Хімічний склад клітини. Мінеральні речовини та їх роль клітині. Функції мінеральних речовин Молекули мінеральних речовин та їх функції

Організм людини влаштований дуже складно. Він складається з безлічі різних речовин, клітин, вітамінів. Мінеральні речовини повинні постійно перебувати в організмі людини, тому що їхня роль у різних процесах велика. Вони беруть участь в утворенні гормонів, ферментів, допомагають людині активно жити та функціонувати. Жоден орган не може обійтися без цих речовин, оскільки вони у певній кількості повинні бути присутніми майже в кожній клітині.

Що таке мінеральні речовини?

Багатьом із тих, хто стежить за своїм здоров'ям, знайоме твердження, що вітаміни та мінеральні речовини є основою правильного харчування. Вітаміни практично ніколи не синтезуються організмом самостійно, тому мають надходити разом із їжею. У той самий час є важливим біологічним регулятором багатьох життєво важливих процесів організму. Вітаміни та мінеральні речовини дуже тісно пов'язані між собою, оскільки за своїм хімічним складом вони можуть доповнювати одна одну, іноді замінювати, забезпечуючи повноцінне життя людині.

Навіщо вони потрібні організму?

Важливу роль виконують мінеральні речовини: тканинобудівну функцію, беруть участь у пластичних біопроцесах, а також забезпечують та підтримують багато ферментативних реакцій людського організму. Але найбільш важливою їхньою функцією є проведення електрохімічних імпульсів у нервових волокнах та м'язових тканинах.

Усі мінеральні речовини поділяють на макроелементи та мікроелементи. До мікроелементів відносять цинк, йод, фтор, марганець, а до макроелементів - кальцій, магній, фосфор, калій, залізо, хлор. Не завжди людина може поповнити запас мінеральних речовин в організмі лише за допомогою харчування, іноді доцільним є застосування різних добавок до харчування та лікарських препаратів. Це відбувається при інтенсивних фізичних навантаженнях, періоді авітамінозу навесні, а також коли життєві умови не відповідають загальноприйнятим нормам. У таких випадках мінеральні речовини клітини зменшуються у своїй кількості, що іноді призводить до незворотних наслідків.

Значення кальцію, де він міститься?

Кальцій є надзвичайно важливим макроелементом. Він забезпечує нормальну провідність нервової та м'язової тканин, кислотно-лужний баланс, а також виконує будівельну функцію для кісткової та хрящової тканин, у яких перебуває до 98% усіх запасів кальцію в організмі людини. Середньоденна норма для організму дорослого становить 800-1000 мг. Для забезпечення потреби в кальції необхідно вживати сир, молоко, яйця, сир, цвітну капусту, горіхи, насіння кунжуту та маку, пшеничні висівки, овочі та зелень.

Попри загальну думку, у продуктах з високим вмістом молочного жиру (вершкове масло, сметана, вершки), вміст цієї речовини низький. Правильне засвоєння кальцію організмом відбувається у поєднанні з вітаміном D. Найоптимальнішою умовою для надходження цього елемента в організм є вода та мінеральні речовини, а саме поєднання кальцію, магнію, фосфору, вітаміну C та вітаміну D. Особливу увагу фахівці приділяють вмісту Са в організмі дітей . Адже цей елемент забезпечує зростання та розвиток практично всіх органів підростаючого організму. Якщо вміст кальцію у дітей нижчий за норму, можуть виникнути серйозні проблеми з опорно-руховим апаратом (рахіт), порушуються зростання та здоров'я зубів, з'являються тенденції до патологічних процесів у шлунково-кишковому тракті. Але високий показник наявності в організмі цього мікроелементу також загрожує проблемами зі здоров'ям, особливо він шкідливий для нирок та печінки. Тому важливий баланс цієї речовини у клітинах та системах.

Фосфор в організмі та їжі

Приклад фосфору також легко оцінити значення мінеральних речовин для здоров'я людини. Як зазначили вище, баланс фосфору тісно залежить від балансу кальцію. У біологічних процесах фосфор відповідає за утворення ферментів, завдяки яким вивільняється та засвоюється енергія з їжі. Крім цього, фосфор підтримує правильний ліпідний та енергетичний обмін, а також стабілізує рівень холестерину у крові. Денна норма фосфору становить 1000–1500 мг. Краще цей макроелемент засвоюється з продуктів тваринного походження. Для отримання добової потреби бажано включити до раціону рибу, кисломолочні продукти, пивні дріжджі, гарбузове насіння, вівсяні пластівці, горіхи, яловичу печінку, яйця, м'ясо кролика, буряк, картоплю, капусту, моркву, яблуко, клуб. Денна норма фосфору міститься, наприклад, в 150 г твердого сиру, 350 г вівсяних пластівців або 125 г гарбузового насіння.

Важлива роль магнію, вміст у продуктах

Магній, на відміну від фосфору, засвоюється краще саме з продуктів рослинного походження. Він сприяє правильному засвоєнню фосфору, кальцію, балансує інші мінеральні та органічні речовини. Магній важливий для роботи серцево-судинної системи, оскільки допомагає зміцнювати стінки кровоносних судин і має сечогінний ефект, що сприяє стабілізації артеріального тиску.

Особливо важливим є цей мікроелемент для роботи нервової системи. Усі мінеральні речовини в організмі однак впливають її роботу. Але від кількості магнію в нервових клітинах залежать такі процеси, як збудливість, гальмування, швидкість нервових імпульсів, їх сприйняття мозком і реакція на них. Магній передає інформацію від периферії до відділів центральної нервової системи. Багатьом вагітним рекомендують приймати лікарські препарати із вмістом цієї речовини для покращення роботи нервової та серцево-судинної систем. Для тих, хто відчуває постійні стреси на роботі чи вдома, виснажений фізично та морально, також корисний цей елемент.

Як показує таблиця мінеральних речовин, подана нижче, добова норма магнію коливається не більше 300-500 мг. Алкоголь, нікотин, жирна їжа та кофеїн суттєво погіршують засвоєння магнію. Найбільш багаті на його вміст гречана каша (одна її порція забезпечить для організму добову потребу), банани, гарбузове насіння. Крім цього, магній міститься в пшеничних висівках, вівсянці, кальмарах та креветках, сухих бобах, камбалі, шпинаті, картоплі білокачанної капусті.

Значення натрію та калію для роботи організму, з яких продуктів їх можна отримати?

Важливим є той факт, що в кухонній солі мінеральні речовини також містяться. За добу потрібно вжити 10-15 г кухонної солі, щоб забезпечити організму добовий запас натрію (3-6 г). В організмі цей макроелемент транспортує мінеральні речовини клітини та бере участь у регулюванні водно-сольового обміну. Але важливо не переборщити з вживанням цього продукту, тому що його надмірна кількість згубно впливає на роботу деяких органів і може спровокувати накопичення піску та утворення каменів у нирках, жовчному міхурі тощо.

Калій є важливим елементом підтримки здорової роботи серця і судин. Правильне співвідношення калію та кальцію дозволяє налагодити повноцінне функціонування серцевого м'яза. Калій і натрій міститься у хлібі, бобових, куразі, яблуках.

Чи міститься у нас залізо?

Залізо – ще один життєво важливий мікроелемент. Завдяки йому в організмі утворюється білок гемоглобін, який з'єднується з киснем і доставляє його до клітин, а потім виводить вуглекислий газ. Таким чином, роль мінеральних речовин, зокрема заліза, полягає у кисневому харчуванні організму. Залізо також сприяє правильній кровотворній функції. В організмі дорослої людини знаходиться 10-30 мкмоль/літр заліза. Дуже багатий на залізо такий фрукт, як айва, великий його вміст у яблуках, червоному м'ясі та субпродуктах.

Жінкам залізо потрібніше, ніж чоловікам, оскільки жінки живуть циклічно і приблизно раз на місяць втрачають цей мікроелемент у великій кількості. Для заповнення його запасів необхідно використовувати вищезазначені товари. Брак заліза в організмі призводить до анемії.

Важливість хлору для людини

Важливість хлору для організму полягає в тому, що він є складником шлункового соку та плазми крові. Разом з натрієм і калієм цей макроелемент підтримує водно-сольовий та кислотно-лужний обмін. До 90% денної норми хлору надходить в організм разом із звичайною кухонною сіллю. При порушенні обміну хлору, натрію та калію порушується робота серця, з'являються набряки, і людина страждає від перепадів артеріального тиску.

Йод – лікарський препарат чи важливий мікроелемент для організму?

Йод з дитинства знайомий кожному завдяки своїм антисептичним властивостям. Але ще він є корисним мікроелементом. Їжу, багату на йод, необхідно вживати для правильної роботи щитовидної залози. Йод входить до складу гормонів, що продукуються щитовидною залозою, тому безпосередньо впливає на правильну роботу ендокринної системи. Денна норма споживання йоду становить 100-200 мг. Найбільш багаті на йод морська капуста і риба, але в сучасних умовах життя досить важко забезпечити баланс йоду в організмі. Тому рекомендується приймати спеціальні препарати, що підвищують його вміст.

Зміст та одержання організмом фтору

Це мікроелемент, який входить до складу емалі поверхні зубів, а отже, відповідає за їхнє здоров'я та красу. Організму необхідно 2-3 міліграми фтору на добу, ця потреба забезпечується завдяки вживанню різних сортів чаю, морепродуктів та горіхів.

Які ще мікроелементи є важливими для нас?

Складена нами таблиця мінеральних речовин містить основні елементи та допоможе краще розібратися у потребі організму у мікро- та макроелементах.

Крім названих вище, до списку життєво необхідних елементів належить цинк та марганець. Цинк є складовою ферментів, що підтримують окислювально-відновні реакції організму, а марганець бере участь в енергетичних реакціях і впливає на засвоєння багатьох вітамінів.

Можна відзначити, що мінеральні речовини у харчуванні дуже важливі для вашого здоров'я, оскільки забезпечують усі життєдіяльності. Вживання правильної добової норми мінералів – це запорука здоров'я.

З цього уроку ви дізнаєтеся про роль мінеральних сполук мікро- та макроелементів у життєдіяльності живих організмів. Ви познайомитеся з водневим показником середовища - рН, дізнаєтеся, як цей показник пов'язаний із фізіологією організму, яким чином в організмі підтримується постійний середній рН. З'ясуйте роль неорганічних аніонів та катіонів у процесах обміну речовин, дізнаєтеся подробиці про функції катіонів Na, K та Са в організмі, а також які інші метали входять до складу нашого тіла та які їх функції.

Вступ

Тема: Основи цитології

Урок: Мінеральні речовини та їх роль у життєдіяльності клітини

1. Введення. Мінеральні речовини у клітині

Мінеральні речовинискладають від 1 до 1,5% від сирої маси клітини, і знаходяться у клітинах у вигляді солей дислокованих на іони, або у твердому стані (рис. 1).

Мал. 1. Хімічний склад клітин живих організмів

У цитоплазмі будь-якої клітини знаходяться кристалічні включення, які представлені слаборозчинними солями кальцію та фосфору; крім них можуть бути оксид кремнію та інші неорганічні сполуки, які беруть участь у освіті опорних структур клітини - у разі мінерального скелета радіолярій - і організму, тобто утворюють мінеральну речовину кісткової тканини.

2. Неорганічні іони: катіони та аніони

Неорганічні іони мають значення для життєдіяльності клітини (рис. 2).

Мал. 2. Формули основних іонів клітини

Катіони- калій, натрій, магній та кальцій.

Аніони- хлорид аніон, гідрокарбонат аніон, гідрофосфат аніон, дигідрофосфат аніон, карбонат аніон, фосфат аніон та нітрат аніон.

Розглянемо значення іонів.

Іони, розташовуючись з різних боків клітинних мембран, утворюють так званий трансмембранний потенціал. Багато іонів нерівномірно розподілені між клітиною та навколишнім середовищем. Так, концентрація іонів калію (К+) у клітині в 20-30 разів вище, ніж у навколишньому середовищі; а концентрація іонів натрію (Na+) у десять разів нижча в клітині, ніж у навколишньому середовищі.

Завдяки існуванню градієнтів концентрації, здійснюються багато життєво важливих процесів, такі як скорочення м'язових волокон, збудження нервових клітин, перенесення речовин через мембрану.

Катіони впливають на в'язкість та плинність цитоплазми. Іони калію зменшують в'язкість і збільшують плинність, іони кальцію (Са2+) мають протилежну дію на цитоплазму клітини.

Аніони слабких кислот - гідрокарбонат аніон (НСО3-), гідрофосфат аніон (НРО42-) - беруть участь у підтримці кислотно-лужного балансу клітини, тобто pHсереди. За своєю реакції розчини можуть бути кислими, нейтральнимиі основними.

Кислотність чи основність розчину визначається концентрацією у ньому іонів водню (рис. 3).

Мал. 3. Визначення кислотності розчину за допомогою універсального індикатора

Цю концентрацію виражають за допомогою водневого показника pH, довжина шкали від 0 до 14. Нейтральне середовище pH - близько 7. Кисла - менше 7. Основне - більше 7. Швидко визначити pH середовища можна за допомогою індикаторних папірців, або смужок (див. відео) .

Ми опускаємо індикаторний папірець у розчин, потім смужку виймаємо і відразу ж порівнюємо фарбування індикаторної зони смужки з кольорами стандартної шкали порівняння, яка входить у комплект, оцінюючи схожість фарбування та визначаючи значення pH (див. відео).

3. рН середовища проживання і роль іонів у його підтримці

Значення pH у клітині приблизно дорівнює 7.

Зміна pH у той чи інший бік згубно діє клітину, оскільки відразу ж змінюються біохімічні процеси, які у клітині.

Постійність pH клітини підтримується завдяки буферним властивостямїї вмісту. Буферним називають розчин, що підтримує постійне значення pH середовища. Зазвичай буферна система складається з сильного та слабкого електроліту: солі та слабкої основи або слабкої кислоти, які її утворюють.

Дія буферного розчину полягає в тому, що він протистоїть змінам pH середовища. Зміна pH середовища може виникнути внаслідок концентрування розчину або розведення його водою, кислотою чи лугом. Коли кислотність, тобто концентрація іонів водню зростає, вільні аніони, джерелом яких є сіль, взаємодіють з протонами і видаляють їх з розчину. Коли кислотність знижується, посилюється тенденція до звільнення протонів. Таким чином, підтримується pH на певному рівні, тобто підтримується концентрація протонів на певному постійному рівні.

Деякі органічні сполуки, зокрема білки, також мають буферні властивості.

Катіони магнію, кальцію, заліза, цинку, кобальту, марганцю входять до складу ферментів та вітамінів (див. відео).

Катіони металів входять до складу гормонів.

Цинк входить до складу інсуліну. Інсулін – це гормон підшлункової залози, який регулює рівень глюкози у крові.

Магній входить до складу хлорофілу.

Залізо входить до складу гемоглобіну.

За нестачі цих катіонів порушується процеси життєдіяльності клітини.

4. Іони металів як кофактори

Значення іонів натрію та калію

Іони натрію і калію розподілені по всьому об'єму організму, при цьому іони натрію входять в основному до складу міжклітинної рідини, а іони калію містяться всередині клітин: 95% іонів каліюмістяться всередині клітин, а 95% іонів натріюмістяться в міжклітинних рідин(Рис. 4).

З іонами натрію пов'язано осмотичний тискрідин, утримання води тканинами, а також перенесення, або транспорттаких речовин як амінокислот та цукру через мембранну.

Значення кальцію в організмі людини

Кальцій є одним із найпоширеніших елементів в організмі людини. Основна маса кальцію входить до складу кісток та зубів. Фракція поза кістковим кальцієм становить 1% від загальної кількості кальцію в організмі. Позакістковий кальцій впливає на згортання крові, а також нервово-м'язову збудливість та скорочення м'язових волокон.

Фосфатна буферна система

Фосфатна буферна система відіграє роль у підтримці кислотно-лужного балансу організму, крім цього, вона підтримує баланс у просвіті канальців нирок, а також внутрішньоклітинної рідини.

Фосфатна буферна система складається з дигідрофосфату та гідрофосфату. Гідрофосфат пов'язує, тобто нейтралізує протон. Дигідрофосфат вивільняє протон і взаємодіє з лужними продуктами, що надійшли в кров.

Фосфатна буферна система входить до буферної системи крові (Рис. 5).

Буферна система крові

В організмі людини завжди є певні умови для зсуву нормальної реакції середовища тканини, наприклад крові, у бік ацидозу (закислення) або алкалозу (розкислення - зміщення рН у велику сторону).

У кров надходять різні продукти, наприклад, молочна кислота, фосфорна кислота, сірчиста кислота, що утворюються в результаті окислення фосфорорганічних сполук або сірковмісних білків. При цьому реакція крові може зрушуватися у бік кислих продуктів.

При вживанні м'ясних продуктів до крові надходять кислі сполуки. При вживанні рослинної їжі, в кров надходять основи.

Проте pH крові залишається на певному постійному рівні.

У крові є буферні системи, які підтримують рН на певному рівні.

До буферних систем крові відносяться:

Карбонатна буферна система,

Фосфатна буферна система,

Буферна система гемоглобіну,

Буферна система білків плазми (рис. 6).

Взаємодія цих буферних систем створює певний постійний pH крові.

Таким чином, сьогодні ми з вами розглянули мінеральні речовини та їхню роль у життєдіяльності клітини.

Домашнє завдання

Які хімічні речовини називають мінеральними? Яким є значення мінеральних речовин для живих організмів? З яких речовин здебільшого складаються живі організми? Які катіони входять до складу живих організмів? Які їхні функції? Які аніони входять до складу живих організмів? Яка їхня роль? Що таке буферна система? Які буферні системи вам відомі? Із чим пов'язаний вміст мінеральних речовин в організмі?

1. Хімічний склад живих організмів.

2. Вікіпедія.

3. Біологія та медицина.

4. Освітній центр.

Список літератури

1. Кам'янський А. А., Криксунов Є. А., Пасічник В. В. Загальна біологія 10-11 клас Дрофа, 2005.

2. Біологія. 10 клас. Загальна біологія. Базовий рівень / П. В. Іжевський, О. А. Корнілова, Т. Є. Лощіліна та ін. - 2-ге вид., Перероблене. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стор.

3. Бєляєв Д. К. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 11-те вид., стереотип. – К.: Просвітництво, 2012. – 304 с.

4. Агафонова І. Б., Захарова Є. Т., Сивоглазов В. І. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 6-те вид., Дод. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Неорганічні іони або мінеральні речовини виконують в організмі такі функції:

1. Біоелектрична функція.Ця функція пов'язані з виникненням різниці потенціалів на клітинних мембранах. Градієнт концентрації іонів з обох боків мембрани створює у різних клітинах потенціал близько 60-80 мВ. Внутрішня сторона клітинної мембрани щодо зовнішньої заряджена негативно. Електричний потенціал мембрани тим вищий, чим більший вміст білка та його іонізація (негативний заряд) усередині клітини та концентрація катіонів поза клітиною (дифузія іонів Na+ та К+ через мембрану всередину клітини утруднена). Дана функція неорганічних іонів використовується для регуляції функцій особливо збудливих клітин (нервових, м'язових) та проведення нервових імпульсів.

2. Осмотична функціявикористовується для регулювання осмотичного тиску. Жива клітина підпорядковується закону ізоосмополярності: у всіх середовищах організму, між якими є вільний обмін водою, встановлюється однаковий осмотичний тиск. Якщо кількість іонів у якомусь середовищі зростає, то слідом за ними спрямовується вода, доки не встановиться нова рівновага та новий рівень осмотичного тиску.

3. Структурна функціяобумовлена комплексоутворюючими властивостями металів. Іони металів взаємодіють з аніонними групами білків, нуклеїнових кислот та інших макромолекул і тим самим забезпечують поряд з іншими факторами підтримання певних конформацій цих молекул. Оскільки біологічна активність біополімерів залежить від їх конформацій, нормальне здійснення білками їх функцій, безперешкодна реалізація інформації, закладеної в нуклеїнових кислотах, утворення надмолекулярних комплексів, формування субклітинних структур та інші процеси немислимі без участі катіонів і аніонів.

4. Регуляторна функціяполягає в тому, що іони металів є активаторами ферментів і тим самим регулюють швидкість хімічних перетворень у клітині. Це пряма регуляторна дія катіонів. Непряме у тому, що іони металів часто необхідні дії іншого регулятора, наприклад, гормону. Наведемо кілька прикладів. Формування активної форми інсуліну неможливе без іонів цинку. Третинна структура РНК величезною мірою визначається іонною силою розчину, а такі катіони, як Сr 2+ , Ni 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ ,Mn 2+ та інші, безпосередньо беруть участь у формуванні спіральної структури нуклеїнових кислот. Концентрація іонів Мg 2+ впливає формування такої надмолекулярної структури, як рибосоми.

5. Транспортна функціяпроявляється за участю деяких металів (у складі металопротеїдів) у перенесенні електронів чи простих молекул. Наприклад, катіони заліза та міді входять до складу цитохромів, які є переносниками електронів у дихальному ланцюгу, а залізо у складі гемоглобіну пов'язує кисень і бере участь у його перенесенні.

6. Енергетична функціяпов'язана з використанням фосфат-аніонів в освіті АТФ та АДФ (АТФ – основний носій енергії в живих організмах).

7. Механічна функція.Наприклад, катіон Са +2 і фосфат-аніон входять до складу гідроксилапатиту та фосфату кальцію кісток та визначають їх механічну міцність.

8. Синтетична функція.Багато неорганічних іонів використовуються в синтезах складних молекул. Наприклад, іони йоду I беруть участь у синтезі йодтиронінів у клітинах щитовидної залози; аніон (SО 4) 2- - у синтезі ефіросерних сполук (при знешкодженні в організмі шкідливих органічних спиртів та кислот). Важливе значення у механізмі захисту від токсичної дії пероксиду має селен. Він утворює селеноцистеїн – аналог цистеїну, в якому замість атомів сірки атоми селену. Селеноцистеїн є складовою ферменту глутатіон-пероксидази, що каталізує відновлення пероксиду водню глутатіоном (трипептид - γ-глутамил-цистеінілгліцин)

Важливо, що у відомих межах можлива взаємозамінність деяких іонів. При нестачі якогось іону металу він може замінюватися іоном іншого металу, близьким за фізико-хімічними властивостями та іонним радіусом. Наприклад, іон натрію заміщається іоном літію; іон кальцію – іоном стронцію; іон молібдену - іоном ванадію; іон заліза - іоном кобальту; іноді іони магнію - іонами марганцю.

Завдяки тому, що мінеральні речовини активують дію ферментів, вони впливають на всі боки обміну речовин. Розглянемо, у чому виражається залежність обміну нуклеїнових кислот, білків, вуглеводів та ліпідів від наявності тих чи інших неорганічних іонів.

>>> мікроелементи

Мінеральні речовини відіграють винятково важливу роль у житті живих організмів. Поряд із органічними речовинами мінерали входять до складу органів і тканин, а також беруть участь у процесі обміну речовин.

Загалом в організмі людини визначається до 70 хімічних елементів. З них 43 елементи абсолютно необхідні для нормального перебігу обміну речовин.

Усі мінеральні речовини, виходячи з їхнього кількісного вмісту в організмі людини, прийнято розділяти на кілька підгруп: макроелементи, мікроелементи та ультраелементи.

Макроелементиє групою неорганічних хімічних речовин, присутніх в організмі у значних кількостях (від кількох десятків грамів до кількох кілограмів). До групи макроелементів відносяться натрій, калій, кальцій, фосфор та ін.

Мікроелементизустрічаються в організмі в набагато менших кількостях (від кількох грамів до десятих часток грама і менше). До таких речовин відносяться: залізо, марганець, мідь, цинк, кобальт, молібден, кремній, фтор, йод та ін.

Роль мінеральних речовин у організмі

Мінеральні (неорганічні) речовини, що входять до структури організму, виконують безліч важливих функцій. Багато макро та мікроелементи є кофакторами ферментів та вітамінів. Це означає, що молекул мінеральних речовин вітаміни і ферменти неактивні не можуть каталізувати біохімічні реакції (основна роль ферментів і вітамінів). Активація ферментів відбувається за допомогою приєднання до молекул атомів неорганічних (мінеральних) речовин, при цьому приєднаний атом неорганічної речовини стає активним центром всього ферментативного комплексу. Так, наприклад, залізо з молекули гемоглобіну здатне зв'язувати кисень, щоб переносити його до тканин, багато травні ферменти (пепсин, трипсин) для активації вимагають приєднання атома цинку і т.д.

Багато мінеральні речовини є незамінними структурними елементами організму - кальцію і фосфор складають основну масу мінеральної речовини кісток і зубів, натрій і хлор є основними іонами плазми, а калій у великих кількостях міститься всередині живих клітин.

Вся сукупність макро та мікроелементів забезпечує процеси росту та розвитку організму. Мінеральні речовини відіграють важливу роль у регуляції імунних процесів, підтримують цілісність клітинних мембран, забезпечують дихання тканин.

Підтримка сталості внутрішнього середовища (гомеостазу) організму передбачає насамперед підтримку якісного та кількісного вмісту мінеральних речовин у тканинах органах на фізіологічному рівні. Навіть невеликі відхилення від норми можуть спричинити найважчі наслідки для здоров'я організму.

Джерела мінеральних речовин

Основним джерелом мінеральних речовин для людини є споживана вода і їжа. Одні мінеральні елементи поширені повсюдно, інші зустрічаються рідше, й у менших кількостях. У наші дні, за умови порушеної екології, найкращим джерелом можуть бути БАД (біологічно активні добавки) та очищена мінералізована вода.

Різні харчові продукти містять різну кількість мінеральних речовин. Так, наприклад, у коров'ячому молоці та молочних продуктах міститься понад 20 різних мінералів, серед них найбільш важливими є залізо, марганець, фтор, цинк, йод. М'ясо та м'ясні продукти містять такі мікроелементи, як срібло, титан, мідь, цинк, а морські продукти – йод, фтор, нікель.

Як згадувалося вище, сталість внутрішнього середовища (зміст в організмі різних речовин) має значення для нормального функціонування організму. Незважаючи на широку поширеність мінеральних речовин у природі, порушення в організмі, пов'язані з їх недоліком (або рідше з надлишків) зустрічаються досить часто. Захворювання, викликані нестачею мінеральних речовин найчастіше трапляються у певних регіонах земної кулі, де з геологічних особливостей природна концентрація тієї чи іншої мікроелемента нижче ніж у інших районах. Добре відомі звані ендемічні зони йододефіциту, у яких часто зустрічається таке захворювання як Зоб – наслідок нестачі йоду.

Однак, набагато частіше дефіцит мінеральних речовин в організмі зустрічається через неправильне (незбалансоване) харчування, а також у певні періоди життя і при деяких фізіологічних та патологічних станах, коли потреба в мінеральних речовинах зростає (період росту у дітей, вагітність, годування груддю, різні гострі та хронічні захворювання, менопауза та ін.).

Коротка характеристика найважливіших мінеральних речовин

Натрій– є найпоширенішим іоном плазми – рідкої частини крові. Перед цього елемента припадає основна частка у створенні осмотичного тиску плазми. Підтримка нормального осмотичного тиску та об'єму циркулюючої крові – це життєво важливий процес, який реалізується головним чином завдяки регуляції абсорбції або секреції (виділення) натрію на рівні нирок. При зниженні обсягу циркулюючої крові (наприклад, при зневодненні або після крововтрати) на рівні нирок запускається складний процес, метою якого є збереження та накопичення іонів натрію в організмі. Паралельно з іонами натрію в організмі затримується вода (іони металів притягують молекули води) внаслідок чого об'єм циркулюючої крові відновлюється. Також натрій бере участь в електричній діяльності нервової та м'язової тканини. Завдяки різниці концентрації натрію між кров'ю та внутрішньоклітинним середовищем живі клітини можуть генерувати електричний струм, що лежить в основі діяльності нервової системи, м'язів та інших органів. Дефіцит натрію трапляється дуже рідко. Зазвичай він виникає у разі сильного зневоднення чи великої втрати крові. Поширеність натрію в природі (кухонна сіль складається з натрію та хлору), уможливлює швидке заповнення резервів організму в цьому елементі. При деяких захворюваннях (наприклад, гіпертонії) рекомендується знижувати споживання солі (отже, натрію) для того, щоб німого знизити об'єм циркулюючої крові і знизити артеріальний тиск.

Калій- є основним іоном внутрішньоклітинного середовища. Його концентрація в крові у багато разів менша ніж усередині клітин. Цей факт дуже важливий для нормального функціонування клітин організму. Подібно до натрію, калій бере участь у регуляції електричної діяльності органів і тканин. Концентрація калію в крові та всередині клітин підтримується з великою точністю. Навіть невеликі зміни концентрації цього елемента у крові здатні викликати серйозні порушення діяльності внутрішніх органів (наприклад, серця). Порівняно з натрієм калій менш поширений у природі, проте зустрічається у достатніх кількостях. Основним джерелом калію для людини є свіжі овочі та фрукти.

Кальцій. Загальна маса кальцію в організмі дорослої людини становить приблизно 4 кілограми. Причому основна його частина сконцентрована у кістковій тканині. Солі кальцію та фосфорної кислоти є мінеральною основою кісток. Крім мінералів, кістки містять і кілька білків, що утворюють своєрідну мережу на якій осаджуються мінеральні солі. Білки надають кісткам гнучкість та пружність, а мінеральні солі – твердість та жорсткість. Кілька грамів кальцію міститься у різних органах та тканинах. Тут кальцій грає роль регулятора внутрішньоклітинних процесів. Так, наприклад, кальцій бере участь у механізмах передачі нервового імпульсу від однієї нервової клітини до іншої, бере участь у механізмі скорочення м'язів та серця та ін. Основним джерелом кальцію для людини є продукти тваринного походження. Особливо багаті на кальцій молочні продукти. Кальція абсолютно необхідний нормального перебігу процесу обміну речовин. Нестача кальцію є досить поширеним явищем. Найчастіше він виникає внаслідок неправильного харчування (вживання малої кількості молочних продуктів), а також під час вагітності чи годування груддю. У дітей нестача кальцію може розвинутись у період інтенсивного зростання.

Залізо. В організмі дорослої людини міститься близько 4 г заліза, причому основна маса його сконцентрована в крові. Залізо є незамінним компонентом гемоглобіну – пігменту еритроцитів, що переносить кисень про легені до тканин. Також залізо входить до складу ферментів, що забезпечують клітинне дихання (вживання кисню клітинами). Основним джерелом заліза для людини є харчові продукти рослинного та тваринного походження. Залізом багаті яблука, гранати, м'ясо, печінка. Дефіцит заліза проявляється анемією, а також лущенням шкіри, розшаруванням нігтів, появою тріщин на губах, ламкістю волосся. Найчастіше від нестачі заліза страждають діти та жінки дітородного віку. Причиною нестачі заліза у дітей є неправильне харчування та швидке зростання організму. У жінок дефіцит заліза розвивається через постійну втрату крові під час менструації. Особливо небезпечний дефіцит заліза під час вагітності. Анемія, як прояв нестачі заліза, може спричинити навіть загибель плода через нестачу кисню.

Різні захворювання травного тракту (хронічні гастрити, ентерити) також можуть призвести до розвитку дефіциту заліза.

Йод– є незамінним для людини мікроелементом. Основна роль йоду в організмі людини полягає в тому, що йод є активною частиною гормонів щитовидної залози. Гормони щитовидної залози регулюють енергетичні процеси організму – утворення тепла, зростання та розвиток. При нестачі йоду виникає тяжкий стан - гіпотиреоз, названий так через нестачу гормонів щитовидної залози (для їх синтезу необхідний йод). Основним джерелом йоду для людини є молоко, м'ясо, свіжі овочі, риба та морські продукти. Дефіцит йоду виникає в основному через неправильне харчування. У деяких регіонах земної кулі (наприклад, Урал) гіпотиреоз виникає особливо часто. Це пов'язано з недоліком вмісту йоду в грунті та воді.

Фторкорисний для організму лише у невеликих кількостях. При низьких концентраціях фтор стимулює розвиток та зростання зубів, кісткової тканини, утворення клітин крові, підвищення імунітету. Недолік фтору підвищує ризик захворювання на карієс (особливо у дітей) і негативно позначається на імунітеті. У великих дозах фтор може викликати захворювання на флюороз, що проявляється змінами скелета. Основним джерелом фтору є свіжі овочі та молоко, а також питна вода.

Мідь. Роль міді в організмі полягає в активації тканинних ферментів, які беруть участь у диханні клітин та перетворенні речовин. Також важливо відзначити позитивний вплив міді на процес кровотворення. За допомогою міді відбувається перенесення заліза в кістковий мозок та дозрівання еритроцитів. При нестачі міді відбувається порушення розвитку кісткової та сполучної тканини, також гальмується розумовий розвиток дітей, збільшуються печінка та селезінка, розвивається анемія. Хліб та борошняні продукти, чай, кава, фрукти та гриби є основними джерелами міді для людини.

Цинквходить до складу багатьох ферментів, надає стимулюючу дію процес статевого дозрівання, утворення кісток, розпаду жирової тканини. Нестача цинку розвивається досить рідко. Іноді дефіцит цинку виникає при надмірному споживанні борошняних продуктів, що перешкоджають всмоктуванню цинку з кишківника. Нестача цинку (особливо у дитячому віці) може призвести до тяжких порушень розвитку: гальмування статевого дозрівання, випадання волосся, деформація скелета. Достатні для людини кількості цинку містяться у печінці тварин, м'ясі, яєчних жовтках, сирах, гороху.

Кобальт– є фактором активації вітаміну В12, тому цей елемент є незамінним для нормального перебігу процесу утворення крові. Також кобальт стимулює синтез білків і зростання м'язів, активує деякі ферменти, що переробляють вуглеводи. Нестача кобальту може виявитися анемією (малокровість). Основними джерелами кобальту є хліб та борошняні продукти, фрукти та овочі, молоко, бобові.

Бібліографія:

Ідз М.Д. Вітаміни та мінеральні речовини, Спб. : Комплект, 1995
Мінделл Е. Довідник з вітамінів і мінеральних речовин, М.: Медицина та харчування: Техліт, 1997
Беюл Е.А Довідник з дієтології, М: Медицина, 1992

Читати ще:

Неорганічні іони або мінеральні речовини виконують в організмі такі функції: