Обмін мінеральних речовин і води

Обмін води. Вода є обов'язковим ком­понентом усіх без винятку клітин, тканин і органів тварин. Кількість її неоднакова у різних організмів і в різних тканинах од­ного й того самого організму. У тілі людини — 60-65 % маси тіла. Між орга­нами тіла вода розподілена таким чином: у жировій клітковині — ЗО %, кістках — 20, м'язах — 70, печінці— 75, мозку — 75-80, у крові — 82 %.

В організмі вода перебуває в трьох ста­нах:

1) вільна вода — з розчиненими в ній солями;

2) зв'язана вода — з білками утворює колоїди;

3) внутрішньомолекулярна (ендогенна) вода — у складі моле­кул білків, ліпідів та вуглеводів.

Більша частина води (70 % об'єму) перебуває у клітинах тіла — внутрішньоклітинна вода.

Позаклітинна вода (ЗО % об'єму) циркулює в кровоносних і лімфатичних судинах та міжклітинних проміжках у виг­ляді крові, лімфи і тканинної рідини.

Вода в організмі відіграє надзвичайно важливу роль. Усі без винятку біохімічні реакції, що лежать в основі життя, відбу­ваються лише у водному розчині. Вода крові й тканинної рідини здійснює транс­порт речовин між клітинами та органами, бере участь у створенні й регуляції осмо­тичного тиску, підтримує температурний гомеостаз.

Добова потреба людини у воді стано­вить 2-3 л. Цю кількість людина отримує у вигляді питної води, соків, молока тощо, у складі продуктів харчування, а також води, що утворюється внаслідок окислення ліпідів, вуглеводів, білків. З їжею за добу людина отримує близько 750 мл рідини,

У вигляді напоїв і чистої води - близько 600 мл.

Приблизно 300-350 мл води утво­рюється у процесі метаболізму білків, жирів і вуглеводів (ендогенна вода).

Вода виводиться з ор­ганізму:

• нирками у вигляді сечі (1200-1500 мл),

• через кишки з калом (100-200 мл),

• через шкіру з йотом (400-600 мл),

• через легені з видихуваним газом (200-400 мл).

Відношення кількості води, що споживається, до кількості во­ди, яка виділяється організмом, називається водним балансом.

Зі звичайною змішаною їжею до організму надходять у достатній кіль­кості розчинені у воді мінеральні речовини, і тільки натрію хлорид не­обхідно додавати в їжу додатково. В організмі людини міститься багато кальцію, фосфору, калію, натрію, менше - магнію, заліза, йоду. У дуже не­великих кількостях в організмі є мікроелементи (мідь, марганець, цинк, фтор тощо).

Розчинені у воді мінеральні речовини забезпечують:

• сталий рівень осмотичного тиску рідких середовищ,

• беруть участь у підтриманні кислотно-основної рівноваги крові і тканин,

• входять до складу гормонів, ензимів та інших біологічно активних речовин,

• беруть участь у дифузії ре­човин, забезпечуючи процеси всмоктування і виділення,

• у створенні внутрішнього середовища організму.

Макроелементи. Частка макроеле­ментів, до яких входять натрій, кальцій, калій, магній, хлор, фосфор і сульфур (сірка), ста­новить близько 4 % маси тіла.

Вони досить нерівномірно розподілені між внутрішньо-та позаклітинним середовищем. Так, калій, магній і фосфор містяться переважно в клітинах організму, а натрій і хлор — у позаклітинних рідинах. Ці два йони віді­грають виключну роль у підтриманні осмо­тичного тиску крові та інших позаклітин­них рідин. Натрій, крім того, бере участь у генерації потенціалу дії, а хлор — в утво­ренні хлоридної (соляної) кислоти шлун­кового соку. Добова потреба в натрії ста­новить 3-4 г, а разом з хлором у вигляді натрію хлориду (кухонної солі) — 8-10 г.

Калію в позаклітинних рідинах містить­ся 2-2,5 г, але основна його маса (понад 90 %) перебуває в клітинах, де він бере участь у створенні мембранного потенці­алу, підтримує збудливість нервових і м'я­зових клітин. Власне рівень збудливості клітин залежить від співвідношення йонів калію та кальцію, причому калій підви­щує, а кальцій знижує її. Крім того, кальцій входить у великих кількостях до складу кісток, зубів, він є необхідним для скоро­чення м'язів, здійснення синаптичної пере­дачі, згортання крові та деяких інших проце­сів.

Разом з кальцієм у кістках міститься фосфор, кількість якого досягає 15-20 г, а всього фосфору в організмі людини міс­титься 18-25 г переважно в клітинах, де він у складі фосфоліпідів входить до структури клітинних мембран, він є обо­в'язковим елементом макроергічних спо­лук (АТФ, креатиифосфату). Організм лю­дини потребує 2,3-3,1 г калію, 0,6-0,8 г кальцію та 1-2 г фосфору на добу.

Вміст магнію майже порівну розподіле­но між кістками й цитоплазмою клітин тіла, переважно скелетних м'язів і нервової тка­нини. І лише близько 1 % магнію містить­ся в позаклітинному середовищі. Вій вхо­дить до складу багатьох ферментів, регу­лює синтез білків, стан клітинних мемб­ран, гальмує збудливість і скоротливість гладких м'язів і міокарда. Добова потре­ба в магнію — 0,3 г.

Сульфур (сірка) є переважно внутріш­ньоклітинним елементом, входить до скла­ду деяких амінокислот, білків. У позаклі­тинних рідинах з'являється в складі гор­монів (інсулін), вітамінів, а також у ви­гляді неорганічних сульфатів. Останніх у плазмі крові міститься 0,02-0,05 г. Добо­ва потреба — до 1 г.

Мікроелементи. До цієї групи відне­сено ті елементи (ферум (залізо), купрум (мідь), цинк, галогени — іод, фтор, бром), кількість яких в організмі вимірюється в мілі- чи мікрограмах. Проте і в таких мізер­них кількостях вони відіграють важливу роль.

Так, ферум (залізо), обов'язковий компонент гемоглобіну та міоглобіну ске­летних м'язів і печінки, бере безпосередню участь у транспорті кисню, входить до скла­ду ферментів дихального циклу (цитохромів) та інших.

Купрум (мідь) також відіграє роль кофактора цитохромоксидази, крім того, бере участь у синтезі ге­моглобіну. Кофактором низки ферментів, зокрема карбоангідрази, є цинк, який також є одним із чинників росту.

До мікроеле­ментів належать також галогени: іод (йод), флуор (фтор), бром. Йод є необхідним ком­понентом гормонів щитоподібної залози, фтор входить до складу зубної емалі та деяких ферментів. Обидва елементи є по­тужними інгібіторами ферментів гліколі­зу. Бром міститься в гіпофізі, наднирко­вих, щитоподібній залозах, поглиблює гальмівні процеси у центральній нервовій системі.

Потреба у воді на 1 кг. маси тіла з віком зменшується, а абсолютна кількість її зростає. Тримісячній дитині потрібно 150-170 г. води на 1 кг. маси, в 2 роки – 95 г., в 12-13 років – 45 г. Добова потреба у воді у однорічної дитини становить 80 мл., в 4 роки – 950-1000 мл., в 5-6 років – 1200 мл., в 7-10 років – 1350 мл., в 11-14 років – 1500 мл.

У новонародженого мінеральні речовини становлять 2,55% маси тіла, у дорослого – 5%. У людини середнього віку основний енергетичний обмін становить 4,187 кДж. на 1 кг. маси тіла на 1 годину. В середньому це 7140-7560 кДж. на добу. Основний обмін на 1 кг. маси у дорослої людини становить 96,6 кДж., у дітей 8-10 років в 2-2,5 рази вищий, ніж у дорослих.

ВІТАМІНИ

У 80-х роках позаминулого століття ро­сійський лікар М. І. Лунін установив, що крім білків, ліпідів та вуглеводів тваринам потрібні ще якісь органічні речовини, без яких тварини гинуть. Пізніше ці речовини було ідентифіковано і названо вітаміна­ми — життєво важливими амінами. Вітаміни не є джерелом енергії чи будівельним матеріалом для організму, як білки, ліпіди чи вуглеводи. Роль віта­мінів полягає в тому, що вони входять як складова частина до молекул багатьох фер­ментів, їх коферментів та деяких інших фізіологічно активних речовин і здійснюють регуляцію метаболізму.

Добова потреба людини у вітамінах коливається від мікрограмів (кальциферол — віт. О, ціанокобаламін — віт. В₁₂) до десятків міліграмів (аскорбінова кислота — віт. С, нікотинова кислота — віт. РР).

Вітаміни, як правило, не утворюються в людському організмі, і тому, якщо їх немає в їжі, пору­шується синтез ферментів, обмін речовин, розвиваються тяжкі захворювання (гіпо-або авітамінози).

Лише деякі вітаміни (філохінон — віт. К, піридоксин — віт. В , ціанокобаламін — віт. В₁₂, біотип — віт. Н) синтезуються мікрофлорою кишок, всмок­туються в кров і введення їх в організм здорової людини із зовні не потрібне.

Вітаміни є дуже нетривкими сполуками, під час нагрівання більшість з них руйну­ється. Тому для запобігання авітамінозу слід вживати сирі овочі й фрукти.

Група вітамінів і деякі фізіологічно ак­тивні речовини утворюють антиоксидант­ну систему. До неї входить насамперед токоферол (віт. Е), а також аскорбінова, нікотинова кислоти, ретинол, філохінон, піридоксин (віт. С, РР, А, К, В₆). Вони про­тидіють вільнорадикальному пероксидному окислені ліпідів клітинних мембран, ста­білізуючи їх, запобігають їх руйнуванню.

За розчинністю віта­міни поділяються на дві групи:

• водорозчинні (вітаміни групи В, вітамін С, віта­мін Р) і

• жиророзчинні (вітаміни А, Д, Е, К).

При відсутності в їжі вітамінів розвиваються захворювання, які отримали назву авітамінозів. При недостатньому надходженні вітамінів в організм розви­вається гіповітаміноз - захворювання, що має легший перебіг, ніж авітаміноз. Гіповітаміноз окремого вітаміну проявляється властивими лише йому симптомами.

Авітамінози і гіповітамінози можуть виникати і при достатньому спожи­ванні організмом вітамінів з їжею, але при поганому їх всмоктуванні, тобто при захворюваннях шлунково-кишкового тракту.

Потреба у вітамінах підвищується під час росту у дітей, у вагітних жінок, у спортсменів при інтенсивних навантаженнях, у хворих, що приймають тривалий час антибіотики.

При надмірному надходженні вітамінів в організм може розвинутися хворобли­вий стан - гіпервітаміноз. Гіпервітамінози не менш небезпечні, ніж авітамінози.

Вітамін С (аскорбінова кислота) бере участь в окисно-відновних проце­сах» укріплює судинну стінку, підвищує антитоксичну функцію печінки, забезпе­чує опірність організму до інфекцій. Добова доза вітаміну С становить 50-100 мг. Вітамін С у великій кількості знаходиться в лимонах, перці, капусті, чорній смородині, цибулі, шипшині, картоплі і ін. При термічній обробці продуктів вітамін С руйнується. Авітаміноз призводить до розвитку такого захворювання, як цинга. При цьому зазнають змін стінки кровоносних судин, з'являється кровото­чивість ясен, крововиливи.

Гіповітаміноз вітаміну С частіше спостерігається у весняний період.

Вітамін Р (біофлавоноїди) Лікування цинги лише вітаміном С достат­нього ефекту не дає. При споживанні натуральних соків хворий швидко одужує. Виявилося, що у фруктах і овочах, крім аскорбінової кислоти, міститься вітамін Р, відсутність якого в раціоні також призводить до кровоточивості.

Таким чином, цинга виникає не лише при відсутності в їжі вітаміну С, але і вітаміну Р. Вітамін Р укріплює разом з вітаміном С судинну стінку, зменшує проникність капілярів. Добова доза вітаміну Р становить 50 мг. Вітамін Р міститься у чорній смородині, шипшині, горобині, гречці, чайному листку, вишнях.

Вітамін В₁ (тіамін) відіграє велику роль в обміні вуглеводів, білків, жирів. Він бере участь у проведенні нервового збудження, впливає на діяльність цент­ральної нервової системи, зокрема кори головного мозку. Вітамін В, підвищує рухову і секреторну активність шлунково-кишкового тракту. Добова потреба дорослої людини вітаміну В, становить 1,4-2,4 мг.

Вітаміном В₁ багаті зернові і бобові культури, яловича печінка, серце. Віта­мін В₁ при термічній обробці продуктів зберігається, однак температура 120 °С призводить до повного його руйнування.

При авітамінозі В_г виникає хвороба бері-бері, проявами якої є порушення рухів аж до паралічів, ураження нервів, розлади діяльності серця і шлунково-кишкового тракту.

Деякі хворобливі симптоми (втома, судома кінцівок, головний біль) спостері­гаються при гіповітамінозі вітаміну В_г Усі ці явища зникають після приймання вітаміну В_г

Вітамін В₂ (рибофлавін) входить до складу клітин і бере участь у клітинно­му диханні. Він впливає на ріст і розвиток плода і дитини. Добова доза вітаміну В,₂ становить 2-3 мг. Ним багаті зернові і бобові культури, печінка, серце, молоко, яйця, шпинат, цвітна капуста. Рибофлавін руйнується під дією сонячних променів і в лужному середовищі.

Гіповітаміноз вітаміну В₂ призводить до затримки росту і зниження ваги. Виникає характерна клінічна картина: поперечні тріщини на блідих губах, біля кутів рота ці тріщини вкриті кірочками; язик при цьому має зернистий вигляд і по краях залишаються сліди від зубів. Шкіра лиця червоніє, капіляри розширю­ються. Волосся знебарвлюється і випадає.

Вітамін В_в (піридоксин) бере участь в обміні і синтезі амінокислот, змен­шує накопичення холестерину в стінках артерій, забезпечує використання заліза в організмі, впливає на кровотворення. •

У людини вітамін В_б синтезується кишковими бактеріями, але, незалежно від цього, його в організм повинно щодобово надходити 1,5-3 мг.

Вітамін В_с міститься в печінці, яєчному жовтку, яловичому м'ясі, бобових і зернових рослинах, дріжджах.

При авітамінозі вітаміну В₆ розвивається анемія (малокрів'я), можуть спосте­рігатися судомні скорочення м'язів.

Вітамін В_|2 (ціанкобаламін) ще називають зовнішнім фактором Кастла. Цей вітамін всмоктується, з'єднавшись з білком шлункового соку (внутрішнім фактором Кастла). При порушенні цього процесу розвивається анемія, затриму­ється утворення еритроцитів і тромбоцитів.

Багатими на вітамін В₁₂є печінка тварин, особливо теляча, печінка риб, яєчний жовток, сир, молоко. Цей вітамін синтезується мікрофлорою кишечника. Добова потреба вітаміну В₁₂ становить 2 мкг.

Вітамін РР (нікотинова кислота) бере участь у клітинному диханні, нормалізує секреторну і моторну функції шлунково-кишкового тракту, впливає на обмін речовин. Під впливом нікотинової кислоти підсилюються процеси гальмування в корі головного мозку.

Нікотиновою кислотою багаті висівки, зернові і бобові рослини, печінка тварин, арахіс, дріжджі.

Вітамін РР відкладається в організмі про запас, однак при захворюваннях печінки цього не відбувається.

Добова потреба нікотинової кислоти становить 15 мг.

За відсутності вітаміну РР розьивається захворювання, що має назву пелагри, характерними ознаками якої є дерматит (запалення шкіри), діарея (пронос) і де­менція (недоумство).

Вітамін А (ретинол) має специфічний вплив на функції зору і розмножен­ня. Він забезпечує нормальний фізичний розвиток і ріст. Якщо з їжі видалити вітамін А, то ріст тварин гальмується. Додавання в їжу невеликої кількості коров'ячого масла, що містить вітамін А, відновлює ріст. Ретинол бере участь у синтезі гормонів кори надниркових і статевих залоз. При авітамінозі А може спостерігатися порушення зору в сутінках, яке називається курячою сліпотою. Відсутність ретинолу може бути причиною ушкодження рогівки ока: ксерофтальмії (сухість ока) і кератомаляції (помутніння й утворення більма - полуди).

Вітамін А утворюється в організмі з каротину - жовтого рослинного пігменту. Цей процес відбувається в печінці. Однак 1/3 добової потреби вітаміну А людина повинна отримувати у вигляді готового вітаміну. Добова доза становить 1,5 мг (5000 МО).

Вітамін А міститься у тваринних жирах, особливо у рибному, у вершковому маслі, яєчному жовтку, молоці. Каротину багато в овочах та фруктах, що мають жовтий колір: абрикоси, морква, диня, банани.

Вітамін Д (кальцифероли) регулює обмін кальцію і фосфору. Цей вітамін важливий для нормального розвитку дитини.

За відсутності вітаміну Д в ранньому дитячому віці виникає рахіт. У таких дітей порушується процес кісткоутворення внаслідок зменшення вмісту солей каль­цію і фосфору. Кістки (особливо кінцівок) стають м'якими і під вагою тіла викрив­ляються, набуваючи форми літери О чи X. На ребрах з'являються потовщення -, грудна клітка змінює форму.

Доведено, що вітамін Д утворюється з неактивної речовини ергостерину, який знаходиться в шкірі, під впливом ультрафіолетових променів. Цим поясню­ється позитивний вплив літнього сонця на дітей.

Джерелом вітаміну Д є риб'ячий жир, печінка тріски, яєчні жовтки. Його добова доза становить 2,5 мкг (100 МО).

Вітамін Е (токофероли) бере участь в окисно-відновних процесах, обміні білків, укріпленні судинної стінки, біохімічних процесах при м'язовому скороченні.

Цей вітамін широко розповсюджений у природі. Він міститься в яєчному жовтку, печінці, зародках пшениці, неочищених рослинних маслах, зелених лист­ках овочів, бананах, яблуках.

За відсутності в їжі вітаміну Е слабне статева функція, неможливе розмно­ження. Спостереження над щурами показали, що хоч запліднення відбувається і настає вагітність, але вона швидко переривається і закінчується викиднем.

Добова потреба вітаміну Е становить 12 мг.

Вітамін К (філохінони) сприяє нормальному згортанню крові. Добова доза вітаміну становить 0,3 мг. Багаті вітаміном К шпинат, салат, капуста, помідори, морква. Крім цього, він синтезується мікрофлорою кишечника.

Авітаміноз вітаміну К призводить до зниження здатності крові згортатися. Процес згортання крові порушується внаслідок зменшення протромбіну в крові. А протромбін в організмі утворюється тільки за наявності вітаміну К.