Биологическая химия

Содержание минеральных элементов в растительных продуктах в значительной степени зависит от состава почвы. Еще давно обратили внимание, что в горных районах люди часто болеют эндемическим зобом, в отдельных местностях земного шара распространена подагра. При изучении причин таких явлений оказалось, что почвы этих районов содержат необычные количества отдельных минеральных элементов. Так, в почвах горных местностей обнаружен недостаток йода, на равнинах Австралии мало кобальта, а в других областях повышено количество молибдена. Такие местности были названы биогеохимическими провинциями. Это и является причиной заболеваний. Например, повышенное содержание в почве молибдена обусловливает его избыточное поступление в организм за счет растительных и животных продуктов. Молибден необходим для деятельности фермента ксантиноксидазы, которая катализирует синтез мочевой кислоты. При избытке в организме молибдена повышен синтез мочевой кислоты, что и является предпосылкой развития подагры.

С целью нормализации обеспеченности организма минеральными элементами в таких местностях применяются различные профилактические меры. Так, продукты питания и вода в горных областях йодируются и т. д. Поэтому при определении норм минеральных элементов необходимо учитывать и эти факторы.

Значение отдельных минеральных элементов

Основное значение натрия, калия и хлора состоит в поддержании осмотического давления. Половина всего количества натрия и большая часть хлора, содержащихся в организме, находится во внеклеточной жидкости. В костях содержится до 30% натрия, тогда как калий находится преимущественно внутри клеток.

Рис. 65. Разница в развитии скелета у крыс одного помета при бедной и богатой кальцием диете

Кальций и фосфор имеют важное значение в организме. Они являются основными структурными компонентами костной ткани (рис. 65). Кальциевые соли фосфорной и угольной кислот влияют на возбуждение нервной и мышечной ткани, на проницаемость биологических мембран, участвуют в процессах свертывания крови. Кальций обладает способностью накапливаться в местах повреждений тканей различными патогенными факторами. Так, при благоприятном течении туберкулеза с рубцеванием очагов в легких обнаруживаются скопления кальция в легочной ткани и бронхиальных железах, поэтому при туберкулезе легких рекомендуется применение солей кальция. Изменения уровня кальция в крови отмечаются при различных заболеваниях. При остеомаляции, остеомиелите, костном туберкулезе его содержание в крови снижено, а при опухолях костей — повышено.

Гипокальциемия приводит к развитию тетании, которая характеризуется повышенной возбудимостью и судорогами. Наиболее богатыми источниками кальция являются материнское молоко, сыр (примерно 900 мг на 100 г свежей массы), коровье молоко, свежие овощи.

Для нормальной деятельности организма очень важен фосфор. Этот элемент содержится в биологических жидкостях и тканях в виде различных соединений фосфорной кислоты. Помимо свободного (неорганического) фосфора, он встречается в соединении с белками, жирами и углеводами. Значение фосфатной буферной системы в организме велико. Совместно с кальцием фосфор участвует в построении костной ткани. Органические фосфорные соединения типа фосфопротеидов, фосфорных эфиров углеводов и продуктов их распада, макроэргические соединения широко представлены в организме.

Особенно велика потребность в фосфоре у женщин в период беременности и кормления, у детей — в период роста. Содержание фосфора в крови в норме находится в пределах 5-7 мг%. При заболеваниях его уровень изменяется, а при рахите он может снижаться до 2-3 мг%.

Железо относится к жизненно необходимым элементам, входя в состав гемоглобина, ряда окислительно-восстановительных ферментов (каталаза, пероксидаза, цитохромы и т. д.). Большая часть железа содержится в гемоглобине эритроцитов. Часть железа находится в соединении с белками в виде ферритина, который представляет его запасную форму. Процессы окисления в тканях могут протекать только в присутствии цитохромов, необходимым компонентом которых является железо. Последнее в теле человека совершает постоянный кругооборот. В норме при распаде эритроцитов ⁹/₁₀ железа остаются в организме и используются снова для синтеза гемоглобина, что обеспечивает временную независимость организма от поступления железа извне. Уровень железа в плазме крови составляет 0,105 мг%. Эта величина отражает состояние запасов и является показателем обмена железа в организме.

Недостаточность железа в организме приводит к развитию микроцитарной и гипохромной анемии, которая чаще всего встречается у беременных женщин и детей до 1 года жизни.

Магния содержится в организме около 20 г. Около половины его находится в скелете и треть — в мышцах. Магний влияет на нервно-мышечную возбудимость, на деятельность сердца, необходим для деятельности ряда ферментов. Магний является в основном внутриклеточным ионом.