преимущественно в тонком отделе кишечника. Роль натрия в организме многообразна. Он участвует в поддержании кислотно-основного состояния, осмотического давления внеклеточных и внутриклеточных жидкостей, принимает участие в формировании потенциала действия, оказывает влияние на деятельность практически всех систем организма; ему придается большое значение в развитии ряда заболеваний. В частности, считают, что натрий опосредует развитие артериальной гипертензии за счет как увеличения объема внеклеточной жидкости, так и повышения сопротивления микрососудов. Баланс натрия в организме в основном поддерживается деятельностью почек (см. гл. 8).

Важнейшие источники натрия - поваренная соль, мясные консервы, брынза, сыр, соленые огурцы, помидоры, квашеная капуста, соленая рыба. При недостатке поваренной соли происходят обезвоживание, потеря аппетита, рвота, мышечные судороги; при передозировке - жажда, депрессия, рвота. Постоянный избыток натрия повышает АД.

Калий (К +) является основным катионом внутриклеточной жидкости. В клетках содержится 98% калия. Всасывается калий в тонком и толстом кишечнике. Особое значение калий имеет благодаря своей потенциалобразующей роли на уровне поддержания мембранного потенциала покоя. Калий принимает также активное участие в регуляции равновесия кислотно-основного состояния клеток. Он является фактором поддержания осмотического давления в клетках. Регуляция его выведения осуществляется преимущественно почками (см. гл. 8).

Наиболее богаты калием картофель с кожурой, чеснок, петрушка, тыква, кабачки, курага, урюк, изюм, чернослив, бананы, абрикосы, бобовые культуры, мясо, рыба.

При дефиците калия отмечается потеря аппетита, аритмия, снижение АД; при передозировке - мышечная слабость, нарушение сердечного ритма и функции почек.

Кальций (Са 2+) обладает высокой биологической активностью. Он является основным структурным компонентом костей скелета и зубов, где содержится около 99% всего Са 2+ . В большом количестве кальция нуждаются дети ввиду интенсивного роста костей. Всасывается кальций преимущественно в ДПК в виде одноосновных солей фосфорной кислоты. Примерно 3 / 4 кальция выводится пищеварительным трактом, куда эндогенный кальций поступает с секретами пищеварительных желез, и */ 4 - почками. Велика роль кальция в осуществлении жизнедеятельности организма. Кальций принимает участие в генерации потенциала действия, в инициации мышечного сокращения, является необходимым компонентом свертывающей системы крови, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга и обладает симпатикотропным действием.

Основные поставщики кальция - молоко и молочные продукты, сыр, печень, рыба, яичный желток, изюм, крупы, финики.

При дефиците кальция появляются мышечные судороги, боль, спазмы, ригидность, у детей - деформация костей, у взрослых - остеопороз, у спортсменов - судороги, шум в ушах, гипотония. При передозировке отмечаются потеря аппетита, веса, слабость, лихорадка и запоры. Регуляция осуществляется главным образом гормонами - тиреокальцитонином, паратгормоном и витамином Z) 3 (см. гл. 10).

Магний (Mg 2+) содержится в ионизированном состоянии в плазме крови, эритроцитах, в составе костной ткани в виде фосфатов и бикарбонатов. Магний обладает спазмолитическим и сосудорасширяющим действием, стимулирует перистальтику кишечника и повышает выделение желчи. Входит в состав многих ферментов, которые высвобождают энергию из глюкозы, стимулируя активность ферментов, оказывает успокаивающее действие на сердце и нервную систему.

Магний содержится в хлебе из муки грубого помола, крупах (гречка, рис полнозерный, овсяные хлопья), курином яйце, фасоли, горохе, бананах, шпинате. В молоке и молочных продуктах магний содержится в небольшом количестве, но хорошо усваивается.

При дефиците магния отмечаются судороги, мышечные боли, головокружение, апатия, депрессия. Недостаток магния увеличивает содержание кальция в сердечной и скелетных мышцах, что ведет к нарушению сердечного ритма и другим заболеваниям. При передозировке угнетаются функции дыхания и ЦНС.

Хлор (СГ) участвует в образовании желудочного сока, поступает в организм человека в составе поваренной соли и вместе с натрием и калием участвует в создании мембранного потенциала и проведении нервного импульса, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, способствует транспорту углекислого газа эритроцитами. Хлор способен откладываться в коже, задерживаться в организме при избыточном поступлении.

Хлор в основном содержится в поваренной соли, мясных консервах, сыре, брынзе.

При дефиците хлора отмечаются потливость, диарея, недостаточная секреция желудочного сока, развиваются отеки. Повышение содержания хлора наступает при обезвоживании организма и при нарушении выделительной функции почек.

Фосфор (Р) - жизненно важное вещество, входит в состав костной ткани и является основной частью ядер клеток нервной системы, особенно мозга. Он активно участвует в обмене белков, жиров и углеводов; необходим для образования костей и зубов, нормального функционирования нервной системы и сердечной мышцы; принимает участие в синтезе ферментов, белков и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и органических соединений (фосфаты).

Фосфор содержится в продуктах животного происхождения: молоке, твороге, сыре, печени, мясе, яйцах; в пшеничных отрубях, хлебе из муки грубого помола, проросшей пшенице; богаты фосфором различные крупы, картофель, бобовые культуры, сухофрукты, орехи, семечки подсолнуха, продукты моря и, особенно, рыба.

Дефицит фосфора отмечается при длительном голодании (организм расходует фосфор, содержащийся в тканях). Симптомы: слабость, в дальнейшем потеря аппетита, боли в костях, нарушение обменных процессов в миокарде. При избытке фосфора происходит снижение уровня кальция в крови, возможно нарушение сердечного ритма. Избыток фосфора может развиться у детей, которые находятся на искусственном вскармливании. В регуляции принимает участие паратгормон и тиреокальцитонин (см. гл. 10).

Сера (S) входит в состав белков, хрящевой ткани, волос, ногтей, участвует в синтезе коллагена. Она необходима для обезвреживания в печени ядовитых веществ, поступающих из толстого кишечника в результате гниения.

Важнейшим источником серы являются белковые продукты: мясо, рыба, молочные продукты, яйца, бобовые.

Суточная потребность, дефицит и передозировка достоверно не установлены. Считается, что суточная потребность компенсируется обычным рационом.

Железо (Fe) является основной составной частью многих тканей организма и некоторых ферментов. Значительное количество железа содержится в эритроцитах, около 70% - в гемоглобине. Основное физиологическое значение железа - участие в процессе кроветворения, транспорте кислорода и углекислого газа, обеспечение клеточного дыхания. Железо способно депонироваться в организме. Такими «депо» для него являются селезенка, печень и костный мозг.

Железо особенно необходимо девочкам, вступающим в период полового созревания, и маленьким детям. Недостаток железа в организме может привести к развитию малокровия и угнетению защитных сил организма. Железо содержится в мясе, печени (особенно свиной), сердце, мозге, яичном желтке, белых грибах, бобах, горохе, чесноке, хрене, свекле, моркови, помидорах, тыкве, капусте белокочанной, салате, шпинате.

Дефицит железа снижает активность дыхательных ферментов, что может привести к расстройству тканевого дыхания, развитию железодефицитной анемии (малокровию). Многие модные диеты, направленные на быстрое похудение, приводят к дефициту железа. Избыток железа может нарушить функции печени и пищеварительной системы.

Йод (I -) участвует в образовании тироксина - гормона щитовидной железы, способствует снижению уровня холестерина в крови, повышению усвоения организмом кальция и фосфора.

Наибольшее количество йода содержится в морских водорослях (морская капуста), морской рыбе, яйцах, мясе, молоке, овощах (свекла, морковь, салат, капуста, картофель, лук, сельдерей, помидоры), фруктах (яблоки, слива, виноград). Необходимо помнить, что при длительном хранении пищевых йодосодержащих продуктов и их тепловой обработке теряется до 60% йода.

Недостаток йода в организме приводит к гипотиреозу, увеличению щитовидной железы (зоб), в детском возрасте - к кретинизму (остановка роста и снижение интеллекта). Избыток йода приводит к гипертиреозу (токсический зоб). Для профилактики принимают йодированную соль (см. гл. 10).

Медь (Си) участвует в образовании ряда ферментов и гемоглобина, способствует всасыванию железа в кишечнике, освобождению энергии из жиров и углеводов; ионы меди принимают участие в реакциях окисления веществ в организме. Содержание меди в организме человека связано с полом, возрастом, суточными и сезонными колебаниями температуры, воспалительными заболеваниями.

Медь содержится в мясе, печени, продуктах моря (кальмары, крабы, креветки), во всех овощах, бахчевых и бобовых культурах, орехах, крупах (овсяная, гречневая, пшенная и др.), грибах, фруктах (яблоки, груши, абрикосы, сливы), ягодах (земляника, клубника, клюква, крыжовник, малина и др.).

Недостаток меди при заболеваниях скарлатиной, дифтерией, болезнью Боткина, туберкулезе легких осложняет их течение. У беременных при недостатке меди чаще возникают токсикозы. Недостаток меди в продуктах питания снижает активность окислительных ферментов и приводит к различным формам анемии (малокровие). Передозировка меди приводит к отравлению.

Фтор (F -) в небольших количествах содержится во всех тканях организма, но основная его роль - участие в процессе формирования дентина, зубной эмали и костной ткани. Основной источник фтора - питьевая вода. Фтор в достаточных количествах содержится в продуктах питания - рыбе, печени, баранине, орехах, овсяной крупе, чае и фруктах. Из овощей богаты фтором салат, петрушка, сельдерей, картофель, капуста белокочанная, морковь, свекла.

Резкое снижение фтора в питьевой воде приводит к кариесу и разрушению зубов, повышенное содержание угнетающе действует на щитовидную железу и ведет к развитию флюороза (пятнистое поражение зубов).

Цинк (Zn 2+) участвует в синтезе белков, РНК, в образовании большинства ферментов и кроветворении, находится в костной системе, коже и волосах, является составной частью мужского полового гормона - тестостерона, способствует заживлению ран, повышению иммунитета, принимает участие в механизме клеточного деления, нормализует углеводный обмен. Хронические психоэмоциональные стрессы, алкоголь, табакокурение ухудшают усвоение цинка. Дефицит цинка в рационе питания может привести к бесплодию, анемии, кожным заболеваниям, замедлению роста ногтей и выпадению волос, усилению роста опухолей, задержке полового развития, замедлению роста в пубертатный период.

При недостатке цинка плохо заживают раны, отмечается потеря аппетита, ослабевают вкусовая и обонятельная чувствительность, появляются язвы во рту, на языке, на коже образуются гнойнички. При передозировке возрастает риск отравления. В большом количестве цинк оказывает канцерогенное действие, в связи с чем не рекомендуется хранить воду и пищевые продукты в оцинкованной посуде.

Цинк содержится в грецких орехах, продуктах моря, мясе, птице, во всех овощах, особенно в чесноке и луке, бобовых культурах, крупах (особенно в овсяной). Усвояемость цинка из продуктов животного происхождения составляет свыше 40%, а растительного - до 10%.

Регуляция большинства микроэлементов практически не изучена.

Вода является составной частью всех клеток и тканей и в орга­низме находится в виде солевых растворов. Тело взрослого человека на 50-65% состоит из воды, у детей - на 80% и более. В разных орга­нах и тканях содержание воды на единицу массы неодинаково. Оно меньше всего в костях (20%) и жировой ткани (30%). В мышцах воды содержится 70%, во внутренних органах - 75-85% их массы. Наибо­лее велико и постоянно содержание воды в крови (92%).

Лишение организма воды и минеральных солей вызывает тяже­лые нарушения и смерть. Полное голодание, но при приеме воды пе­реносится человеком в течение 40-45 суток, без воды - лишь 5-7 дней. При минеральном голодании, несмотря надостаточное по­ступление в организм других питательных веществ и воды, у жи­вотных наблюдались потеря аппетита, отказ от еды, исхудание и смерть.

При обычной температуре и влажности внешней среды суточный водный баланс взрослого человека составляет 2.2-2.8 л. Около 1.5 л жидкости поступает в виде выпитой воды, 600-900 мл - в составе пищевых продуктов и 300-400 мл образуется в результате окисли­тельных реакций. Организм теряет в сутки примерно 1.5 л с мочой, 400-600 мл с потом, 350-400 мл с выдыхаемым воздухом и 100-150 мл с испражнениями.

Обмен минеральных солей в организме имеет большое значение для его жизнедеятельности. Они находятся во всех тканях, составляя примерно 0.9% общей массы тела человека. В состав клеток входятмногие минеральные вещества (калий, кальций, натрий, фос­фор, магний, железо, йод, сера, хлор и другие). Нормальное функци­онирование тканей обеспечивается не только наличием в них тех или иных солей, но и строго определенными их количественными соот­ношениями. При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий - в скелетных мыш­цах, кальций и фосфор - в костях.

Физиологическое значение минеральных солей многообразно. Они составляют основную массу костной ткани, определяют уровень ос­мотического давления, участвуют в образовании буферных систем и влияют на обмен веществ. Велика роль минеральных веществ в про­цессах возбуждения нервной и мышечной тканей, в возникновении электрических потенциалов в клетках, а также в свертывании крови и переносе ею кислорода.

Все необходимые для организма минеральные элементы поступа­ют с пищей и водой. Большинство минеральных солей легко всасы­ваются в кровь; их выведение из организма происходит главным об­разом с мочой и потом. При напряженной мышечной деятельности потребность в некоторых минеральных веществах увеличивается.

И коротко о значении витаминов, которые не выполняют энергетическую или пластическую функцию, аявляясь, составными компонентами ферментных систем, играют роль катализаторов в обменных процессах. Они представляют собой вещества химичес­кой природы, необходимые для нормального обмена веществ, рос­та, развития организма, поддержания высокой работоспособности и здоровья.

Витамины делят на водорастворимые (группа В, С, Р и др.) и.

жи­рорастворимые (А, Д, Е, К). Достаточное потсупление витаминов в организм зависит от правильного рациона питания и нормальной функции процессов пищеварения; некоторые витамины (К, В ) синтезируются бактериями в кишечнике. Недостаточное поступле­ние витаминов в организм (гиповитаминоз) или полное их отсутствие (авитаминоз) приводят к нарушению многих функций.

ОБМЕН ЭНЕРГИИ

В организме должен поддерживаться энергетический ба­ланс поступления и расхода энергии. Живые организмы получают энергию в виде ее потенциальных запасов, аккумулированных в хи­мических связях молекул углеводов, жиров и белков. В процессе биологического окисления эта энергия высвобождается и использу­ется прежде всего для синтеза АТФ.

Запасы АТФ в клетках невелики, поэтому они должны постоянно восстанавливаться. Этот процесс осуществляется путем окисления питательных веществ. Запас энергии в пище выражается ее калорий­ностью, т. е. способностью освобождать при окислении то или иное количество энергии. Расход энергии зависит от возраста и пола, ха­рактера и количества выполняемой работы, времени года, состояния здоровья и других факторов.

Интенсивность энергетического обмена в организме определяет­ся при помощи калориметрии. Определение энергообмена можно производить методами прямой и непрямой калориметрии.

Прямая калориметрия основана на измерении тепла, выделяемого организмом и проводится с помощью специальных ка­мер (калориметров). Это тепло определяет величину израсходован­ной энергии. Прямая калориметрия наиболее точный метод, но он требует длительных наблюдений, громоздкого специального обору­дования и неприемлем во многих видах профессиональной и спортивной деятельности.

Значительно проще определять расходы энергии методами не­прямой калориметрии. Один из них (непрямая респираторная калориметрия) основан на изучении газообмена, т. е. на определении количества потребляемого организмом кислорода и выдыхаемого за это время углекислого газа. С этой целью используются различные газоанализаторы.

Для окисления различных питательных веществ требуется раз­ное количество кислорода. Количество энергии, освобождаемое при использовании 1 л кислорода, называется его калоричес­ким эквивалентом. При окислении углеводов калорический эквивалент равен 5.05 ккал, при окислении жиров - 4.7 ккал и белков - 4.85 ккал.

В организме обычно окисляется смесь питатель­ных веществ, поэтому калорический эквивалент О колеблется от 4.7 до 5.05 ккал. С увеличением в окисляемой смеси углеводов ка­лорический эквивалент повышается, а с увеличением жиров - сни­жается.

О величине калорического эквивалента О узнают по уровню дыхательного коэффициента (ДК) - относительного объема выдыхаемой углекислоты к объему поглощаемого кислорода (CO /O ). Величина ДК зависит от состава окисляемых веществ. При окислении углеводов он равен 1.0, при окислении жиров - 0.7 и бел­ков - 0.8. При окислении смеси питательных веществ величина его колеблется в пределах0.8-0.9.

При втором методе непрямой калориметрии {алиментарная калориметрия) учитывают калорийность принимаемой пищи и ведут наблюдения за массой тела. Постоянство массы тела свиде­тельствует о балансе между поступлением энергетических ресур­сов в организм и их расходованием. Однако при использовании этого метода возможны существенные ошибки; кроме того, он не позволяет определить энерготраты за короткие промежутки вре­мени.

В зависимости от активности организма и воздействий на него факторов внешней среды различают три уровня энергетического об­мена: основной обмен, энерготраты в состоянии покоя и энерготра­ты при различных видах труда.

Основным обменом называется количество энергии, которое тра­тит организм при полном мышечном покое, через 12-14 часов после приема пищи и при окружающей температуре 20-22°С. У взрослого человека он в среднем равен 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час. У людей при массе тела в 70 кг основной обмен в среднем равен около 1700 ккал. Нормальные его колебания составляют! 10%. У женщин ос­новной обмен несколько ниже, чем у мужчин; у детей он выше, чему взрослых.

Энерготраты в состоянии относительного покоя превышают ве­личину основного обмена. Это обусловлено влиянием на энергооб­мен процессов пищеварения, терморегуляцией вне зоны комфорта и тратами энергии на поддержание позы тела человека.

Энерготраты при различных видах труда определяются харак­тером деятельности человека. Суточный расход энергии в таких случаях включает величину основного обмена и энергию, необхо­димую для выполнения конкретного вида труда. По характеру производственной деятельности и величине энерготрат взрослое население может быть разделено на 4 группы: 1) люди умственно­го труда, их суточный расход энергии составляет 2200-3000 ккал; 2) люди, выполняющие механизированную работу и расходую-146

щие за сутки 2300-3200 ккал; 3) люди частично механизированно­го труда с суточным расходом энергии 2500-3400 ккал; 4) люди немеханизированного тяжелого физического труда, энерготраты которых достигают 3500-4000 ккал. При спортивной деятельнос­ти расход энергии может составлять 4500-5000 ккал и более. Это обстоятельство следует учитывать при составлении пищевого ра­циона спортсменов, который должен обеспечивать восполнение расходуемой энергии.

На механическую работу тратится не вся освобождающаяся в организме энергия. Большая ее часть превращается в тепло. То ко­личество энергии, которое идет на выполнение работы, называет­ся коэффициентом полезного действия (КПД). У человека КПД не превышает 20-25 %. КПД при мышечной дея­тельности зависит от мощности, структуры и темпа движений, от количества вовлекаемых в работу мышц и степени тренированно­сти человека.

Вода у взрослого человека составляет 60% от массы тела, а у новорожденного - 75%. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм является одним из основных условий поддержания его жизнедеятельности. Основная масса (около 71 %) всей воды в организме входит в состав протоплазмы клеток, составляя так называемую внутриклеточную воду. Внеклеточная вода входит в состав тканевой, или интерстициалъной, жидкости (около 21%) и воды плазмы крови (около 8%). Баланс воды складывается из ее потребления и выделения. С пищей человек получает в сутки около 750 мл воды, в виде напитков и чистой воды - около 630 мл. Около 320 мл воды образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров. При испарении с поверхности кожи и альвеол легких в сутки выделяется около 800 мл воды. Столько же необходимо для растворения экскретируемых почкой осмотически активных веществ при максимальной осмолярности мочи. 100 мл воды выводится с фекалиями. Следовательно, минимальная суточная потребность составляет около 1700 мл воды.

Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса.

Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей. Наиболее важное значение имеют натрий, калий, кальций.

Натрий является основным катионом внеклеточных жидкостей. Его содержание во внеклеточной среде в 6-12 раз превышает содержание в клетках. Натрий в количестве 3-6 г в сутки поступает в организм в виде NaCl и всасывается преимущественно в тонком отделе кишечника. Роль натрия в организме многообразна. Он участвует в поддержании равновесия кислотно-основного состояния, осмотического давления внеклеточных и внутриклеточных жидкостей, принимает участие в формировании потенциала действия, оказывает влияние на деятельность практически всех систем организма. Ему придается большое значение в развитии ряда заболеваний. В частности, считают, что натрий опосредует развитие артериальной гипертензии за счет как увеличения объема внеклеточной жидкости, так и повышения сопротивления микрососудов. Баланс натрия в организме в основном поддерживается деятельностью почек.

Калий является основным катионом внутриклеточной жидкости. В клетках содержится 98% калия. СП человека в калии составляет 2-3 г. Основным источником калия в пище являются продукты растительного происхождения. Всасывается калий в кишечнике. Особое значение калий имеет благодаря своей потенциалобразующей роли как на уровне поддержания мембранного потенциала, так и в генерации потенциала действия. Калий принимает также активное участие в регуляции равновесия кислотно-основного состояния. Он является фактором поддержания осмотического давления в клетках. Регуляция его выведения осуществляется преимущественно почками.

Кальций обладает высокой биологической активностью. Он является основным структурным компонентом костей скелета и зубов, где содержится около 99% всего Са 2+ . В сутки взрослый человек должен получать с пищей 800-1000 мг кальция. В большем количестве кальция нуждаются дети ввиду интенсивного роста костей. Всасывается кальций преимущественно в двенадцатиперстной кишке в виде одноосновных солей фосфорной кислоты. Примерно 3/4 кальция выводится пищеварительным трактом, куда эндогенный кальций поступает с секретами пищеварительных желез, и 1/4 - почками. Велика роль кальция в осуществлении жизнедеятельности организма. Кальций принимает участие в генерации потенциала действия, играет определенную роль в инициации мышечного сокращения, является необходимым компонентом свертывающей системы крови, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга и обладает симпатикотропным действием.

Кислород, углерод, водород, азот, кальций и фосфор составляют основную массу живого вещества.

В организме значительную роль в осуществлении жизнедеятельности играют и элементы, находящиеся в небольшом количестве. Их называют микроэлементами. К микроэлементам, имеющим высокую биологическую активность, относят железо, медь, цинк, кобальт, молибден, селен, хром, никель, олово, кремний, фтор, ванадий. Кроме того, в организме обнаруживается в незначительном количестве много других элементов, биологическая роль которых не установлена. Всего в организме животных и человека найдено около 70 элементов.

Большинство биологически значимых микроэлементов входит в состав ферментов, витаминов, гормонов, дыхательных пигментов.

Витамины не имеют существенного пластического и энергетического значения и не характеризуются общностью химической природы. Они находятся в пищевых продуктах в незначительном количестве, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекул ферментов. Источниками витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения - в них они находятся или в готовом виде, или в форме провитаминов, из которых в организме образуются витамины. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника. При отсутствии какого-либо витамина или его предшественника возникает патологическое состояние, получившее название авитаминоз, в менее выраженной форме оно наблюдается при недостатке витамина - гиповитаминозе. Отсутствие или недостаток определенного витамина вызывает свойственное лишь отсутствию данного витамина заболевание. Авитаминозы и гиповитаминозы могут возникать не только в случае отсутствия витаминов в пище, но и при нарушении их всасывания при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Состояние гиповитаминоза может возникнуть и при обычном поступлении витаминов с пищей, но возросшем их потреблении (во время беременности, интенсивного роста), а также в случае подавления антибиотиками микрофлоры кишечника.

По растворимости все витамины делят на две группы: водорастворимые (витамины группы В, витамин С и витамин Р) и жирорастворимые (витамины A, D, Е и К).

Регуляция обмена жиров.

Повышение концентрации глюкозы в крови уменьшает распад липидов и активизирует их синтез. Понижение концентрации глюкозы в крови, наоборот, тормозит синтез липидов и усиливает их расщепление. Таким образом, взаимосвязь жирового и углеводного обменов направлена на обеспечение энергетических потребностей организма.

Гормон мозгового слоя надпочечников – адреналин, соматотропный гормон гипофиза, гормон щитовидной железы - тироксин при длительном влияние уменьшают жировое депо.

На обмен влияют симпатическая нервная система (она тормозит синтез липидов и усиливает их распад) и парасимпатическая нервная система (способствует отложению жира).

Нервные влияния на жировой обмен контролируются гипоталамусом.

Вода является составной частью всех клеток и тканей человека. Вода у взрослого человека составляет 60 % от массы тела, а у новорожденного – 75 %. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм является одним из основных условий поддержания его жизнедеятельности.

Основная масса – 71 % всей воды в организме – входит в состав протоплазмы клеток, составляя внутриклеточную воду.

Внеклеточная вода входит в состав тканевой жидкости (около 21 %) и воды плазмы крови (около 8 %).

Депо воды – подкожная клетчатка.

Баланс воды складывается из ее потребления и выделения. С пищей человек получает в сутки около 750 мл воды, в виде напитков и чистой воды – около 630 мл. Около 320 мл воды образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров. При испарении с поверхности кожи и альвеол легких в сутки выделяется около 800 мл воды. С фекалиями выводится 100 мл воды. Следовательно, минимальная суточная потребность составляет около 1700 мл воды.

Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса.

Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей. Наиболее важное значение имеют натрий, калий и кальций.

Натрий (Na +) является основным катионом внеклеточных жидкостей. Его содержание во внеклеточной среде в 6 – 12 раз превышает содержание в клетках. Натрий в количестве 3 - 6 г в сутки поступает в организм в виде NaCl и всасывается преимущественно в тонком отделе кишечника. Роль натрия в организме многообразна. Он участвует в поддержании осмотического давления внеклеточных и внутриклеточных жидкостей, принимает участие в формировании потенциала действия, оказывает влияние на деятельность практически всех систем организма. Баланс натрия в организме поддерживается, в основном, деятельностью почек.

Калий (К +) является основным катионом внутриклеточной жидкости. В клетках содержится 98 % калия. Суточная потребность в калии составляет 2-3 г. Основным источником калия в пище являются продукты растительного происхождения. Всасывается калий в кишечнике. Калий имеет большое значение в жизни организма, поскольку он поддерживает мембранный потенциал и генерирует потенциал действия. Он также участвует в регуляции равновесия кислотно-основного состояния и поддерживает осмотическое давление в клетках. Регуляция его выведения осуществляется преимущественно почками.

Кальций (Ca 2+) обладает высокой биологической активностью. Он является основным структурным компонентом костей скелета и зубов, где содержится около 99 % всего кальция. В сутки взрослый человек должен получать с пищей 800-1000 мг кальция. В большом количестве кальция нуждаются дети ввиду интенсивного роста костей. Всасывается кальций преимущественно в двенадцатиперсной кишке. Примерно ¾ кальция выводится пищеварительным трактом и ¼ - почками. Кальций принимает участие в генерации потенциала действия, играет определенную роль в мышечном сокращении, является необходимым компонентом свертывающей системы крови, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга.

В организме значительную роль играют и элементы, находящиеся в небольшом количестве. Их называют микроэлементами. К ним относят: железо, медь, цинк, кобальт, молибден, селен, хром, никель, олово, кремний, фтор, ванадий. Большинство биологически значимых микроэлементов входит в состав ферментов, витаминов, гормонов.