Натрий – основной катион внеклеточного отдела. Составляет 0.08 % от массы тела. Играет главную роль в поддержании осмотического давления. При отсутствии или ограничении в поступлении натрия в организм его выделение с мочой почти полностью прекращается. Всасывается в верхнем отделе тонкого кишечника при участии белков-переносчиков и требует затраты АТФ. Суточная потребность варьирует в зависимости от водно-солевого обеспечения организма. Депонируется в коже и мышцах. Кишечная потеря натрия происходит при диареях.
1) участвует в возникновении и поддержании электрохимического потенциала на плазматических мембранах клеток;
2) регулирует состояние водно-солевого обмена;
3) участвует в регуляции работы ферментов;
4) компонент K+ - Na+ насоса.
Хлор – важнейший анион внеклеточного пространства. Составляет 0,06% от массы тела. Большая часть его содержится в желудочном соке. Участвует в поддержании осмотического равновесия. Активирует амилазу и пептидазы. Всасывается в верхних отделах кишечника, выделяется в основном с мочой. Концентрация хлора и натрия обычно изменяются параллельно.
Калий – составляет 0,25% от массы тела. Во внеклеточном пространстве содержится только 2% от общего количества, а остальное - в клетках, где связан с углеводными соединениями. Всасывается на протяжении всего желудочно-кишечного тракта. Часть калия откладывается в печени и коже, а остальная поступает в общий кровоток. Обмен очень быстро протекает в мышцах, кишечнике, почках и печени. В эритроцитах и нервных клетках более медленный обмен калия. Играет ведущую роль в возникновении и проведении нервного импульса. Необходим для синтеза белков (на 1г белка – 20 мг ионов калия), АТФ, гликогена, принимает участие в формировании потенциала покоя. Выделяется в основном с мочой и меньше с калом.
|
|
Кальций – внеклеточный катион. Составляет 1,9 % от массы тела. Содержание повышается в период роста или беременности. Функционирует как составная часть опорных тканей или мембран, участвует в проведении нервного импульса и инициации мышечного сокращения, является одним из факторов гемокоагуляции. Обеспечивает целостность мембран (влияет на проницаемость), т. к. способствует плотной упаковке мембранных белков. Кальций ограничено участвует в поддержании осмотического равновесия. Вместе с инсулином активирует проникновение глюкозы в клетки. Всасывается в верхнем отделе кишечника. Степень его усвоения зависит от рН среды (соли кальция в кислой среде нерастворимы). Жиры и фосфаты препятствуют всасыванию кальция. Для полного усвоения из кишечника необходимо наличие активной формы витамина Д3.
Большая часть кальция содержится в костной ткани (99%) в составе микрокристаллов карбонатапатита 3Са2(РО4)2 · СаСО3 и гидроксилапатита 3Са2(РО4)2 · СаОН. Общий кальций крови включает три фракции: белоксвязанный, ионизированный и неионозированный (который находится в составе цитрата, фосфата и сульфата).
Магний – составляет 0.05% от массы тела. В клетках его содержится в 10 раз больше, чем во внеклеточной жидкости. Многого магния в мышечной и костной ткани, также в нервной и печеночной. Образует комплексы с АТФ, цитратом, рядом белков.
1) входит в состав почти 300 ферментов;
2) комплексы магния с фосфолипидами снижают текучесть клеточных мембран;
|
|
3) участвует в поддержании нормальной температуры тела;
4) участвует в работе нервно-мышечного аппарата.
Неорганический фосфор - содержится преимущественно в костной ткани. Составляет 1% от массы тела. В плазме крови при физиологических рН фосфор на 80 % представлен двухвалентным и на 20 % одновалентным анионом фосфорной кислоты. Фосфор входит в состав коферментов, нуклеиновых кислот, фосфопротеинов, фосфолипидов. Вместе с кальцием фосфор образует апатиты – основу костной ткани.
Медь входит в состав многих ферментов и биологически активных металлопротеинов. Участвует в синтезе коллагена и эластина. Является компонентом цитохрома с электронтранспортной цепи.
Сера – составляет 0.08%. Поступает в организм в связанном виде в составе АК и сульфат-ионов. Входит в состав желчных кислот и гормонов. В составе глутатиона участвует в биотрансформации ядов.
Железо входит в состав железосодержащих белков и гема гемоглобина, цитохромов, пероксидаз.
Цинк – является кофактором ряда ферментов.
Кобальт входит в состав витамина В12.
Обмен воды и электролитов
Водно-электролитный обмен это совокупность процессов поступления, 
всасывания, распределения и выделения из организма воды и электролитов. Он обеспечивает постоянство ионного состава, кислотно-основного равновесия и объема жидкостей внутренней среды организма. Ведущую роль в нем играет вода.
Вода – главный составной элемент минеральной природы организма.
Функции воды:
1) внутренняя среда организма;
2) структурная;
3) всасывание и транспорт веществ;
|
|
4) участие в биохимических реакциях (гидролиз, диссоциация, гидратация, дегидратация);
5) конечный продукт обмена;
6) выделение при участии почек конечных продуктов обмена.
Содержание воды в организме варьирует в зависимости от органов и 
тканей. Мозг – 70-84%, почки – 82%, сердце и легкие – 79%, мышцы – 76%, кожа – 72%, печень – 70%, костная ткань – 10%.
Вода, которая поступает алиментарным (с пищей) путем называется экзогенной, а образовавшаяся в качестве продукта биохимических превращений – эндогенной.
Строение молекул воды и их ассоциаты
Молекула воды (1H216O) состоит из двух атомов водорода (1H) и одного 
атома кислорода (16O). Оказывается, что едва ли не все многообразие свойств воды и необычность их проявления определяется, в конечном счете, физической природой этих атомов, способом их объединения в молекулу и группировкой образовавшихся молекул.
В отдельно рассматриваемой молекуле воды атомы водорода и кислорода, точнее их ядра, расположены так, что образуют равнобедренный треугольник. В вершине его - сравнительно крупное кислородное ядро, в углах, прилегающих к основанию, - по одному ядру водорода..
В соответствии с электронным строением атомов водорода и кислорода молекула воды располагает пятью электронными парами. Они образуют электронное облако. Облако неоднородно - в нем можно различить отдельные сгущения и разрежения. У кислородного ядра создается избыток электронной плотности. Внутренняя электронная пара кислорода равномерно обрамляет ядро: схематически она представлена окружностью с центром - ядром O2-. Четыре внешних электрона группируются в две электронные пары, тяготеющие к ядру, но частично не скомпенсированные. Схематически суммарные электронные орбитали этих пар показаны в виде эллипсов, вытянутых от общего центра - ядра O2-. Каждый из оставшихся двух электронов кислорода образует пару с одним электроном водорода. Эти пары также тяготеют к кислородному ядру. Поэтому водородные ядра - протоны - оказываются несколько оголенными, и здесь наблюдается недостаток электронной плотности.
Таким образом, в молекуле воды различают четыре полюса зарядов: два отрицательных (избыток электронной плотности в области кислородного ядра) и два положительных (недостаток электронной плотности у двух водородных ядер). Для большей наглядности можно представить, что полюса занимают вершины деформированного тетраэдра, в центре которого находится ядро кислорода.
Каждая молекула воды является миниатюрным диполем с высоким дипольным моментом. Под воздействием диполей воды в 80 раз ослабевают межатомные или межмолекулярные силы на поверхности погруженного в нее вещества. Во многом благодаря этому, вода проявляет себя как универсальный растворитель. Ее растворяющему действию в той или иной мере подвластны и твердые тела, и жидкости, и газы.
Постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, вода фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного состава.
Полярность молекул воды, наличие в них частично нескомпенсированных электрических зарядов порождает склонность к группировке молекул в укрупненные "сообщества" - ассоциаты. Оказывается, полностью соответствует формуле Н2O лишь вода, находящаяся в парообразном состоянии.
Непосредственной причиной образования ассоциатов являются водородные связи. Они возникают между ядрами водорода одних молекул и электронными "сгущениями" у ядер кислорода других молекул воды. Правда, эти связи в десятки раз слабее, чем "стандартные" внутримолекулярные химические связи, и достаточно обычных движений молекул, чтобы разрушить их. Но под влиянием тепловых колебаний так же легко возникают и новые связи этого типа. Возникновение и распад ассоциатов можно выразить схемой:
x * H2O? (H2O)x
Поскольку электронные орбитали в каждой молекуле воды образуют тетраэдрическую структуру, водородные связи могут упорядочить расположение молекул воды в виде тетраэдрических координированных ассоциатов.
Возможны и другие модели водной структуры. Тетраэдрически связанные молекулы воды образуют своеобразные рои довольно стабильного состава. Пространства между роями заполняют мономерные молекулы воды.
Исследователи раскрывают все более тонкие и сложные механизмы "внутренней организации" водной массы. Определенная часть молекул воды ассоциирована не в трехмерные каркасы, а в линейные кольцевые объединения. Кольца, группируясь, образуют еще более сложные комплексы ассоциатов.
Изучение структуры жидкой воды еще не закончено; оно дает все новые факты, углубляя и усложняя наши представления об окружающем мире. Развитие этих представлений помогает нам понять многие аномальные свойства воды и особенности взаимодействия ее, как растворителя, с другими веществами.
С водой мы получаем до 25% суточной потребности химических веществ". Причем эта цифра кочует по разным изданиям. Тем не менее, в разговорах специалистов в ходу больше цифра 6-8% со ссылкой на ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения). Наиболее достоверные данные сведены в таблицу. Объяснение содержимого ее колонок:
Для начала необходимо определиться с несколькими исходными позициями:
1. Какие минеральные вещества и в каких количествах нужны человеку?
В качестве норм суточной потребности были использованы данные, приведенные в Популярной медицинской энциклопедии. Причем, за базовое мы брали минимальное значение для взрослого мужчины (Показатели приведены во 2-м столбце).
2. Каков минеральный состав "средней" воды?
Понятно, что никакой "средней" воды нет и быть не может, но можно ориентироваться на установленые нормам российского СанПиН "Вода питьевая.
Таким образом, в качестве потребляемой принимается некая вода, в которой содержание основных био-элементов равно максимально допустимому с точки зрения безопасности для здоровья (3-й столбец таблицы).
На основе этих данных было вычислено, сколько воды надо употребить, чтобы набрать суточную норму по каждому элементу (4-й столбец таблицы). Огромным допущением здесь является то, что при расчетах усвояемость минералов из воды мы принимали за 100%, что далеко не соответствует действительности.
В сутки непосредственно в виде жидкости (питья и жидкой пищи) человек употребляет 1,2 л воды.
Именно эта цифра и легла в основу вычисления процента поступления с водой каждого элемента, который теоретически может получить в сутки среднестатистический человек. Цифра получена путем деления 1,2 на соответствующую величину из 4-го столбца.
В итоге получается средневзвешенный процент получения человеком макро- и микроэлементов, которое может обеспечить вода.
Расчет производится следующим образом:
| 800х15+1200х0,12+500х12+2000х0,72+5000х4,8+2000х15+1000х10+10х3,6+2х90+2х60+0,1х89 | = 6,7067 (%) |
| 800 + 1200 + 500 + 2000 + 5000 + 2000 + 1000 + 10 + 2 + 2 + 0,1 |
То есть, даже теоретически, вода не может обеспечить поступление в организм более 6,7% минеральных веществ, необходимых человеку.
На практике, учитывая реальное содержание макро- и микроэлементов в воде, эта цифра может быть уменьшена в 1,5 - 2 раза.
Можно утверждать только один элемент - фтор, про который прямо указывается, что источником его поступления в организм является вода. Про все остальные однозначно говориться, что их источником является пища.
Именно поэтому для сравнения в 6-м столбце приводится мини-список альтернативных (пищевых) источников поступления в организм тех же элементов. В скобках указано содержание соответствующего элемента в данном продукте (1 мг% соответствует содержанию элемента в миллиграммах на 100 грамм продукта).
В 7-м столбце приведено количество того или иного продукта в граммах, употребление которого даст организму в сутки (с таким же допущением 100% усвояемости, что и для воды) то же количество соответствующего макро- или микроэлемента, что и наша гипотетическая вода (см. выше п.2).
Приведенные данные ни в коей мере не могут служить рекомендациями по питанию. Данная таблица призвана только проиллюстрировать тот факт, что получить необходимые для организма макро- и микроэлементы гораздо проще и самое главное реальнее из пищи, чем из воды.
| Элемент | Суточная потребность | ПДК в воде | Требуемое кол-во воды для получения 100% нормы | Теоретически возможный % получения мин. веществ из воды | Альтернативный источник | Кол-во продук-та, обес-печи-вающее получе-ние био-элемен-тов, рав-ное пос-тупаю-щему с водой |
| Кальций | 800 мг | 100 мг/л | 8,0 л | 15 % | Сыр твердый (1005 мг%) Брынза (550 мг%) Петрушка зел. (245мг%) Творог (160 мг%) Курага (160 мг%) Фасоль (150 мг%) Молоко (120 мг%) | 12 г 24 г 49 г 75 г 75 г 80 г 667 г |
| Фосфор | 1200 мг | 1.2 1) мг/л | 1000 л | 0,12% | Грибы сушеные (606 мг%) Фасоль (540 мг%) Сыр твердый (500 мг%) Овсяная крупа (350 мг%) Печень (320 мг%) Рыба (250 мг%) Говядина (188 мг%) Хлеб ржаной (158 мг%) | 24 г 36 г 29 г 41 г 45 г 58 г 77 г 91 г |
| Магний | 500 мг | 50 мг/л | 10,0 л | 12 % | Арбуз (224 мг%) Орехи (200 мг%) Гречневая крупа (200 мг%) Овсяная крупа (116 мг%) Горох (107 мг%) Кукуруза (107 мг%) Хлеб пшен.2 сорт(89 мг%) Сыр твердый (50 мг%) | 27 г 30 г 30 г 52 г 56 г 56 г 68 г 120 г |
| Калий | 2000 мг | 12 мг/л | 166,67 л | 0,72 % | Курага (1717 мг%) Фасоль (1100 мг%) Морская капуста (970 мг%) Горох (873 мг%) Арахис (732 мг%) Картофель (568 мг%) Редька (357 мг%) Помидоры (290 мг%) Свекла (288 мг%) Яблоко (278 мг%) | 0,86 г 1,31 г 1,44 г 1,66 г 1,87 г 2,53 г 4,03 г 4,97 г 5,00 г 5,18 г |
| Натрий | 5000 мг | 200 мг/л | 25 л | 4,8% | Соль пищевая (38710 мг%) Сыр мягкий (1900 мг%) Брынза овечья (1600 мг%) Капуста кваш. (930 мг%) Огурец сол. (900 мг%) Хлеб ржаной (610 мг%) Креветки (540 мг%) Морская капуста 520 Камбала (200) | 0,6 г 13 г 15 г 26 г 27 г 39 г 45 г 46 г 120 г |
| Хлор | 2000 мг | 250 мг/л | 8 л | 15 % | Соль пищевая (59690 мг%) Хлеб ржаной (980 мг%) Хлеб пшеничный (825 мг%) Рыба (165 мг%) Яйцо куриное (156мг%) Молоко (110 мг%) Печень говяжья (100 мг%) Простокваша (98 мг%) Овсяная крупа (80 мг%) | 0,5 г 31 г 36 г 182 г 192 г 273 г 300 г 306 г 375 г |
| Сера | 1000 мг | 83мг/л 2) | 12 л | 10% | Печень говяжья (239 мг%) Свинина (220мг%) Яйцо куриное(176мг%) Баранина (165 мг%) Горох (190 мг%) Фасоль (159 мг%) Грецкий орех (100 мг%) Гречка (88мг%) Хлеб(59мг%) Молоко коровье (29мг%) | 42 г 45 г 57 г 61 г 53 г 63 г 100 г 114 г 170 г. 345 г |
| Железо | 10 мг | 0,3 мг/л | 33,33 л | 3,6% | Белый гриб суш. (35 мг%) Печень свиная (20,2 мг%) Горох (6,8 мг%) Гречка (6,7 мг%) Фасоль (5,9 мг%) Язык говяжий (4,1 мг%) Шпинат (3,5 мг%) Айва (3 мг%) Абрикос (2 мг%) Петрушка (1,9 мг%) | 1,1 г 1,8 г 5,3 г 5,4 г 6,1 г 8,8 г 10,3 г 12 г 18 г 19 г |
| Фтор | 2 мг | 1,5 мг/л | 1,33 л | 90% | Скумбрия (1,4 мг%) Минтай (0,7 мг%) Орех грецкий (0,685 мг%) Рыба морская (0,43 мг%) | 129 г. 258 г 263 г 419 г |
| Медь | 2 мг | 1,0 мг/л | 2 л | 60% | Печень говяжья (3,8 мг%) Печень свиная (3,0 мг%) Горох (0,75 мг%) Гречка (0,64 мг%) Фасоль (0,48 мг%) Геркулес (0,45 мг%) Баранина (0,238 мг%) Хлеб ржаной (0,22 мг%) | 32 г 40 г 160 г 187 г 251 г 266 г 504 г 546 г |
| Йод | 0,1 мг | 0,074 3) мг/л | 1,35 л | 89% | Морская капуста 4) (1 мг%) Печень трески (0,8 мг%) Хек (0,16 мг%) Минтай (0,15 мг%) Путассу, треска(0,135 мг%) Креветки (0,11 мг%) Морская рыба (0,05 мг%) Сердце говяжье (0,03 мг%) | 8,9 г 11 г 56 г 60 г 66 г 81 г 178 г 296 г |
Примечания:
1) в пересчете с фосфата для водоемов хозяйственно-питьевого назначения (Постановление правительства Москвы от 24 ноября 1998 г. N 911)
2) В пересчете с сульфатов
3) Максимальное количество в речной воде
4) В зависимости от вида и сроков сбора содержание йода может составлять от 0,05 до 70 мг%.
Заключение
Как же обеспечить оптимальную концентрацию минеральных веществ?
Прежде всего – вода. Вода - основа всего живого, источник жизни, составляет более 70 % массы тела взрослого человека и требует к себе осторожного отношения. Она вымывает из клеток отработанные продукты обмена веществ, но если эта вода загрязнена, то она является носителем смертельной опасности. Исследуя феномен долгожительства, ученые установили, что практически все люди, прожившие долгую жизнь, большую часть её провели в одной местности и пользовались водой из одного источника, то есть водой постоянного солевого состава. Идеально всю жизнь пить одну и ту же воду, воду своих предков, запрограммированную в генах.
В развитых странах около 92% населения употребляют в пищу покупную очищенную воду своего региона с постоянным процентным содержанием кальция и магния и других важнейших микроэлементов. Именно по концентрации кальция, магния, йода и фтора сильно отличаются друг от друга продающиеся в магазинах нашего города питьевые воды, начиная от почти дистиллированых, полученных по технологии обратного осмоса, и заканчивая очень жесткими, взятыми практически без последующей обработки и очистки из различных подземных источников. В то же время доказано, что уменьшение в питьевой воде магния - прямой путь к раку. Снижение процентного отношения кальция ведет к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, способствует заболеваниям кариесом, уменьшает прочность конечностей. Еще сложнее обстоит с йодом и фтором. Кроме различий в содержании указанных микроэлементов иногородние воды, в том числе родниковые и колодезные воды на садовых участках и дачах, имеют свои особенности химического, микробиологического и органического состава, что требует от организма привыкания, а каждое привыкание - это далеко не полезное мероприятие для обмена веществ. В процессе очистки вода подвергается дозированному ультрафиолетовому облучению, специальной магнитной обработке, искусственной и природной многослойной сорбентной очистке, многократной сверхтонкой механической фильтрации. Ультрафиолетовое излучение убивает болезнетворные микроорганизмы. Воздействие магнитного поля на воду повышает её энергетический потенциал и ведет к уменьшению отложения солей. Омагниченная вода имеет повышенную биологическую активность и ускоряет ряд физико-химических процессов. Наиболее практичным и эффективным средством уничтожения бактерий и вирусов является насыщение питьевой воды йонами серебра. Серебро убивает более 650 микроорганизмов за 6 минут после попадания в желудок, при этом замечательна его способность воздействовать только на болезнетворных микробов не трогая собственную бакофлору организма.
Второе, правильное, сбалансированное питание, при недостатке витаминов, их пополнение в виде готовых форм. Название "витамины" происходит от латинского слова - "vita", что в переводе означает жизнь. Витамины нужны всем: и взрослым, и малышам. Они необходимы для нормального течения обменных процессов, а также для роста и обновления тканей, они защищают организм от воздействия вредных факторов внешней среды.
Не менее важное значение для организма имеют минералы. Минералы - это "строительный материал", без которого невозможно нормальное физическое и умственное развитие. Кроме того, их нехватка может привести к нарушениям способности организма усваивать некоторые витамины. Именно поэтому очень важен правильный баланс витаминов и минералов.
В современных условиях потребность в этих веществах существенно возрастает. Плохая экология, ослабление защитных сил организма, психоэмоциональное напряжение, которому, к сожалению, подвержены и дети и взрослые, все это является причиной развития гиповитаминозов.
Обеспечить достаточное поступление витаминов и минералов в организм пищей не всегда возможно. Во-первых, не все минералы усваиваются из продуктов на сто процентов. К примеру, калий может усваиваться на 70-90%, цинк - на 10-30%, а железо всего на 7-10%. Это зависит от разных факторов, например, от индивидуальных особенностей организма, продукта, способов его приготовления и методов хранения. Даже самые "витаминосодержащие" продукты теряют свои полезные свойства в процессе приготовления. Так, например, жарение, а особенно приготовление в микроволновой печи отнюдь не добавляют продуктам полезных качеств.
Чтобы обеспечить полноценное физическое, психическое и умственное состояние, рекомендуется регулярный прием витаминных и минеральных комплексов. Однако при выборе препарата необходимо всегда посоветоваться с врачом.
Литература
1. Бышевский А. Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врача // Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994, 384 с.;
2. Ленинджер А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функций клетки // М.: Мир, 1974, 956 с.;
3. Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии // Ростов-на Дону: Феникс, 1999, 540 с.;
4. Хмельницкий Р. А. Физическая и коллоидная химия // М.: Высш. шк., 1988, 400 с.