Ионы магния входят в состав инсулина

Из известных ныне около 110 химических элементов в состав клетки входит около 60. В соответствии с их количественным содержанием они делятся на три группы.

Таблица 7 – Группы химических элементов клетки

Макроэлементы Микроэлементы Ультрамикроэлементы
Количество определяется десятками процентов Количество определяется десятыми и сотыми долями процента Количество определяется тысячными долями процента и менее
Углерод, азот, водород, кислород Натрий, калий, кальций, магний, железо, сера, фосфор, хлор Кадмий, медь, цинк, фтор, кобальт и др.
Входят в состав основных органических веществ (белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты), а также в состав многих неорганических соединений Входят в состав органических и неорганических соединений (сложные белки, пигменты, фосфолипиды, нуклеиновые кислоты, неорганические соли и др.) Входят в состав ферментов, гормонов, витаминов и др.

Содержание воды в клетках различных тканей колеблется от 20% (в костной ткани) до 85% (в нервной ткани).

Молекула воды полярная (является диполем), что делает ее хорошим растворителем. Полярность и нелинейность молекулы воды определяется тем, что атомы водорода и кислорода, входящие в ее состав, различны по размерам и электроотрицательности.

Вода – хороший растворитель. Электростатическое притяжение между полярными молекулами воды и ионами сильнее, чем притяжение между катионом и анионом. В водном растворе ионы гидратируются.

Вещества, молекулы которых полярны и легко взаимодействуют с молекулами воды, называются гидрофильными. Вещества, молекулы которых неполярны и не могут растворяться в воде, называют гидрофобными. В воде такие вещества взаимодействуют друг с другом, образуя комплексы таким образом, чтобы с водой соприкасалась как можно меньшая поверхность.

Молекулы воды способны образовывать водородные связи. Одна молекула может образовать водородные связи с 4 другими молекулами воды.

Способность молекул воды образовывать водородные связи обеспечивает ряд ее свойств:

  • высокая удельная теплоемкость;
  • вязкость и поверхностное натяжение;
  • несжимаемость.

Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 кг воды на 1 ° С, очень велика. Большое количество энергии тратится на разрыв водородных связей. Водородные связи являются причиной вязкости воды, а также обеспечивают силы поверхностного натяжения: на поверхности воды из-за сильного притяжения ее молекул возникают силы сцепления, направленные внутрь воды.

Свойства воды Роль воды, определяемая этим свойством
Молекулы воды являются диполями, вода – полярное вещество Вода – хороший растворитель
Вода несжимаема Вода обеспечивает тургор клеток
Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью Вода участвует в теплорегуляции клетки
Вода обладает текучестью Вода переносит растворенные в ней вещества

Другие функции воды в клетке:

  • Среда для протекания химических реакций
  • Участник и продукт химических реакций
  • Источник водорода и кислорода в фотосинтезе цианобактерий и эукариот
  • Снижает силу трения в некоторых структурах

В большинстве клеток и тканей соли присутствуют в растворенном состоянии, т.е. в виде катионов и анионов. Некоторые ткани содержат нерастворимые соли в составе своего межклеточного вещества (например, костная ткань животных).

Основными катионами клеток являются К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , основными анионами – Cl — , HPO 2 4 — , H2PO4 — , HCO — 3.

Катионы и анионы распределены неравномерно между клеткой и внеклеточной средой, что является необходимым условием существования клетки. Так, содержание ионов калия существенно выше внутри клетки, а ионов натрия – во внеклеточной среде.

Таблица 9 – Значение некоторых ионов в клетке

Ионы натрия, калия и хлора Участвуют в формировании нервных импульсов
Ионы калия, кальция, магния Активируют ряд ферментов
Ионы кальция
  • Участвуют в свертывании крови
  • Участвуют в мышечном сокращении
  • В составе извести являются компонентами межклеточного вещества костной ткани, раковин моллюсков и др.
Ионы магния Входят в состав хлорофилла
Ионы железа Fe 2+ Входят в состав гемоглобина
Ионы цинка Входят в состав гормона поджелудочной железы инсулина
Ионы иода Входят в состав гормона щитовидной железы тироксина
Анионы HPO 2 4 — , H2PO4 — , HCO — 3 Входят в состав буферных систем клетки, которые поддерживают рН на постоянном уровне
Анионы РО4 3- Входят в состав ряда органических веществ: нуклеотидов, фосфолипидов и др.

Углеводы и их роль в клетке

Эти соединения имеют общую формулу Cn(H2O)n, где n>3

Таблица 10 – Классификация углеводов и их свойства

Пентозы – рибоза, дезоксирибоза.

Гексозы – глюкоза, фруктоза, галактоза

Характеристика Моносахариды Полисахариды первого порядка Полисахариды второго порядка
Строение Состоят из одной молекулы, которая может включать 3 (триозы), 4 (тетрозы), 5 (пентозы) или 6 (гексозы) атомов углерода Состоят из 2–4 остатков моносахаридов Состоят из большого числа остатков моносахаридов
Свойства Имеют кристаллическую форму, хорошо растворимы в воде, имеют сладкий вкус Имеют кристаллическую форму, хорошо растворимы в воде, имеют сладкий вкус Не имеют кристаллической формы, нерастворимы в воде
Примеры Дисахариды – сахароза, мальтоза, лактоза Крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин
  • Структурная (целлюлоза входит в состав клеточной стенки клеток растений, хитин входит в состав панциря членистоногих, клеточной стенки клеток грибов).
  • Энергетическая (при окислении углеводов выделяется энергия).
  • Запасающая (откладываются в запас – крахмал у растений, гликоген у животных).

Липиды или жиры – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных карбоновых кислот (жирных кислот). Молекула липида состоит из гидрофильной головки, в состав которой входит глицерин, остаток фосфорной кислоты (фосфолипид) или углевод (гликолипид), и двух гидрофобных хвостов, состоящих из остатков жирных кислот (рис. 12).

Рисунок 12 – Схема молекулы фосфолипида: 1 – жирнокислотные хвосты; 2 – полярная головка

  • Структурная (входят в состав мембран).
  • Энергетическая (при окислении липидов выделяется энергия).
  • Запасающая (откладываются в запас).
  • Защитная (липиды образуют прослойки между внутренними органами – сальники).
  • Терморегулирующая (липиды обладают низкой теплопроводностью и, образуя теплоизоляционный слой, способствуют сохранению тепла).
  • Являются источником эндогенной воды.

Белки представляют собой полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В природе существует около 300 аминокислот, но в белках обнаружено только 20 из них. Особенностью аминокислот является наличие аминогруппы (NH2) и карбоксильной группы (СООН). Участки молекул, лежащие вне амино- и карбоксильной групп и определяющие специфику аминокислоты, называются радикалом.

Аминокислоты, которые не могут синтезироваться в организме человека, называются незаменимыми. К незаменимым относятся гистидин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин.

Аминокислоты, входящие в состав белков, можно разбить на две группы, в зависимости от того, каким является их радикал – полярным или неполярным. К неполярным аминокислотам относятся аланин, валин, изолейцин, лейцин, метионин, пролин, триптофан, фенилаланин. Полярными аминокислотами являются все остальные, например, аргинин, аспарагин, аспарагиновая кислота, гистидин, лизин, тирозин, треонин и др.

Соединение аминокислот в цепь происходит за счет амино- и карбоксильной групп, при этом образуется пептидная связь.

Пептидная связь – прочная ковалентная связь. Разнообразие белков определяется аминокислотами, которые входят в состав белка.

Таблица 11 – Уровни организации белковой молекулы

Уровень организации Описание Основные взаимодействия
Первичная линейная последовательность аминокислот пептидные связи
Вторичная спирально закрученная молекула водородные связи
Третичная глобула (шарообразная молекула) гидрофобные взаимодействия, электростатические взаимодействия, дисульфидные связи
Четвертичная объединение нескольких глобул в единый комплекс гидрофобные взаимодействия

Первичная структура белка образуется в результате биосинтеза на рибосомах, однако в таком состоянии белки в клетке не существуют. Они приобретают более высокие уровни организации – вторичную, третичную или четвертичную структуры.

Вторичная структура представляет собой спирально закрученную молекулу. Между витками спирали образуются водородные связи (между кислородом карбоксильной группы и водородом аминогруппы). Водородные связи гораздо слабее ковалентных, но их образуется большое количество, поэтому они обеспечивают образование довольно прочной структуры.

Третичная структура белка представляет собой глобулу – шарообразную структуру. Связи, поддерживающие третичную структуру, довольно слабые. Они возникают, в частности, в результате гидрофобного взаимодействия. Это взаимодействие связано с силами притяжения между неполярными участками белка в водной среде. Гидрофобные остатки некоторых аминокислот в водном растворе сближаются, «слипаются» и тем самым стабилизируют структуру белка. Внутри белковой глобулы оказываются гидрофобные остатки аминокислот, а на поверхности глобулы – гидрофильные. Кроме гидрофобного взаимодействия в поддержании третичной структуры участвуют электростатические силы между заряженными участками аминокислот. Между атомами серы, которую содержат некоторые аминокислоты, образуются ковалентные дисульфидные мостики. Третичная структура не является конечной. К макромолекуле белка могут присоединяться макромолекулы такого же белка или молекулы других белков. Такая структура называется четвертичной (рис. 13).

Рисунок 13 – Уровни организации молекул белка

Начиная со вторичной структуры пространственные конформации белка поддерживаются слабыми взаимодействиями. Под воздействием внешних факторов (изменение температуры, солевого состава среды, рН, под действием радиации и иных факторов) слабые связи, стабилизирующие макромолекулу, рвутся, что приводит к изменению структуры белка. Этот процесс называется денатурацией. Денатурация может быть обратимой и необратимой

Функции белка. Белки выполняют наиболее разнообразные функции по сравнению с другими веществами клетки.

  1. Структурная – белки входят в состав биомембран и ряда органоидов, например, рибосом. Белки соединительных тканей обеспечивают их прочность и эластичность: кератин шерсти и волос, коллаген сухожилий, хрящей и др.
  2. Ферментативная – белки являются биокатализаторами, которые ускоряют протекание биохимических реакций в клетке (далее – подробно).
  3. Транспортная – многие белки являются транспортерами ряда веществ, например, гемоглобин переносит кислород; многие белки клеточных мембран образуют транспортные системы клетки: каналы, обменники, насосы.
  4. Регуляторная – белки-регуляторы контролируют процессы, происходящие в клетке. Например, гормоны пептидной или белковой природы (гормон роста, инсулин и др.), влияя на продукцию или активность белков-ферментов, управляют обменными процессами в клетке.
  5. Двигательная – белки осуществляют движения клеток или их частей, например белки мышечной ткани актин и миозин обеспечивают движение мышц.
  6. Защитная функция белков реализуется антителами, интерфероном и фибриногеном.
  7. Антитела, вырабатываемые лимфоцитами, противостоят возбудителям болезней.
  8. Интерферон – белок, приостанавливающий размножение вирусов.
  9. Фибриноген – растворимый белок плазмы крови, на последнем этапе свертывания крови переходящий в нерастворимый белок фибрин, который участвует в образовании тромба.
  10. Рецепторную или сигнальную функцию выполняют специфические белки, встроенные в биомембраны, которые реагируют с химическими веществами (например, гормонами или нейромедиаторами), вызывая изменение функционирования клетки.
  11. Энергетическая – белки после их расщепления на аминокислоты и дезаминирования (реакция отщепления аминогруппы) служат субстратами для реакций энергетического обмена. Дезаминирование аминокислот – отщепление аминогруппы, которая преобразуется в аммиак, а затем в мочевину.

Фермент – биологический катализатор белковой природы, ускоряющий биохимические процессы в клетке.

Субстрат – вещество, с которым взаимодействует фермент.

Ферментативная реакция проходит по следующей схеме:

В ходе ферментативной реакции образуется фермент-субстратный комплекс, который распадается на свободный фермент и продукт реакции. Таким образом, фермент не расходуется в ходе реакции.

Фермент имеет центр для связывания субстрата, который называют активным центром. Субстрат и фермент подходят друг к другу, как ключ к замку.

Для активизации фермента необходимы специальные вещества, в роли которых могут выступать витамины (никотиновая кислота, витамины группы В), ионы металлов и др.

Кроме активаторов, известны вещества, которые, напротив, снижают скорость ферментативной реакции или вообще прекращают ее. Эти вещества называются ингибиторами.

Скорость ферментативной реакции зависит от ряда факторов внешней среды, в частности от температуры, и рН среды, а также от наличия ингибиторов. Максимальная скорость ферментативной реакции отмечается при оптимальных значениях температуры и рН, а также в отсутствие ингибиторов. Фермент активен при определенной температуре среды. Увеличение или уменьшение температуры приводит к снижению скорости ферментативной реакции. Оптимальная температура для ферментов человеческого организма 37–38 0 С. Кроме того, для каждого фермента существует оптимальное значение рН, при котором трехмерная структура фермента в области активного центра принимает необходимую форму.

Нуклеиновые кислоты были открыты в конце XIX века Мишером. Их структура была изучена уже в ХХ веке. Расшифровка структуры ДНК связана с именами Уотсона и Крика (1953).

Различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. Мономерами нуклеиновых кислот (НК) являются нуклеотиды. В состав каждого нуклеотида входят азотистое основание, пентоза, остаток фосфорной кислоты.

Азотистые основания разделяются на две группы – производные пурина и производные пиримидина. К пуриновым азотистым основаниям относятся аденин и гуанин, к пиримидиновым принадлежат тимин, цитозин и урацил.

Пентозы (пятиуглеродные моносахариды) представлены рибозой и дезоксирибозой.

Соединение нуклеотидов в цепь происходит благодаря эфирным связям, которые образуются между остатками пентоз и фосфорной кислоты. Таким образом, формируется сахарно-фосфорный скелет молекулы (рис. 14).

Таблица 12 – Сравнительная характеристика ДНК и РНК

Различны для разных видов РНК

  • и-РНК – передача информации о структуре белка с ДНК на рибосому
  • т-РНК – транспорт аминокислот к рибосомам
  • р-РНК входят в состав рибосом
Признак ДНК РНК
Локализация в клетке Ядро, митохондрии, хлоропласты Ядро, митохондрии, хлоропласты, цитоплазма, рибосомы
Локализация в ядре Хромосомы Ядрышко
Вид молекулы Двойная правозакрученная спираль (две полинуклеотидные цепи, соединенные водородными связями) Одна полинуклеотидная цепь
Мономеры Дезоксирибонуклеотиды Рибонуклеотиды
Строение мономера
Пуриновые азотистые основания Аденин, гуанин Аденин, гуанин
Пиримидиновые азотистые основания Тимин, цитозин Урацил, цитозин
Пентоза Дезоксирибоза Рибоза
Остаток фосфорной кислоты имеется имеется
Свойства Стабильность, способность к самоудвоению Лабильность
Функции
  • Химическая основа гена
  • Хранение и передача наследственной информации
  • Синтез ДНК
  • Синтез РНК

Двойная спираль ДНК образуется благодаря наличию водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями разных цепей (рис. 14). Комплементарными являются такие азотистые основания, пространственная конфигурация которых позволяет образовывать им между собой водородные связи.

Комплементарную пару образуют одно пуриновое и одно пиримидиновое основания.

  • аденин – тимин
  • тимин – аденин
  • гуанин – цитозин
  • цитозин – гуанин
  • аденин – урацил (при образовании и-РНК)

Между тимином и аденином образуется две, а между гуанином и цитозином – три водородные связи.

источник

Магний, который многие считают рядовым минералом, на самом деле является важнейшим звеном, без которого не могла бы существовать жизнь на Земле. Так же, как гемоглобин представляет собой ключе-вой элемент энергетики у животных, так и хлорофилл является основой жизни растений. Но молекулы гемоглобина и хлорофилла удивительно похожи, разница лишь в том, что центральное положение в молекуле гемоглобина занимает атом железа, а в молекуле хлорофилла — атом магния.

На хлорофилле основан процесс фотосинтеза, за счет которого живут растения. А так как животные и люди получают энергию для жизнедеятельности из растительной пищи, то магний, можно сказать, является источником жизни и для растений, и для животных, и для нас с вами.

Никто не знает точно, как зародилась жизнь на Земле. Но можно с уверенностью сказать, что огромный толчок развитию жизни дало возникновение молекулы хлорофилла — той «шестеренки», которая смогла преобразовать энергию Солнца в энергию жизни. Использование энергии видимого света привело к значительному развитию ранних форм жизни. Сине-зеленые водоросли, содержащие хлорофилл, были обнаружены в ископаемых слоях, возраст которых насчитывает три с половиной миллиарда лет.

Без магния не могут жить не только растения, но и животные. Без магния мы не смогли бы дышать, двигаться и мыслить. Магний входит в состав каждой живой клетки и участвует почти в каждом биохимическом процессе.

Магний является в основном внутриклеточным катионом, и лишь примерно 1% его количества находится в крови. Расход магния придирчиво контроли-руется специальными ферментами. Природа не зря «заперла» магний в клетках, так как каждый атом его — на вес золота.

Магний является одним из основных строительных блоков клетки и участвует в ионной форме во всех аспектах ее физиологии. Но без инсулина он не может попасть из крови в клетку, где он более всего необходим. И наоборот, магний влияет на эффективность инсулина. Уменьшение содержания магния в клетках усиливает резистентность к инсулину, а это первый шаг на пути к диабету и заболеваниям сердца.

Магний и инсулин нуждаются друг в друге. Без магния наша поджелудочная железа не будет производить достаточного количества инсулина, а сам инсулин не будет достаточно эффективно контролировать уровень сахара в крови. Магний повышает чувствительность клеточных рецепторов к инсулину, тем самым снижая инсулинорезистентность.

Но инсулин отвечает за поступление в клетки не только глюкозы, но и магния, одного из наиболее важных для жизни веществ. Инсулин играет также центральную роль в хранении магния в клетках, а если наши клетки становятся резистентными к инсулину или инсулина вырабатывается недостаточно, то возникают проблемы с удержанием магния в клетках, на его «рабочем месте». Когда инсулина не хватает, магний выводится с мочой, и это называется магниевой недостаточностью.

Магний в наших клетках помогает мышцам расслабиться, а если магния недостаточно, это вызывает сужение кровеносных сосудов и повышение кровяного давления. Поэтому существует прямая связь между диабетом и заболеваниями сердца, обусловленная тесным взаимодействием магния и инсулина.

Ионы магния играют важнейшую роль во многих аспектах клеточного метаболизма. Магний стабилизирует структуры белков, нуклеиновых кислот и клеточных мембран, стимулируя структурную и каталитическую активность белков, ферментов или рибозимов. Магний играет важную роль в процессах клеточного деления. Было высказано предположение, что магний участвует в производстве нуклеотидов для синтеза РНК и ДНК.

Отдельные структурные особенности ДНК, которые играют важную роль в ее управляющих функциях, формируются при участии магния. Активированные ионы магния занимают центральное место в функции белков репарации ДНК, эндонуклеазы и полимеразы. Эти белки играют ключевую роль в предотвращении цитотоксических и мутагенных эффектов, алкилирования и окислительных повреждений ДНК. Белки репарации исправляют ошибки во вновь синтезированной ДНК.

Как считает д-р Джеймс Майкл Говард (Тарлетонский государственный университет, США), рак и инфекции развиваются совместно, и одна из основных причин этого — снижение доступности ДГЭА, которое связано с дефицитом магния. ДГЭА — дигидроэпиандростерон, также известный как «мать всех стероидных гормонов» — превращается в организме в несколько различных гормонов, в том числе эстроген и тестостерон.

Роль ДГЭА в организме заключается в восстановлении иммунного баланса и стимуляции производства моноцитов (клеток, которые атакуют опухоли), B-лимфоцитарной активности (борьба против болезнетворных организмов), мобилизации Т-лимфоцитов (Т-клетки имеют ДГЭА в своем составе) и защите вилочковой железы, которая производит Т-клетки. Имеются также данные о том, что ДГЭА играет роль в нейроэндокринной регуляции антибактериального иммунитета.

Все стероидные гормоны производятся из холестерина. Холестерин, который был в свое время незаслуженно обвинен во многих грехах, на самом деле имеет решающее значение для здоровья и является «родителем» гормонов коры надпочечников, в том числе кортизона, гидрокортизона, альдостерона, а также и ДГЭА.

Холестерин не может быть синтезирован без магния, а магний, в свою очередь, является жизненно важным компонентом многих гормонов. Эти гормоны связаны между собой, каждый из них выполняет уникальные биологические функции, и всем им необходим магний для функционирования.

Низкий уровень ДГЭА в организме приводит к хроническому воспалению, иммунной дисфункции, депрессии; он может стать причиной ревматоидного артрита, диабетических осложнений, повышения риска некоторых видов рака, сердечно-сосудистых заболеваний и остеопороза.

По мнению доктора Рассела Блейлока (Белхэвен колледж, Джексон, США), дефицит магния связан со значительным увеличением количества свободных радикалов, а также с истощением запасов глутатиона, что очень нежелательно, поскольку глутатион является одним из немногих антиоксидантных соединений, которые способны нейтрализовать отложения ртути в тканях сердечной мышцы. Для синтеза глутатиона необходим магний, который входит в состав фермента глутатион-синтетазы.

Недостаток магния является причиной потерь глутатиона, что недопустимо, так как глутатион помогает защитить клетки от повреждений, возникающих в результате курения, воздействия радиации, химиотерапии при онкологии, и токсинов, таких как алкоголь и другие вредные вещества. При недостатке глутатиона в тканях накапливаются токсины и недоокисленные продукты метаболизма, что приводит к отравлению организма и ускоренному старению.

Ученые считают, что дефицит магния, так же как и дефицит антиоксидантов, является важным фактором риска, предрасполагающим к развитию лейкемии. В одном исследовании было установлено, что 46% пациентов, госпитализиро-ванных в отделении интенсивной терапии ракового центра, страдают гипомагниемией. В исследованиях на животных дефицит магния вызвал появление лимфопоэтических новообразований у молодых крыс.

Если вспомнить, что ионы магния участвуют в работе более 300 ферментов, и его роль в метаболизме жирных кислот и фосфолипидов, которые обеспечивают проницаемость и стабильность клеточных мембран, становится очевидным, что дефицит магния может привести к расстройству физиологиче-ских защитных механизмов клетки и создать благоприятные условия для развития рака.

Все, что нарушает физиологию клеток, приводит к проникновению в клетку инфекций, которые являются неотъемлемой частью ракового процесса. Без достаточного количества магния наши клетки становятся мишенью для дрожжей и грибков, которые создают в них свои колонии.

Известно, что канцерогенез вызывает нарушения распределения магния в организме — повышение его концентрации в крови и магниевое истощение в неопухолевых тканях. Недостаток магния стимулирует канцерогенез, а высокий уровень магния тормозит канцерогенез, что доказано для твердых опухолей.

И канцерогенез, и дефицит магния приводят к увеличению проницаемости плазматической мембраны клетки. Это вызывает резкое изменение ионных потоков, проходящих через мембрану, в первую очередь, ионов калия, кальция и натрия. Повышение проницаемости мембран открывает также путь в клетки для ионов свинца. Было высказано предположение, что увеличение проницае-мости клеточных мембран является главным фактором запуска раковой трансформации клеток.

Магний оказывает влияние на проницаемость клеточных мембран через механизм кальциевых каналов и ионной транспортировки. Он отвечает за поддержание трансмембранных градиентов натрия и калия.

Твердо установлено, что магний фактически является ключом к надлежащему усвоению и использованию организмом кальция, а также других важных питательных веществ. Рекомендуемое соотношение магния и кальция в организме находится в диапазоне от 1:2 до 1:1.

Если мы потребляем слишком много кальция, но не получаем достаточного количества магния, избыток кальция используется неправильно и может фактически стать токсичным, вызывая болезненные состояния в организме. «Неуправляемый» кальций в крови может вызывать образование камней в почках и почечные осложнения.

Повышенный уровень кальция также связан с артритом и сосудистой дегенерацией, кальцификацией мягких тканей, гипертонией и инсультом, а также увеличением уровня триглицеридов ЛПОНП, желудочно-кишечными рас-стройствами, депрессией, хронической усталостью и дисбалансом важнейших минералов, включая магний, цинк, железо и фосфор.

Эксперты также считают, что избыточный кальций может увеличивать риск рака простаты. В 1998 году исследователи Гарвардской школы общественного здравоохранения на материале 47781 мужчин обнаружили, что у тех, кто потреблял от 1500 до 1999 мг кальция в день, примерно в два раза чаще диагностировался метастатический рак простаты (то есть, рак с метастази-рованием), чем у тех, кто получал 500 мг кальция в день или меньше.

У тех же мужчин, которые потребляли в день 2000 мг и более кальция, риск развития метастатического рака предстательной железы оказался в четыре раза выше, чем у тех, кто потреблял менее чем 500 мг кальция в день.

Кальций и магний противоположны по своему воздействию на организм. Магний препятствует кальцификации наших органов и тканей, которая является одним из спутников старения, а значит, он способствует омоложению организма.

источник

Инсулин играет одну из основных ролей в обмене веществ. Благодаря его воздействию клетки получают энергию, а в организме сохраняется баланс расщепления и насыщения различными веществами.

Изучая особенности инсулина, нужно уделить внимание его механизму воздействия. Основу его представляет оказание влияния на клетки-мишени, которые нуждаются в глюкозе.

Наиболее востребована в ней жировая и мышечная ткань. Не менее важен сахар для печени.

Клетки-мишени расходуют глюкозу по мере необходимости и запасают ее излишки. Запас представлен в виде гликогена.

При наступлении энергетического голода глюкоза освобождается из него и направляется в кровь, где повторяется ее цикл.

Основная роль элемента в организме – участие в каталитических системах. Цинк обнаруживается в составе более чем 400 ферментов в виде двухвалентного катиона. Наиболее важное значение среди них имеет карбоангидраза. Этот фермент участвует в процессах безопасной транспортировки углекислого газа в организме. Благодаря наличию этого фермента в эритроцитах происходит быстрая утилизация углекислого газа.

Цинк входит также в состав различных фосфатаз, дегидрогеназ и участвует таким образом в процессах клеточного дыхания. Его присутствие в таких ферментах, как протеиназы и пептидазы, обуславливает влияние элемента на синтез РНК, ДНК, метаболизм белковых веществ.

Без этого элемента невозможно протекание иммунологических защитных реакций. Участвуя в процессах формирования и созревания лимфоцитов, цинк способствует увеличению защитных клеток организма, выработке антител. Элемент активизирует противомикробное свойство клеток-киллеров, основная задача которых – уничтожение чужеродного антигена.

Цинк активизирует работу вилочковой железы по синтезу иммунных клеток. Входя в состав ретинолпереносящего белка, элемент оказывает противовирусное действие и предупреждает развитие иммунодефицитов.

Без цинка невозможна продукция гормона поджелудочной железы – инсулина. Под воздействием микроэлемента происходит не только синтез гормона, но и утилизация инсулина. Это приводит к поддержанию нормального уровня глюкозы в крови.

Цинк также защищает специальные клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин от их разрушения под воздействием гормона.

Эта функция тесно связана с гормональной ролью цинка. Элемент участвует в регуляции мужских половых гормонов, отвечает за уровень тестостерона в крови. Под воздействием цинка активность сперматозоидов повышается, что благоприятно сказывается на фертильной способности мужского организма.

Важен цинк и для предстательной железы. Участвуя в подавлении фермента ароматазы, микроэлемент усиливает мужскую потенцию и предупреждает развитие аденомы предстательной железы.

Цинк участвует в синтезе гормонов-нейромедиаторов, что обуславливает его влияние на нервную систему. Элемент регулирует работу сальных желез, способствуя поддержанию здоровья кожных покровов. Участвуя в ферментативных системах, цинк влияет на синтез костной и зубной ткани.

Большое количество клетчатки и медь замедляют усвоение цинка. Аминокислоты и витамин В6 улучшают метаболизм микроэлемента в организме. Цинк является антидотом кадмия и применяется при отравлениях этим металлом.

Содержание инсулина также может падать. На снижение гормона оказывают влияние такие обстоятельства:

  • регулярные переживания;
  • несоблюдение диеты;
  • чрезмерное употребление в пищу мучных изделий и сахара;
  • инфекционные и хронические патологии;
  • сахарный диабет;
  • недостаток движения.

Признаки нехватки гормона:

  • повышение уровня глюкозы;
  • постоянные походы в туалет по маленькому;
  • изнуряющая жажда.

Главным стимулятором синтеза данного гормона является глюкоза. Клетками-мишенями для инсулина служат рецепторы клеток инсулинзависимых тканей. Как раз посредством них осуществляется его влияние на обменные процессы.

Незаменимость вышеуказанного биологически активного вещества состоит в его деятельности: инсулин принимает участие не только в накоплении жиров, белков и углеводов, но и в регуляции их обменов. Кроме этого, он способствует усвоению глюкозы.

Имеют место патологические изменения, связанные с инсулином. В разных ситуациях подобные заболевания спровоцированы его недостаточным синтезом, секрецией биологически неактивного гормона или невосприимчивость рецепторов тканей к инсулину.

Пациенту с подобными проблемами необходима терапия, которая состоит в инъекции гормона извне. Инсулин, применяемый для терапии диабета, должен обладать безупречным качеством.

В 1869 году в Берлине 22-летний студент-медик Поль Лангерганс изучая с помощью нового микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее не известные клетки, образующие группы, которые были равномерно распределены по всей железе.

Назначение этих «маленьких кучек клеток», впоследствии известных как «островки Лангерганса», было не понятно, но позднее Эдуад Лагус показал, что в них образуется секрет, который играет роль в регуляции пищеварения.

Главным стимулом к синтезу и выделению инсулина служит повышение концентрации глюкозы в крови.

источник

Ионы магния входят в состав гемоглобина инсулина. Возрастные изменения минерального и органического компонентов костной ткани. Когда беременной назначают препараты магния

2. Макроэлементы, их характеристика

3. Микроэлементы, их характеристика

4. Влияние технологической обработки

На минеральный состав пищевых продуктов

5. Методы определения минеральных веществ
1. Роль минеральных элементов в организме человека
Многие элементы в виде минеральных солей, ионов, комплексных соединений и органических веществ входят в состав живой материи и являются незаменимыми нутриентами, которые должны ежедневно потребляться с пищей. Содержание минеральных веществ в основных продуктах питания приведено в табл. 5.1.

Первым признаком существенных металлов является обратная картина симптомов и восстановление оптимального роста крупного рогатого скота. Со временем биохимические исследования привели к выделению ферментов, которые требовали функционирования ионов металлов, и вскоре после того, как эти специфические ферменты могли быть связаны с симптомами дефицита.

Взаимодействия ионов металлов рассматривались как вредные, а также ценные для системы. Например, раннее исследование показало, что медь усиливает действие железа для облегчения анемии у лабораторных крыс, кормивших диету на основе молока; это наблюдение повторялось у цыплят и свиней и вскоре привлекло внимание клиницистов, которые приняли аналогичный биметаллический протокол для лечения анемичных людей. Наряду с появлением полуочищенных диет в то же время наука о питании была поставлена ​​на порог важных открытий о роли основных минеральных элементов.

В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (табл. 5.2). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержание в нем находится в относительном постоянстве.

Минеральные кофакторы содержат большую группу неорганических веществ с большинством ионов металлов. Область ионов металлов включает макрометаллы, ионы следовых металлов и металлоиды. При поиске причины их необходимости мы должны понимать, что ионы металлов подходят для выполнения опасных химических реакций на ферментативных поверхностях, реакций, которые могли бы повредить более чувствительные органические боковые цепи аминокислот в ферменте. Например, окислительно-восстановительные металлы, такие как железо, марганец и медь, могут принимать электроны в своей структуре, временно удерживая их, а затем доносить их до кислорода, образуя воду как способ безопасного удаления электрона.

Роль минеральных веществ в организме человека чрезвычайно разнообразна, несмотря на то, что они не являются обязательным компонентом питания. Минеральные вещества содержатся в протоплазме и биологических жидкостях, играют основную роль в обеспечении постоянства осмотического давления, что является необходимым условием для нормальной жизнедеятельности клеток и тканей. Они входят в состав сложных органических соединений (например, гемоглобина, гормонов, ферментов), являются пластическим материалом для построения костной и зубной ткани. В виде ионов минеральные вещества участвуют в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови и другие физиологические процессы организма.

В сущности, следует учитывать, что металлический кофактор расширяет репертуар доступных каталитических функций и выполняется ферментами. Ферменты, которые зависят от ионов металлов как кофакторов, делятся на 2 категории: ферменты, активированные металлами и металлоферментами. Как следует из названия, активированные металлом ферменты подстрекаются к более высокой каталитической активности за счет присутствия моно или двухвалентного иона металла на внешней стороне белка. Металл может активировать субстрат, непосредственно связать фермент или прийти в равновесие с ферментом, используя его ионный заряд, чтобы получить более благоприятную связь с субстратом или лучшей каталитической средой.

В зависимости от количества минеральных веществ в организме человека и пищевых продуктах их подразделяют на макро — и микроэлементы. Так, если массовая доля элемента в организме превышает 10 -2 %, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме составляет 10 -3 -10 -5 %. Если содержание элемента ниже 10 -5 %, его считают ультрамикроэлементом. К макроэлементам относят калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор и серу. Они содержатся в количествах, измеряемых сотнями и десятками миллиграммов на 100 г тканей или пищевого продукта. Микроэлементы входят в состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячными долями миллиграмма и являются необходимыми для его нормальной жизнедеятельности. Микроэлементы условно делят на две группы: абсолютно или жизненно необходимые (кобальт, железо, медь, цинк, марганец, иод, бром, фтор) и так называемые вероятно необходимые (алюминий, стронций, молибден, селен, никель, ванадий и некоторые другие). Микроэлементы называют жизненно необходимыми, если при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма.

Распределение микроэлементов в организме зависит от их химических свойств и очень разнообразно. Железо, например, является составной частью гемоглобина, миоглобина и других дыхательных пигментов, то есть веществ, участвующих в поглощении и транспорте кислорода во все ткани организма; атомы меди входят в активный центр ряда ферментов и т.д.

Следовательно, активированные металлом ферменты требуют, чтобы металл присутствовал в избытке, возможно, в 2-10 раз превышающем концентрацию фермента. Поскольку металл не может связываться более постоянным образом, активированные металлом ферменты обычно теряют активность во время очистки.

Металлоферменты, напротив, имеют металлический кофактор, плотно связанный с определенной областью на поверхности белка. За некоторыми исключениями, следовые металлы входят в картину как кофакторы для металлоферментов. Сильный союз делает невозможным потеря металлического иона путем диализа или потери слабыми диссоциативными агентами. Металлоферменты, однако, могут потерять свой металлический кофактор и стать неактивными при обработке металлическими хелаторами, которые имеют более сильную аффинность связывания, чем фермент, и преодолевают ферментный белок ионом металла.

Действие микроэлементов может быть и опосредованным — через влияние на интенсивность или характер обмена веществ. Так, некоторые микроэлементы (например, марганец, цинк, иод) влияют на рост, и их недостаточное поступление в организм с пищей тормозит нормальное физическое развитие ребенка. Другие микроэлементы (например, молибден, медь, марганец) принимают участие в репродуктивной функции, и их недостаток в организме отрицательно влияет на эту сторону жизнедеятельности человека.

В качестве протезных групп металлы в металлоферментах имеют стехиометрическое соотношение, представленное полным интегратором. Металлоферменты редко готовятся для повышения активности путем добавления их конъюгированного иона металла к ферменту. Пространственная геометрия также вызывает беспокойство: металлы в первой серии переходных процессов должны придерживаться строгих геометрических конфигураций вокруг участка связывания металла.

За исключением тех, которые имеют цинк, ферменты с металлами из первой серии переходных процессов имеют тенденцию быть очень яркими; например, красный цвет гемоглобина или синий цвет церулоплазмина, связанный с медью. Большинство ферментов с железом соединяют железо либо в виде гема, либо в виде специального расположения железа с серными группами, известными как центры железа-серы. Железо в геме показывает сильное сходство с ионами магния в хлорофилле. Хеме, которая в основном представляет собой порфириновую кольцевую систему с железом, расположенным в центре, является наиболее распространенной формой железа в биологических белках.

К наиболее дефицитным минеральным веществам в питании современного человека относятся кальций и железо, к избыточным — натрий и фосфор.

Недостаток или избыток в питании каких-либо минеральных веществ вызывает нарушение обмена белков, жиров, углеводов, витаминов, что приводит к развитию ряда заболеваний. Ниже приведены характерные (типичные) симптомы при дефиците различных химических элементов в организме человека: Наиболее распространенным следствием несоответствия в рационе количества кальция и фосфора является кариес зубов, разрежение костной ткани. При недостатке фтора в питьевой воде разрушается зубная эмаль, дефицит йода в пище и воде приводит к заболеваниям щитовидной железы. Таким образом, минеральные вещества очень важны для устранения и профилактики ряда заболеваний.

В качестве компонента центров железа-серы железо входит в несколько групповых схем с остатками цистеина в ферментах, которые обеспечивают более прямой контакт с белком. Железо в этих центрах связывается с субстратами, а также переносит электроны и участвует в реакциях, которые включают дегидратацию и перегруппировку. Ферменты с центрами железа-серы включают ксантиноксидазу, сукцинатдегидрогеназу, аконитазу и азотную кислоту.

Эта компоновка позволяет ферменту удалить атом водорода из очень стабильной связи С-Н. Неметалл может заменить железо в этих комплексах. Ферменты с группой гема обычно красновато-коричневого цвета. Цвет мотивировал первоначальный интерес к этим белкам и был мотивирующим фактором для обозначения гем белков в митохондриях как «цитохромы».

Перечислим причины нарушения обмена минеральных веществ, которые могут иметь место даже при их достаточном количестве в пище:

А) несбалансированное питание (недостаточное или избыточное количество белков, жиров, углеводов, витаминов и др.);

Хотя только несколько растворимых ферментов имеют железо в качестве кофактора, железо особенно заметно в мембрано-связанных белках, которые содержат пути переноса электронов. Редокс-свойство железа играет большую часть своей химии как кофактора. Железо почти всегда связано с переносом электронов и часто жертвует электроны молекуле кислорода.

Как каталаза, так и пероксидаза, два фермента гема, используют железо для взаимодействия с опасными окислителями. Оба фермента расположены в цитозоле и в пероксисомах, где происходят вредные реакции окисления в ходе нормальных метаболических событий. Возможно, наиболее знакомым железосодержащим ферментом является цитохромовая с-оксидаза, концевой акцептор электронов в транспортной цепи митохондриального электрона и фермент, способный делить молекулу кислорода на образование воды.

Б) применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, обуславливающих потери минеральных веществ, например, при размораживании (в горячей воде) мяса, рыбы, или при удалении отваров овощей и фруктов, куда переходят растворимые соли;

В) отсутствие своевременной коррекции состава рационов при изменении потребности организма в минеральных веществах, связанной с физиологическими причинами. Так, например, у людей, работающих в условиях повышенной температуры внешней среды, увеличивается потребность в калии, натрии, хлоре и других минеральных веществах в связи стем, что большая их часть выводится из организма с потом;

Цинк, пожалуй, является самым распространенным и универсальным из всех металлических кофакторов. Более 300 ферментов имеют цинк-кофактор. Приблизительно 3% генома у млекопитающих кодирует белки пальцев цинка. В качестве кофактора цинк может выполнять как структурные, так и каталитические функции. Эти примеры иллюстрируют, почему цинк является важным компаньоном для ферментов и белков.

Цинк считается мягким металлом, потому что он ведет себя как двухвалентный катион без особых геометрических предпочтений. Возможно, эта мягкость позволяет цинку адаптироваться ко многим различным ферментативным средам. По этой причине цинковые комплексы не имеют цвета, а сам цинк ведет себя в основном как катион. Другим примером является использование цинка для поляризации сложного эфира или амидной связи, тем самым способствуя нуклеофильной атаке воды на соединение, как в реакциях, катализируемых карбоксипептидазой и аминопептидазой.

Г) нарушение процесса всасывания минеральных веществ в желудочно-кишечном тракте или повышение потерь жидкости (например, кровопотери).
^ 2. Макроэлементы, их характеристика
Кальций. Это основной структурный компонент костей и зубов; входит в состав ядер клеток, клеточных и тканевых жидкостей, необходим для свертывания крови. Кальций образует соединения с белками, фосфолипидами, органическими кислотами; участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, в процессах передачи нервных импульсов, в молекулярном механизме мышечных сокращений, контролирует активность ряда ферментов. Таким образом, кальций выполняет не только пластические функции, но и влияет на многие биохимические и физиологические процессы в организме.

Медь, как и железо, представляет собой окислительно-восстановительный металл. Ферменты с медью, хотя и не столь многочисленны, как ферменты с цинком, выполняют важные биологические функции, главным образом в цитозоле. Наиболее сложные ферменты включают мультикорекс-оксидазы, которые могут иметь всего 4 или целых 8 атомов меди на фермент. Медь в этих ферментах существует в трех различных химических средах, известных как медные участки типа 1, типы 2 и тип. Сайт медного типа 1 дает синий цвет церулоплазминам и другим синим белкам с медью.

Места связывания меди в многоокиси оксидазе образуют триаду, состоящую из меди меди 2 и 3 типа 3, расположенных в равнобедренном треугольнике. Кислород связывается с этими двумя медиками типа 3 в основании треугольника. Из-за своей склонности принимать электроны медь является мощным окислителем в биологических системах. Эта реакция связывает метаболизм железа с медью и может объяснить, как отсутствие меди в железе предотвращает перенос железа и вызывает анемию у людей. Редко медь призвана играть только структурную роль, и многие ферменты, которые имеют медь в качестве кофактора, используют металл в активном месте.

Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Поступающие в организм человека с пищей соединения кальция практически не растворимы в воде. Щелочная среда тонкого кишечника способствует образованию трудноусвояемых соединений кальция, и лишь воздействие желчных кислот обеспечивает его всасывание.

Ассимиляция кальция тканями зависит не только от содержания его в продуктах, но и от соотношения его с другими компонентами пищи и, в первую очередь, с жирами, магнием, фосфором, белками. При избытке жиров возникает конкуренция за желчные кислоты и значительная часть кальция выводится из организма через толстый кишечник. На всасывание кальция отрицательно сказывается избыток магния; рекомендуемое соотношение этих элементов составляет 1: 0,5. Если количество фосфора превышает уровень кальция в пище более чем в 2 раза, то образуются растворимые соли, которые извлекаются кровью из костной ткани. Кальций поступает в стенки кровеносных сосудов, что обуславливает их ломкость, а также в ткани почек, что может способствовать возникновению почечно-каменной болезни. Для взрослых рекомендовано соотношение кальция и фосфора в пище 1:1,5. Трудность соблюдения такого соотношения обусловлена тем, что большинство широко потребляемых продуктов значительно богаче фосфором, чем кальцием. Отрицательное влияние на усвоение кальция оказывает фитин и щавелевая кислота, содержащиеся в ряде растительных продуктов. Эти соединения образуют с кальцием нерастворимые соли.

Исследования связывают ионы меди с образованием артерий или ангиогенеза. Одно из самых захватывающих открытий, которое еще предстоит полностью понять, заключается в том, что лишение животного меди задерживается или даже ингибирует рост раковых опухолей. С точки зрения питания это может означать, что медь необходима для развития микрососудистой системы.

Хотя цинк может быть наиболее распространенным переходным металлом в ферментах, марганец, пожалуй, наименее распространен, отчасти потому, что комплексы марганца с белками, как правило, слабо стабильны и легко диссоциируют. Известные металлоферменты марганца включают пируват-карбоксилазу и марганец-супероксид-дисмутазу в митохондриях и аргиназе в цикле мочевины. Марганец может также функционировать в качестве активирующего металл кофактора для многих ферментов, которые требуют магния.

Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 800 мг, а у детей и подростков — 1000 мг и более.

При недостаточном потреблении кальция или при нарушении всасывания его в организме (при недостатке витамина D) развивается состояние кальциевого дефицита. Наблюдается повышенное выведение его из костей и зубов. У взрослых развивается остеопороз — деминерализация костной ткани, у детей нарушается становление скелета, развивается рахит.

Хотя марганец не считается окислительно-восстановительным металлом на основе его реакционной способности, он тем не менее может существовать в 6 состояниях окисления, три из которых не наблюдаются в биологических системах. Кобальт прикрепляется квадратным плоским расположением к кольцу, аналогичному гей, но с очень особыми характеристиками. В отличие от гема, кобальт имеет 2 осевых лиганда, которые свободны от белка, что позволяет белковым группам получить доступ к центральному металлу над и под плоскостью.

Лучшими источниками кальция являются молоко и молочные продукты, различные сыры и творог (100-1000 мг/100 г продукта), зеленый лук, петрушка, фасоль. Значительно меньше кальция содержится в яйцах, мясе, рыбе, овощах, фруктах, ягодах (20-40 мг/100 г продукта).

Магний. Этот элемент необходим для активности ряда ключевых ферментов, обеспечивающих метаболизм организма. Магний участвует в поддержании нормальной функции нервной системы и мышцы сердца; оказывает сосудорасширяющее действие; стимулирует желчеотделение; повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению шлаков из организма (в том числе холестерина).

В одном октаэдрическом комплексе одно аксиальное положение обычно занято одним бензимидазолом, а другое — метильной группой. Устройство уникально и позволяет кобальту образовывать связи углерод-металл с потенциалом для двух различных реакций. Например, метильную группу можно удалить в виде иона карбония, удерживая оба электрона в кобальте, который затем возвращается к менее стабильному.

В позиционных перестановках кобальт сохраняет только один электрон и образует устойчивый соион 7 с высвобождением свободного радикала. Свободные радикалы очень реакционноспособны и преодолевают энергетические барьеры, которые могут удерживать другие реагенты. Таким образом, химические свойства групп переноса кобальта, таких как ионы карбония, или высокореактивные углерод-центрированные радикалы. Оба продукта возможны и объясняют необходимость кобальта в качестве кофактора для реакции, протекающей через механизм свободных радикалов.

Усвоению магния мешают наличие фитина и избыток жиров и кальция в пище. Ежедневная потребность в магнии точно не определена; считают, однако, что доза 200-300 мг/сут предотвращает проявление недостаточности (предполагается, что всасывается около 30% магния).

При недостатке магния нарушается усвоение пищи, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается кальций, развивается ряд других патологических явлений. У человека недостаток ионов магния, обусловленный характером питания, крайне маловероятен. Однако большие потери этого элемента могут происходить при диарее; последствия их сказываются, если в организм вводятся жидкости, не содержащие магний. Когда концентрация магния в сыворотке снижается примерно до 0,1 ммоль/л, может возникать синдром, напоминающий белую горячку: у человека наступает полукоматозное состояние, наблюдается мышечная дрожь, спазмы мышц в области запястья и стопы, повышение нервно-мышечной возбудимости в ответ на звуковые, механические и зрительные раздражители. Введение магния вызывает быстрое улучшение состояния.

Магнием богаты в основном растительные продукты. Большое количество его содержат пшеничные отруби, различные крупы (40 — 200 мг/100 г продукта), бобовые, урюк, курага, чернослив. Мало магния в молочных продуктах, мясе, рыбе, макаронных изделиях, большинстве овощей и фруктов (20 — 40 мг/100 г).

Калий . Около 90% калия находится внутри клеток. Он вместе с другими солями обеспечивает осмотическое давление; участвует в передаче нервных импульсов; регуляции водно-солевого обмена; способствует выведению воды, а, следовательно, и шлаков из организма; поддерживает кислотно-щелочное равновесие внутренней среды организма; участвует в регуляции деятельности сердца и других органов; необходим для функционирования ряда ферментов.

Калий хорошо всасывается из кишечника, а его избыток быстро удаляется из организма с мочой. Суточная потребность в калии взрослого человека составляет 2000-4000 мг. Она увеличивается при обильном потоотделении, при употреблении мочегонных средств, заболеваниях сердца и печени. Калий не является дефицитным нутриентом в питании, и при разнообразном питании недостаточность калия не возникает. Дефицит калия в организме появляется при нарушении функции нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем, сонливости, снижении артериального давления, нарушении ритма сердечной деятельности. В таких случаях назначается калиевая диета.

Большая часть калия поступает в организм с растительными продуктами. Богатыми источниками его являются урюк, чернослив, изюм, шпинат, морская капуста, фасоль, горох, картофель, другие овощи и плоды (100 — 600 мг/100 г продукта). Меньше калия содержится в сметане, рисе, хлебе из муки высшего сорта (100 — 200 мг/100 г).

Натрий. Натрий содержится во всех тканях и биологических жидкостях организма. Он участвует в поддержании осмотического давления в тканевых жидкостях и крови; в передаче нервных импульсов; регуляции кислотно-щелочного равновесия, водно-солевого обмена; повышает активность пищеварительных ферментов.

Метаболизм натрия всесторонне изучен благодаря его физиологическим свойствам и важности для организма. Этот нутриент легко всасывается из кишечника. Ионы натрия вызывают набухание коллоидов тканей, что обуславливает задержку воды в организме и противодействует ее выделению. Общее количество натрия во внеклеточной жидкости, таким образом, определяет объем этих жидкостей. Возрастание концентрации натрия в плазме приводит к ощущению жажды. В жарком климате и при тяжелой физической работе происходит существенная потеря натрия с потом и необходимо введение в организм соли для восполнения утраченного количества.

В основном ионы натрия поступают в организм за счет поваренной соли — NaCl. При избыточном потреблении хлористого натрия ухудшается удаление растворимых в воде конечных продуктов обмена веществ через почки, кожу и другие выделительные органы. Задержка воды в организме осложняет деятельность сердечно-сосудистой системы, способствует повышению кровяного давления . Поэтому потребление соли при соответствующих заболеваниях в пищевом рационе ограничивают. Вместе с тем при работе в горячих цехах или жарком климате увеличивают количество натрия (в виде поваренной соли), вводимого извне, чтобы компенсировать его потерю с потом и уменьшить потоотделение, отягощающее функцию сердца.

Натрий естественно присутствует во всех пищевых продуктах. Способ получения пищевых продуктов в значительной мере определяет конечное содержание в нем натрия. Например, замороженный зеленый горошек содержит гораздо больше натрия, чем свежий. Свежие овощи и фрукты содержат его от менее чем 10 мг/кг до 1 г/кг, в отличие от круп и сыра, которые могут содержать натрий в количестве 10 — 20 г/кг.

Оценка среднесуточного поступления натрия с пищей затруднена, поскольку его концентрация в пище широко варьируется и, кроме того, люди привыкли подсаливать пищу. Взрослый человек ежедневно потребляет до 15 г поваренной соли и столько же выделяет ее из организма. Это количество значительно превышает физиологически необходимое и определяется, прежде всего, вкусовыми качествами хлористого натрия, привычкой к соленой пище. Содержание поваренной соли в пище человека можно без ущерба для здоровья снизить до 5 г в сутки. На выделение хлористого натрия из организма, а, следовательно, и на потребность в нем, влияет количество солей калия, получаемое организмом. Растительная пища, особенно картофель, богата калием и усиливает выделение с мочой хлористого натрия, а, следовательно, и повышает потребность в нем.

Фосфор. Фосфор входит в состав всех тканей организма, особенно мышц и мозга. Этот элемент принимает участие во всех процессах жизнедеятельности организма: синтезе и расщеплении веществ в клетках; регуляции обмена веществ; входит в состав нуклеиновых кислот и ряда ферментов; необходим для образования АТФ.

В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и ее органических соединений (фосфатов). Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфорнокислого кальция, остальной фосфор входит в состав мягких тканей и жидкостей. В мышцах происходит наиболее интенсивный обмен соединений фосфора. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот и т. д.

При длительном дефиците фосфора в питании организм использует собственный фосфор из костной ткани. Это приводит к деминерализации костей и нарушению их структуры — разрежению. При обеднении организма фосфором снижается умственная и физическая работоспособность, отмечается потеря аппетита, апатия.

Суточная потребность в фосфоре для взрослых составляет 1200 мг. Она возрастает при больших физических или умственных нагрузках, при некоторых заболеваниях.

Большое количество фосфора содержится в продуктах животного происхождения, особенно в печени, икре, а также в зерновых и бобовых. Его содержание в этих продуктах составляет от 100 до 500 мг в 100 г продукта. Богатым источником фосфора являются крупы (овсяная, перловая), в них содержится 300-350 мг фосфора/100 г. Однако из растительных продуктов соединения фосфора усваиваются хуже, чем при потреблении пищи животного происхождения.

Сера. Значение этого элемента в питании определяется, в первую очередь, тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также является составной частью некоторых гормонов и витаминов.

Как компонент серосодержащих аминокислот сера участвует в процессах белкового обмена, причем потребность в ней резко возрастает в период беременности и роста организма, сопровождающихся активным включением белков в образующиеся ткани, а также при воспалительных процессах. Серосодержащие аминокислоты, особенно в сочетании с витаминами С и Е, оказывают выраженное антиоксидантное действие. Наряду с цинком и кремнием сера определяет функциональное состояние волос и кожи.

Хлор. Этот элемент участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы, активирует ряд ферментов. Этот нутриент легко всасывается из кишечника в кровь. Интересна способность хлора отлагаться в коже, задерживаться в организме при избыточном поступлении, выделяться с потом в значительных количествах. Выделение хлора из организма происходит главным образом с мочой (90%) и потом.

Нарушения в обмене хлора ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока и др. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тяжелому состоянию, вплоть до смертельного исхода. Повышение его концентрации в крови наступает при обезвоживании организма, а также при нарушении выделительной функции почек.

Суточная потребность в хлоре составляет примерно 5000 мг. Хлор поступает в организм человека в основном в виде хлористого натрия при добавлении его в пищу.
^ 3. Микроэлементы, их характеристика
Железо. Этот элемент необходим для биосинтеза соединений, обеспечивающих дыхание, кроветворение; он участвует в иммунобиологических и окислительно-восстановительных реакциях; входит в состав цитоплазмы, клеточных ядер и ряда ферментов.

Ассимиляции железа препятствует щавелевая кислота и фитин. Для усвоения этого нутриента необходим витамин В 12 . Усвоению железа способствует также аскорбиновая кислота, поскольку железо всасывается в виде двухвалентного иона.

^ Недостаток железа в организме может привести к развитию анемии, нарушаются газообмен, клеточное дыхание, то есть фундаментальные процессы обеспечивающие жизнь. Развитию железодефицитных состояний способствуют: недостаточное поступление в организм железа в усвояемой форме, понижение секреторной активности желудка, дефицит витаминов (особенно В 12 , фолиевой и аскорбиновой кислот) и ряд заболеваний, вызывающих кровопотери.

Потребность взрослого человека в железе (14 мг/сут) с избытком удовлетворяется обычным рационом. Однако при использовании в пище хлеба из муки тонкого помола, содержащего мало железа, у городских жителей весьма часто наблюдается дефицит железа. При этом следует учесть, что зерновые продукты, богатые фосфатами и фитином, образуют с железом труднорастворимые соединения и снижают его ассимиляцию организмом.

Железо — широко распространенный элемент. Он содержится в субпродуктах, мясе, яйцах, фасоли, овощах, ягодах. Однако в легкоусвояемой форме железо содержится только в мясных продуктах, печени (до 2000 мг/100 г продукта), яичном желтке.

Медь . Медь является необходимым элементом в метаболизме человека, играя роль в образовании эритроцитов, высвобождении тканевого железа и развитии скелета, центральной нервной системы и соединительной ткани.

Поскольку медь широко распространена в пищевых продуктах, маловероятно, чтобы у людей, за исключением, возможно, грудных детей, получающих исключительно молочный рацион, когда-либо развилась форма недостаточности питания, связанная с медью.

Потребление избыточно больших доз меди человеком ведет к раздражению и разъеданию слизистых, распространенному поражению капил ляров, поражению печени и почек, раздражению центральной нервной системы. Суточная потребность в этом элементе составляет около 2 мг. Источниками меди являются такие пищевые продукты, как печень, яичный желток, зеленые овощи.

Йод. Иод является необходимым элементом, участвующим в образовании гормона тироксина. При недостаточности иода развивается зобная болезнь — заболевание щитовидной железы.

Потребность в йоде колеблется в пределах 100-150 мкг в день. Содержание йода в пищевых продуктах обычно невелико (4-15 мкг%). Наиболее богаты йодом продукты моря. Так, в морской рыбе его содержится около 50 мкг/100 г, в печени трески до 800, в морской капусте в зависимости от вида и сроков сбора — от 50 мкг до 70 000 мкг/100 г продукта. Но надо учесть, что при длительном хранении и тепловой обработке пищи значительная часть йода (от 20 до 60%) теряется.

Содержание йода в наземных растительных и животных продуктах сильно зависит от его количества в почве. В районах, где йода в почве мало, содержание его в пищевых продуктах может быть в 10 — 100 раз меньше среднего. Поэтому в этих районах для предупреждения зобной болезни добавляют в поваренную соль небольшое количество иодата калия (25 мг на 1 кг соли). Срок хранения такой йодированной соли — не более 6 месяцев, так как при хранении соли йод постепенно улетучивается.

Фтор. При недостатке этого элемента развивается кариес зубов (разрушение зубной эмали). Избыток фтора также оказывает негативное влияние на организм, поскольку соли фтора, накапливаясь в костях, вызывают изменение цвета и формы зубов, остеохондроз, а вслед за этим огрубление суставов и их неподвижность, костные наросты. Разница между полезной и вредной дозами фтора так мала, что многие исследователи выступают против фторирования воды.

Фтор, потребляемый с водой, почти полностью всасывается, содержащийся в пище фтор всасывается в меньшей степени. Поглощенный фтор равномерно распределяется по всему организму. Он удерживается, главным образом, в скелете, и небольшое его количество отлагается в зубной ткани. В высоких дозах фтор может вызывать нарушение углеводного, липидного, белкового обмена, а также метаболизма витаминов, ферментов и минеральных солей.

В различных странах были проведены оценки суточного поступления фтора с пищей; для взрослых эта величина варьируется от 0,2 до 3,1 мг, для детей возрастной группы от 1 до 3 лет поступление фтора было оценено на уровне 0,5 мг/сут.

Практически все пищевые продукты содержат хотя бы микроколичества этого элемента. Все виды растительности содержат некоторое количество фтора, которое они получают из почвы и воды. В отдельных продуктах, в частности, в рыбе, некоторых овощах и чае обнаруживаются высокие уровни содержания фтора. Применение фторированной воды на предприятиях пищевой промышленности может нередко удваивать уровень содержания фтора в готовых продуктах.

Для профилактики и лечения кариеса зубов используют различные зубные пасты, порошки, эликсиры, жевательные резинки и т.п., которые содержат добавляемый к ним фтор, главным образом в неорганической форме. Эти соединения обычно вносятся в средства для чистки зубов, как правило, в концентрациях около 1 г/кг.

Хром . Этот элемент, по-видимому, необходим для глюкозного и липидного обмена и для утилизации аминокислот некоторыми системами. Он также имеет важное значение для профилактики легких форм диабета и атеросклероза у человека.

Хром всасывается как из желудочно-кишечного тракта, так и из дыхательных путей. Поглощаемое количество его неодинаково для каждой из этих систем и зависит от формы хрома. Трехвалентный хром является эссенциальной формой элемента для человека, шестивалентный хром — токсичен. Хром распределяется по тканям человеческого организма в неодинаковых, но обычно низких концентрациях. Уровни содержания хрома во всех тканях, помимо легких, снижаются с возрастом. Наибольшие количества хрома у человека накапливаются в коже, мышцах и жировой ткани. Гомеостатические механизмы, включая механизмы транспорта в печени и кишечнике, препятствуют избыточному накоплению трехвалентного хрома. Хром медленно выводится из организма, главным образом с мочой.

Сегодня принято считать нормой потребления около 150 мг хрома в сутки. Особенно он полезен пожилым людям, организм которых плохо усваивает углеводы, а хром усиливает процессы обмена именно этих соединений. Неорганический хром усваивается плохо, гораздо легче — в органических соединениях, т. е. в той форме, в которой он находится в живых организмах.

Продукты питания значительно варьируются по уровням содержания хрома, которые лежат в диапазоне от 20 до 550 мкг/кг. Богатыми источниками хрома являются пивные дрожжи, печень (10-80 мкг/100 г). В меньших количествах этот элемент содержится в картофеле с кожурой, говядине, свежих овощах, хлебе из муки грубого помола, сыре.

Марганец. Марганец необходим как кофактор в ряде ферментных систем; он играет роль в правильном функционировании флавопротеинов, в синтезе сульфированных мукополисахаридов, холестерина, гемоглобина и во многих других процессах метаболизма . Из поступившего внутрь марганца всасывается лишь около 3%.

Всасывание марганца тесно связано с усвоением железа. Потребность в марганце составляет 0,2 -0,3 мг на 1 кг веса человека в день. Больше всего марганца содержится в клюкве и чае, немного меньше в каштанах, какао, овощах, фруктах (100-200 мкг/100 г).

^ Никель. Никель признан незаменимым микроэлементом относительно недавно. В настоящее время установлена его роль в качестве кофермента в процессах метаболизма железа. При этом увеличение поступления в организм железа сопровождается увеличением потребности в пищевом никеле. Кроме того, никель способствует усвоению меди — еще одного незаменимого для кроветворения элемента. Важность пищевого или выделенного из натуральных продуктов никеля подчеркивается тем, что синтетические соединения данного элемента относятся к канцерогенным веществам.

Никель присутствует в большинстве пищевых продуктов, однако в концентрациях ниже (и часто намного ниже) 1 мг/кг. Поступление никеля с пищей, по имеющимся данным, варьируется от менее чем 200 до 900 мкг/сут. С обычной диетой поступает около 400 мкг/сут. Было показано, что в винах и в пиве содержание никеля равно, соответственно, 100 и 50 мкг/л.

Цинк. Данный микроэлемент в качестве кофермента участвует в широком спектре реакций биосинтеза белка (более 70) и метаболизма нуклеиновых кислот (включая процессы репликации ДНК и транскрипции), обеспечивающих, в первую очередь, рост и половое созревание организма. При этом цинк, наряду с марганцем, является специфическим микроэлементом, влияющим на состояние половой функции, а именно на активность некоторых половых гормонов, сперматогенез, развитие мужских половых желез и вторичных половых признаков. Кроме того, в последнее время рассматривается роль цинка в предотвращении гипертрофических процессов в предстательной железе.

Цинк вместе с серой участвует в процессах роста и обновления кожи и волос. Наряду с марганцем и медью цинк в значительной степени обеспечивает восприятие вкусовых и обонятельных ощущений. Цинк в качестве незаменимого компонента входит в состав молекулы инсулина, причем уровень его оказывается сниженным у больных сахарным диабетом. Очень важно, что данный микроэлемент является коферментом алкоголь-дегидрогеназы, обеспечивающей метаболизм этилового спирта. При этом уровень всасываемости цинка при хроническом алкоголизме резко снижен. Так называемая «куриная слепота» (т. е. нарушение ночного видения) может развиваться не только в отсутствии витамина А, но и цинка. Цинк вместе с витамином В 6 обеспечивает метаболизм ненасыщенных жирных кислот и синтез простагландинов.

Цинк очень важен для процессов пищеварения и усвоения питательных веществ. Так, цинк обеспечивает синтез важнейших пищеварительных ферментов в поджелудочной железе, а также участвует в образовании хиломикронов — транспортных частиц, в составе которых пищевые жиры могут всасываться в кровь. Цинк наряду с витаминами группы В является важным регулятором функций нервной системы. В условиях дефицита цинка могут возникать эмоциональные расстройства, эмоциональная неустойчивость, раздражительность, а в очень тяжелых случаях — нарушения функций мозжечка. Наконец, все больше данных накапливается в пользу участия цинка в процессах созревания лимфоцитов и реакциях клеточного иммунитета.

Суточная потребность в цинке 8000-22000 мкг%. Она вполне удовлетворяется обычным рационом. Среднесуточное поступление цинка только с питьевой водой составляет порядка 400 мкг. Содержание цинка в пищевых продуктах обычно колеблется в пределах 150-25000 мкг%. Однако в печени, мясе и бобовых оно достигает 3000 — 5000 мкг%. Иногда, дефицит цинка может испытывать организм детей и подростков, которые недостаточно употребляют животные продукты.

^ Селен. Еще в середине XX в. селен не только не рассматривался наукой о питании, но даже считался очень токсичным элементом с канцерогенными свойствами. Однако уже в 60-х гг. было установлено, что при недостатке селена страдает сердечно-сосудистая система, что проявляется прогрессирующим атеросклерозом и слабостью сердечной мышцы, а в условиях хронического дефицита селена может развиваться практически неизлечимая кардиомиопатия. В последнее время на уровне современных исследований находит подтверждение одно из важных наблюдений древнекитайской медицины, указывающее на то, что адекватное обеспечение организма селеном способствует замедлению процесса старения и ведет к долголетию. Интересно заметить, что знаменитые лечебные сорта зеленого чая, поставлявшиеся с целью достижения здоровья и долголетия в императорские дворцы в Древнем Китае, выращивались в тех горных провинциях, в почвах которых уже в настоящее время с помощью современных аналитических методов определяется высокое содержание селена.

После открытия селена было установлено, что витамин Е и селен действуют на разные звенья одного процесса и являются строго взаимодополняющими друг друга, то есть их антиокислительная активность при совместном применении резко возрастает. Синергизм обоих антиоксидантов особенно интересен в контексте противораковой активности. Так, было показано, что назначение препаратов селена одновременно с витамином Е значительно усиливало антиканцерогенный эффект в отношении экспериментальных опухолей.

Поступление селена с пищей зависит от условий и характера потребления пищи и уровня содержания селена в пищевых продуктах. Овощи и фрукты являются, в основном, бедным источником поступления селена в отличие от зерна, зерновых продуктов, мяса (особенно субпродуктов), продуктов моря, которые содержат существенные количества селена, обычно намного превышающие 0,2 мг/кг в пересчете на сырую массу . Химический состав почвы и содержание в ней селена существенно влияют на количество селена в зерне, варьирующее в пределах от 0,04 мг/кг до 21 мг/кг.

Молибден. Общее количество молибдена в организме взрослого человека составляет порядка 7 мг. Содержание молибдена в крови составляет около 0,5 мкг на 100 мл. Более высокие концентрации этого элемента были обнаружены у людей, проживающих в регионах, где почва наиболее богата соединениями этого металла. Так, в некоторых районах Армении отмечены частые случаи заболевания подагрой у жителей, которые питаются в основном местными продуктами, в которых были обнаружены чрезвычайно высокие уровни молибдена. Содержание его в рационе питания жителей этого района составляло 10 -15 мг. В других районах, где случаи подагры встречались реже, люди с пищей получали всего 1-2 мг молибдена в день.

Молибден является составной частью ряда ферментов, таких как ксантиноксидоза, альдегидоксидаза, сульфатоксидаза. Известно, что молибден тормозит развитие кариеса.

Предполагаемая дневная потребность в молибдене составляет 2 мкг на 1 кг массы тела. В России суточное потребление молибдена составляет 0,27 мг.

Наиболее богаты молибденом различные виды овощей (например бобовые) и внутренние органы животных.

Кобальт. Биологическое действие кобальта известно с 1948 г., когда учеными Рикесом и Смитом было установлено, что атом кобальта является центральным в молекуле витамина В 12. Максимальная концентрация кобальта в тканях равна около 100 мкг/кг. Общее содержание кобальта в организме взрослого человека составляет 5 мг. Человек с пищей ежедневно получает 5,63 -7,94 мкг кобальта, из которых 73 — 97% усваивается.

Средняя суточная потребность в кобальте составляет 60 мкг на 1 кг массы тела. Считают, что человек нуждается в кобальте только в виде цианокобаламина (витамин В 12). В некоторых странах соединения кобальта применяли в качестве пищевой добавки к пиву для стабилизации пены. Однако выяснилось, что такая добавка явилась причиной сердечных заболеваний у потребителей пива. Поэтому в настоящее время от использования соединений кобальта в виде пищевой добавки отказались.
^ 4 Влияние технологической обработки на минеральный состав пищевых продуктов
При переработке пищевого сырья, как правило, происходит снижение содержания минеральных веществ (кроме Na, добавляемого в виде пищевой соли). В растительных продуктах они теряются с отходами. Так, содержание ряда макро- и особенно микроэлементов при получении крупы и муки после обработки зерна снижается, так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне. Сравнительный анализ минерального состава в пшеничной муке высшего сорта и муки из цельносмолотого зерна приведен ниже (содержание элементов указано в мг/100 г продукта):


Например, в среднем, в зерне пшеницы и ржи зольных элементов содержится около 1,7%, в муке же в зависимости от сорта от 0,5 (в высшем сорте) до 1,5% (в обойной). При очистке овощей и картофеля теряется от 10 до 30% минеральных веществ. Если их подвергают тепловой кулинарной обработке, то в зависимости от технологии (варки, обжаривании, тушении) теряется еще от 5 до 30%.

Мясные, рыбные продукты и птица в основном теряют такие макроэлементы, как кальций и фосфор, при отделении мякоти от костей.

При тепловой кулинарной обработке (варке, жарении, тушении) мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ. Однако если обработку вести в присутствии костей, содержащих много кальция, то возможно увеличение содержания кальция в кулинарно обработанных мясных продуктах на 20%.

В технологическом процессе за счет недостаточно качественного оборудования может переходить в конечный продукт некоторое количество микроэлементов. Так, при изготовлении хлеба при тестоприготовлении в результате контакта теста с оборудованием содержание железа может увеличиваться на 30%. Этот процесс нежелательный, поскольку вместе с железом в продукт могут переходить и токсичные элементы, содержащиеся в виде примесей в металле. При хранении консервов в жестяных сборных (то есть спаянных) банках с некачественно выполненным припоем или при нарушении защитного лакового слоя в продукт могут переходить такие высокотоксичные элементы как свинец, кадмий, а также олово.

Следует учесть, что ряд металлов, таких как железо и медь, даже в небольших концентрациях могут вызвать нежелательное окисление продуктов. Их каталитические окислительные способности особенно ярко проявляются в отношении жиров и жировых продуктов. Так, например при концентрации железа выше 1,5 мг/кг и меди 0,4 мг/кг при длительном хранении сливочного масла и маргаринов эти металлы вызывают прогоркание продуктов. При хранении напитков в присутствии железа выше 5 мг/л и меди 1 мг/л при определенных условиях часто может наблюдаться помутнение напитков.
^ 5. Методы определения минеральных веществ
Для анализа минеральных веществ в основном используются физико-химические методы — оптические и электрохимические.

Практически все эти методы требуют особой подготовки проб для анализа, которая заключается в предварительной минерализации объекта исследования. Минерализацию можно проводить двумя способами: «сухим» и «мокрым». «Сухая» минерализация предполагает проведение при определенных условиях обугливания, сжигания и прокаливания исследуемого образца. «Мокрая» минерализация предусматривает еще и обработку объекта исследования концентрированными кислотами (чаще всего HNO 3 и H 2 SO 4).

  1. ^ Спектральные методы анализа.

Фотометрический анализ (молекулярная абсорбционная спектроскопия). Он используется для определения меди, железа, хрома, марганца, никеля и других элементов. Метод абсорбционной спектроскопии основан на поглощении молекулами вещества излучений в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях электромагнитного спектра. Анализ можно проводить спектрофотометрическим или фотоэлектроколориметрическим методами.

Фотоэлектроколориметрия — анализ, основанный на измерении поглощения окрашенными растворами монохроматического излучения видимой области спектра. Измерения проводят с помощью фотоэлектроколориметров, снабженных узкополосыми светофильтрами. Если исследуемое вещество не окрашено, его необходимо перевести в окрашенное соединение, проведя химическую реакцию с определенными реагентами (фотометрическую аналитическую реакцию).

Спектрофотометрия — метод анализа, основанный на измерении поглощения монохроматического излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Такие измерения проводят с помощью спектрофотометров, где в качестве монохроматизаторов используются диспергирующие призмы и дифракционные решетки.

Количественный анализ исследуемого иона обычно проводят методом градуировочного графика.

Эмиссионный спектральный анализ. Методы эмиссионного спектрального анализа основаны на измерении длины волны, интенсивности и других характеристик света, излучаемого атомами и ионами вещества в газообразном состоянии. Эмиссионный спектральный анализ позволяет определить элементарный состав неорганических и органических веществ.

Интенсивность спектральной линии определяется количеством возбужденных атомов в источнике возбуждения, которое зависит не только от концентрации элемента в пробе, но и от условий возбуждения. При стабильной работе источника возбуждения связь между интенсивностью спектральной линии и концентрацией элемента (если она достаточно мала) имеет линейный характер, т. е. в данном случае количественный анализ можно также проводить методом градуировочного графика.

Наибольшее применение в качестве источника возбуждения получили электрическая дуга, искра, пламя. Температура дуги достигает 5000 — 6000°С. В дуге удается получить спектр почти всех элементов. При искровом разряде развивается температура 7000 — 10000°С и происходит возбуждение всех элементов. Пламя дает достаточно яркий и стабильный спектр испускания. Метод анализа с использованием в качестве источника возбуждения пламени называют пламенно-эмиссионным анализом. Этим методом определяют свыше сорока элементов (щелочные и щелочноземельные, Сu 2 ,Мn 2 и др.).

^ Атомно-абсорбционная спектроскопия . Метод основан на способности свободных атомов элементов в газах пламени поглощать световую энергию при характерных для каждого элемента длинах волн.

В атомно-абсорбционной спектроскопии практически полностью исключена возможность наложения спектральных линий различных элементов, т. к. их число в спектре значительно меньше, чем в эмиссионной спектроскопии.

Уменьшение интенсивности резонансного излучения в условиях атомно-абсорбционной спектроскопии подчиняется экспоненциальному закону убывания интенсивности в зависимости от толщины слоя и концентрации вещества, аналогичному закону Бугера-Ламберта-Бера

Постоянство толщины светопоглощающего слоя (пламени) достигается с помощью горелок специальной конструкции. Методы атомно-абсорбционного спектрального анализа находят широкое применение для анализа практически любого технического или природного объекта, особенно в тех случаях, когда необходимо определить небольшие количества элементов.

Методики атомно-абсорбционного определения разработаны более чем для 70 элементов.

^ 2. Электрохимические методы анализа.

Метод основан на использовании ионоселективных электродов, мембрана которых проницаема для определенного типа ионов (отсюда, как правило, высокая селективность метода).

Количественное содержание определяемого иона проводится либо с помощью градуировочного графика, который строится в координатах Е — рС, либо методом добавок. Метод стандартных добавок рекомендуется использовать для определения ионов в сложных системах, содержащих высокие концентрации посторонних веществ.

Полярография. Метод переменно-токовой полярографии используют для определения токсичных элементов (ртуть, кадмий, свинец, медь, железо).

Метод основан на изучении вольтамперных кривых, полученных при электролизе электроокисляющегося или электровосстанавливающегося вещества. В качестве индикаторного электрода в полярографии чаще всего применяют ртутный капельный электрод, иногда твердые микроэлектроды — платиновый, графитовый. В качестве электрода сравнения используют либо ртуть, налитую на дно электролизера, либо насыщенный каломельный полуэлемент.

По мере увеличения напряжения наступает момент, когда все ионы, поступающие к электроду за счет диффузии, немедленно разряжаются и концентрация их в приэлектродном слое становится постоянной и практически равной нулю. Ток, протекающий в это время в цепи, называют предельным диффузионным током.

Количественный полярографический анализ основан на использовании прямой пропорциональной зависимости величины диффузионного тока от концентрации определяемого элемента.

Минеральные (зольные) элементы находятся в пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений. Они входят в состав многих органических

веществ различных классов — белков, жиров, гликозидов, ферментов и др. Обычно минеральные элементы определяют в золе после сжигания пищевых продуктов, так как точно определить, в состав каких веществ и в каком количестве входят эти элементы, довольно трудно.

Роль минеральных элементов в жизни человека, животных и растений огромна: все физиологические процессы в живых организмах протекают при участии этих элементов. Так, в организме человека и животных минеральные элементы участвуют в пластических процессах, формировании и построении тканей, в водном обмене, в поддержании осмотического давления крови и других жидкостей организма, в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме, входят в комплекс веществ, составляющих живую протоплазму клеток, в состав некоторых эндокринных желез и т. д.

Минеральный состав организмов с возрастом меняется; при старении наблюдается минерализация организмов. Так, новорожденные дети содержат около 34 г минеральных веществ на 1 кг массы тела, у взрослого человека содержание этих веществ повышается до 43 г и более.

В теле человека и животных обнаружено свыше 70 минеральных элементов. Многие ферментативные процессы, протекающие в различных тканях организма, требуют участия ряда минеральных элементов. Так, для превращения пировиноградной кислоты в уксусную или глюкозы во фруктозу либо фосфо глицерина в глюкозо-6-маннозо-6- и фруктозе-6-фосфат обязательно участие ионов магния. Ионы кальция тормозят развитие указанного процесса.

Минеральные вещества неравномерно распределены в тканях организма человека. В твердых тканях преобладают двухвалентные элементы: кальций (Са) и магний (Mg), а в мягких тканях — одновалентные: калий (К) и натрий (Na). В твердых тканях к тому же накапливается много фосфора (Р), главным образом в виде фосфорнокислых солей. При недостатке в пище минеральных веществ эти соединения выводятся из организма и нарушается нормальный обмен веществ.

Минеральные вещества, растворенные в плазме крови, межклеточной и других жидкостях организма, создают определенное осмотическое давление, которое зависит от молярной концентрации растворенных в жидкости веществ. Соли повышают осмотическое давление в большей

степени, чем неэлектролиты при той же молярной кон-цеятрации, так как соли диссоциируют с образованием ионов. Осмотическое давление зависит от суммарного количества недиссоциированных молекул и ионов. Осмотическое давление крови, лимфы и межклеточной жидкости организма человека и животных зависит главным образом от растворенной в них поваренной соли (NaCl).

Осмотическое давление в жидкостях организмов влияет на распределение в тканях воды и растворенных веществ. У высших животных осмотическое давление постоянно и составляет 7,5 — 9,0 атм. Поддержание постоянного осмотического давления обеспечивается деятельностью выделительных органов, главным образом почек и потовых желез.

Поступление в кровь минеральных солей приводит к поступлению в кровь межклеточной воды, и поэтому концентрация соли в крови снижается. Затем избыток воды и соли удаляется почками. Снижение в тканях воды, рефлекторно действуя на нервные центры, вызывает жажду.

Нормальная жизнедеятельность организма человека может протекать только при определенных свойствах межклеточной и межтканевой жидкостей. В этом постоянстве среды важную роль играет кислотно-щелочное равновесие, при котором реакция крови, лимфы и других жидкостей организма близка к нейтральной. Кислотно-щелочное равновесие поддерживается благодаря сложной системе регуляторов, объединяемых в единое целое центральной нервной системой. Такими регуляторами являются буферные системы крови, обмен кислорода и углекислоты, углекислых и хлористых солей, выделительные функции почек, легких, потовых желез и др.

В процессе сложного превращения в организме человека продуктов, богатых кальцием, магнием, натрием или калием, могут образовываться щелочные соединения. К источникам щелочеобразующих элементов следует отнести плоды, овощи, бобовые культуры, молоко и кисломолочные продукты.

Другие продукты, такие, как мясо, рыба, яйца, сыр, хлеб, крупа, макароны, в процессе превращения в организме человека дают кислые соединения.

Характер питания может оказывать влияние на сдвиги кислотно-щелочного равновесия в тканях организма человека. Кислотно-щелочное равновесие чаще сдвигается > сторону кислотности. В результате резкого сдвига

допускаемые максимальные нормы содержания золы, и при оценке таких продуктов в них определяют ее количество.

Обычно различают два понятия — «общая (сырая) зола» и «чистая зола». Под понятием «общая зола» подразумевают сумму минеральных элементов или их окислов, входящих в химическую структуру пищевых продуктов, а также внесенных в продукт при его производстве или «попавших случайно в качестве примесей. «Чистая зола» означает сумму минеральных элементов или их окислов без примесей.

Зольность продукта определяют сжиганием. Для этого навеску сначала осторожно сжигают, а затем прокаливают до постоянной массы. Повышенное против нормы количество золы указывает на загрязнение продукта песком, металлическими частицами, землей.

Для определения «чистой золы» полученную золу обрабатывают 10 % -ной соляной кислотой. При этом «чистая зола» растворяется в соляной кислоте, а остаток будет свидетельствовать о наличии в продукте посторонних неорганических примесей. Так, в том ато продукт ах при плохой промывке томатов перед переработкой или в картофельном крахмале при недостаточной промывке клубней содержится повышенное количество золы за счет посторонних минеральных примесей.

Кальций в организме человека находится в составе костной ткани и зубов — около 99 %. Остальная часть кальция входит в состав крови в форме ионов и в связанном с белками и другими соединениями состоянии.

Суточная потребность взрослого человека в кальции составляет 0,8-1,0 г. В повышенных количествах кальция нуждаются беременные и кормящие женщины, до 1,5-2 г в сутки, а также дети, в организме которых кальций усиленно используется на образование костей. Недостаток кальция вызывает в организме деформацию скелета, ломкость костей и атрофию мышц. Кальций характеризуется той особенностью, что даже при его недостатке в пище он продолжает выделяться из организма в значительных количествах.

В пищевых продуктах кальций встречается в форме хлористых фосфорнокислых, щавелевокислых солей, а также в соединении с жирными кислотами, белками и др.

Все соединения кальция, за исключением СаС!а трудно растворимы в воде, а поэтому плохо усваиваются

организмом человека. Нерастворимые соединения кальция частично переходят из продуктов в раствор в желудке под действием соляной кислоты желудочного сока. Усвояемость кальция пищевых продуктов организмом человека зависит в значительной степени от наличия в пище фосфатов, жиров, соединений магния и др. Так, усвояемость кальция наиболее высокая при соотношении в пище кальция и фосфора I ; 1,5 или 1: 2. Повышенное против указанных соотношений количество фосфора в пище приводит к резкому снижению усвояемости кальция. Неблагоприятное влияние на усвоение организмом человека кальция также оказывает избыток магния. Резко отрицательное влияние на усвояемость кальция оказывают соединения кальция с инозитфосфорной кислотой, которая содержится в значительных количествах в зерне злаковых и продуктах его переработки.

Очень важную роль в усвоении кальция играет витамин D, который содействует переходу солей кальция и фосфора из кишечника в кровь и отложению в костях в виде фосфорнокислого кальция.

Содержание кальция в некоторых пищевых продуктах следующее (мг%): в мясе тощем — 7; в яйцах — 54; в молоке — 118; в сыре — 930; в твороге — 140; в крупе овсяной — 65; в муке пшеничной — 15; в рисе — 9; в яблоках — 7; в апельсинах — 45; в орехах грецких -89; в свекле — 29; в капусте цветной — 89; в капусте белокочанной — 45; в моркови — 56; в картофеле — 14. Из приведенных данных видно, что наиболее важным источником кальция для человека являются молочные продукты. Кальций молочных продуктов, а также овощей и фруктов относится к легкоусвояемым соединениям.

Магния в теле человека в 30-35 раз меньше, чем кальция, но он имеет очень важное значение. Большая часть магния находится в костной ткани. Особая роль принадлежит магнию в хлорофиллоносных растениях, где он входит в состав молекулы хлорофилла. Как и кальций, магний образует труднорастворимые соединения. Особенно трудно усваивается магний в присутствии иона ЬО$.

Содержание магния в некоторых пищевых продуктах следующее (мг%): в фасоли — 139; в крупе овсяной — 133; в горохе — 107; в пшене — 87; в хлебе пшеничном — 30; в картофеле — 28; в моркови — 21; в капусте белоко-!анной — 12; в яблоках — 8; в лимонах — 7; в говядине — 15; в яйцах — 11; в молоке — 12. Следовательно, 2* 35магний содержится в наибольших количествах в зерно- , бобовых продуктах.

Потребность взрослого человека в магнии составляет 400 мг в сутки.

Натрий широко встречается в пищевых продуктах, особенно животного происхождения. Основным источником натрия для организма человека является NaCt (поваренная соль). Натрий играет важную роль в процессах внутриклеточного и межтканевого обменов. Около 90 % осмотического давления плазмы крови зависит от содержания в ней NaCI. Обычно в литре плазмы крови человека растворено 3,3 г натрия. NaC! играет также важную роль в регулировании водного обмена организма. Ионы натрия вызывают набухание коллоидов тканей и тем самым способствуют задержке в организме связанной воды. Из организма NaC! выделяется главным образом с мочой и потом. При усиленной работе и потреблении жидкостей человек теряет до 3-5 л пота, который на 99,5 % состоит из воды. В сухом веществе пота главную часть составляет NaGI.

Поваренная соль, поступающая в организм человека с пищей, пополняет расход NaCI в крови и используется для образования соляной кислоты желудочного сока, а также для синтеза панкреатической железой NaHCO3. Присутствием NaHCO3 объясняется щелочная реакция поджелудочного сока, что является необходимым для расщепления белков пищи ферментом трипсином.

Суточная потребность взрослого человека в натрии составляет 4-6 г, что соответствует 10-15 г поваренной соли. Обычные пищевые рационы населения содержат достаточные количества натрия, так как в пищу добавляется поваренная соль.

Калий постоянно и в значительных количествах присутствует в пищевых продуктах, особенно растительного происхождения, В золе растений содержание калия иногда более 50 % ее массы.

В организме человека калий участвует в ферментативных реакциях, образовании буферных систем, предотвращающих сдвиги реакции среды. Калий уменьшает

водоудерживающую способность белков, снижая их гидро-(Ьильность, и тем самым способствует выведению из организма воды, а также натрия. Поэтому калий может рассматриваться как некоторый физиологический антагонист натрия.

Суточная потребность взрослого человека в калии составляет 3-5 г.

Железо широко распространено в природе. Обычно почти все естественные пищевые продукты содержат железо, но в малых количествах.

В организмах человека и животных железо входит в состав важнейших органических соединений — гемоглобина крови, миоглобина, некоторых ферментов — ка-талазы, пероксидазы, цитохромоксидазы и др. В состав гемоглобина крови входит 2А, железа организма. Заметное количество железа находится в селезенке и печени. Железо обладает способностью накапливаться в организме. Гемоглобин в крови в процессе жизнедеятельности разрушается, а освобожденное при этом железо может вновь использоваться организмом для образования гемоглобина.

Железо, входящее в состав плодов и овощей, хорошо усваивается организмом человека, тогда как большая часть железа зерновых продуктов находится в неусвояемой для организма форме.

Суточная потребность взрослого человека з железе составляет 15 мг.

л л о р входит в состав естественных пищевых продуктов в небольших количествах. Продукты растительного происхождения содержат мало хлора, а животного происхождения — несколько больше. Так, содержание хлора в говядине составляет 76 мг%, в молоке- 106, в яйцах —

37106, в сыре — 880, в пшене — 19, в картофеле — 54, в яблоках — 5 мг%.

Содержание хлора значительно в крови и других жидкостях организма, а также в коже, легких, почках. Хлор в организме находится в ионизированном состоянии в виде анионов солей натрия, калия, кальция, магния, марганца. Соединения хлора пищевых продуктов хорошо растворимы и легко всасываются в кишечнике человека. Анионы хлора вместе с катионами натрия играют важную роль в создании и регулировании осмотического давления крови и других жидкостей организма. Соли хлора обеспечивают образование соляной кислоты слизистой оболочкой желудка.

Основную потребность в хлоре человек удовлетворяет за счет хлористого натрия, который добавляется в пищу в виде соли.

Общее количество хлористого натрия в теле человека обычно составляет 10-15 г, но при употреблении пищи, богатой солями хлора, содержание хлора в организме человека может достигать большего количества. Суточная потребность человека в хлоре составляет 5-7 г.

Сера в наибольших количествах содержится в продуктах из хлебных злаков, бобовых, молочных продуктах, мясе, рыбе и особенно в яйцах. Она входит в состав почти всех белков тела человека и особенно ее много в аминокислотах — цистине, метионине. Обмен серы в организме в основном представляет собой ее превращения в указанных аминокислотах. Она участвует также в образовании витамина Вг (тиамина), инсулина и некоторых других соединений. Много серы в протеиноидах опорных тканей, например в кератине волос, ногтях и т. д.

При окислении в организме соединений значительная часть серы выделяется с мочой в виде солей серной кислоты.

Суточная потребность взрослого человека в сере при умеренной работе составляет около 1 г.

Йод содержится в теле здорового человека массой 70 кг в количестве примерно 25 мг. Половина этого количества находится в щитовидной железе, а остальная часть — в мышечной и костной тканях и в крови. Йод неорганических соединений в щитовидной железе заменяется органическими соединениями — тироксином, ди-йодтироксином, трийодтироксином. Йод быстро усваивается щитовидной железой и через несколько часов после поступления в нее превращается в органические

соединения. Эти соединения стимулируют обменные процессы в организме. При поступлении в организм с пищей недостаточного количества йода нарушается деятельность щитовидной железы и развивается тяжелое заболевание, называемое эндемическим зобом.

Наибольшее количество йода содержится в растительных и животных продуктах приморских районов, где он сосредоточен в морской воде, воздухе и почве приморских районов. В растениях и организмах животных горных или отдаленных от морского побережья районов йода накапливается мало.

Содержание йода в зерновых продуктах, овощах, пресноводной рыбе не превышает 5-8 мкг на 100 г сырого продукта. Более высоким содержанием йода отличаются говядина, яйца, масло, фрукты. Морская капуста, морские рыбы и рыбий жир содержат наибольшее количество йода. В плодах фейхоа, произрастающих на Черноморском побережье Грузии, накапливается до 390 мкг йода на 100 г плодовой массы, что намного превышает содержание этого элемента в других плодах и овощах.

В районах, где в пищевых продуктах содержится недостаточное количество йода, к пищевой поваренной соли добавляют йодистый калий из расчета 25 г К1 на тонну поваренной соли. При нормальном питании человек потребляет с йодированной солью в сутки 200 мкг йода. Однако при хранении йодированной соли йод постепенно улетучивается, поэтому через 6 месяцев йодированную соль реализуют как обычную поваренную.

Суточная потребность человека в йоде составляет 100-260 мкг.

Фтор играет важную роль в пластических процессах при образовании костной ткани и зубной эмали. Наибольшее количество фтора сосредоточено в костях — 200- 490 мг/кг и зубах — 240-560 мг/кг.

Вода, по-видимому, является основным источником поступления фтора в организм человека, причем фтор Доды усваивается лучше, чем фтор пищевых продуктов. Содержание фтора в питьевой воде колеблется от 1 до 1.5- мг/л. Недостаток фтора в воде часто оказывает влия-

39нне на развитие заболевания зубов, известного под названием кариеса. Избыток же фтора в воде вызывает заболевание флюорозом, при котором нарушается нормальнее строение зубов, на эмали появляются пятна и увеличивается хрупкость зубов. От недостатка или избытка фтора особенно страдают дети.

Суточная потребность человека во фторе пока не установлена. Полагают, что оптимальное для здоровья количество фтора в питьевой воде должно быть 0,5- 1,2 мг/л.

Медь в животном организме наряду с железом играет важную роль в процессах кроветворения, стимулирует окислительные процессы и тем самым связана с обменом железа. Она входит в состав ферментов (лактазы, аскорбинатоксидазы, цитохромоксидазы и др.) в качестве металлокомпонента.

В растениях медь усиливает окислительные процессы, ускоряет рост и повышает урожайность многих сельскохозяйственных культур.

В тех небольших количествах, в которых медь содержится в естественных продуктах, она не приносит организму человека вреда. Но повышенные количества меди могут вызвать отравление. Так, одновременный прием 77-120 мг меди может вызвать тошноту, рвоту, а иногда и понос. Поэтому содержание меди в пищевых продуктах регламентируется действующими положениями Министерства здравоохранения СССР. На 1 кг продукта в зависимости от содержания в нем сухих веществ допускается от 5 до 30 мг меди. Так, в концентрированной томате-пасте содержание меди не должно превышать 30 мг/кг, в томате-пюре — 15-20, в овощных консервах — 10, в варенье и повидле — 10, во фруктовых компотах — 5 мг/кг.

Медь может попадать в пищевые продукты при их изготовлении — с медных частей аппаратуры, при обработке виноградников ядохимикатами, содержащими медь, и т. д.

Суточная потребность взрослого человека в меди составляет 2 мг.

Цинк содержится во всех тканях животных и растений. При недостатке цинка в организмах молодых жй-

вотных задерживается их рост, а при его недостатке в почве возникают заболевания многих растений, что нередко приводит к их гибели.

Цинк входит в состав ряда ферментов, и особенно важна его роль в молекуле фермента карбоангидразы, участвующей в связывании и выведении из животного организма углекислоты. Цинк необходим для нормальной функции гормонов гипофиза, надпочечников и поджелудочной железы. Он оказывает также влияние на жировой обмен, усиливая расщепление жиров и предупреждая ожирение печени.

Цинк в пищевых продуктах в повышенных количествах может служить причиной отравлений. Кислые и жировые продукты растворяют металлический цинк, и поэтому приготовление или хранение пищевых продуктов в цинковой аппаратуре или посуде недопустимо. Отравление цинком подобно отравлению медью, но более выражено и сопровождается жжением и болью во рту и желудке, рвотой, поносом и сердечной слабостью. Цинковая посуда допускается только для хранения холодной питьевой воды, так как в этом случае растворимость цинка ничтожно мала.

Суточная потребность взрослого человека в цинке составляет 10-15 мг. Повышенная потребность в цинке наблюдается в период роста и полового созревания. При нормальном питании человек получает достаточное количество цинка с пищевыми продуктами.

Свинец встречается в животных и растительных продуктах в очень малых количествах. Так, в яблоках, грушах, винограде, землянике содержание свинца составляет около 0,1 мг на 1 кг продукта, в молоке — 0,8, в мясе — 0,05, в осетрине — 0,06 мг на 1 кг.

Свинец является ядовитым для человека металлом, обладает способностью аккумулироваться в организме, главным образом в печени, и вызывать тяжелые хронические отравления.

При ежедневном употреблении с пищей 2-4 мг свинца через несколько месяцев могут обнаружиться признак:» свинцового отравления.

41Загрязнение пищи свинцом может быть от посуды, припоев, глазури, оборудования, а также от инсектицидов, содержащих свинец. Чаще всего свинцовые отравления возникают при хранении пищевых продуктов в кустарной глиняной посуде, недостаточно хорошо покрытой свинцовой глазурью.

Ввиду большой ядовитости содержание свинца в пищевых продуктах не допускается.

Олово в пищевых продуктах обнаруживается в незначительных количествах. Так, в печени быка и барана найдено 0,14 мг/кг олова, в почках — 0,003, в легких — 0,63, в мозгу — 0,019 мг/кг.

Олово не является таким ядовитым металлом, как свинец, цинк или медь, поэтому допускается в ограниченных количествах в аппаратуре пищевых предприятий, а также для лужения поверхности жести, из которой готовят консервные банки, предохраняя ее от коррозии. Однако нередко при длительном хранении консервов в жестяных банках происходит взаимодействие массы продукта с оловянным покрытием жести, вследствие чего образуются оловянные соли органических кислот. Этот процесс происходит особенно активно, когда в жестяной банке находятся продукты с повышенной кислотностью — плоды, рыбные и овощные консервы в томатном соусе и др. При длительном хранении содержание олова в консервах может значительно возрастать. Особенно быстро увеличивается содержание олова в продуктах, находящихся в открытых металлических банках, покрытых оловом.

Для усиления защиты жестяной консервной банки от коррозии на поверхность олова дополнительно наносят специальные кислотоустойчивые лаки или эмаль либо создают на поверхности жести тонкую пленку устойчивых окислов олова.

Марганец широко распространен в продуктах животного и растительного происхождения. Он принимает активное участие в образовании многих ферментов, формировании костей, процессах кроветворения и стимул и-* рует рост. В растениях марганец усиливает процесс фотосинтеза и образования аскорбиновой кислоты.

Растительные продукты в большинстве случаев богаче марганцем, чем животные. Так, содержание марганца в злаковых продуктах достигает 1-15 мг на 1 кг, в листо-

вых овощах — 10-20, в плодах — 0,5-1, в молоке — 0,02-0,03, в яйцах -0,1-0,2, в печени животных — 2,65-2,98 мг на 1 кг.

При недостатке в почве марганца растения заболевают и плохо развиваются, снижается урожай плодов, овощей и других культур. Добавка в почву микроудобрений, содержащих марганец, способствует повышению урожая.

Суточная потребность взрослого человека в марганце составляет 5-10 мг в сутки.

Радиоактивные изотопы присутствуют в организме человека, они непрерывно поступают и выводятся из организма. Существует равновесие между поступлением в организм радиоактивных соединений и выведением их из организма. Во всех пищевых продуктах содержатся радиоактивные изотопы калия (К40), углерода (С14), водорода (Н3), д также радия с продуктами его распада.

Наибольшая концентрация приходится на калий (К40). Изотопы участвуют в обмене веществ наряду с нерадиоактивными.

Полагают, что в течение ближайшего в геологическом отношении времени в интенсивности радиации на Земле не было больших изменений, поэтому в животном и растительном мире выработалась своего рода невосприимчивость к этим уровням радиации. Но к повышенным концентрациям живые организмы весьма чувствительны. Небольшие концентрации повышают рост живых организмов, большие — вызывают появление активных радикалов, вследствие чего происходит нарушение жизнедеятельности отдельных органов и тканей, а также всего организма в целом.

При атомных взрывах на поверхность Земли выпадают радиоактивные изотопы, которые загрязняют атмосферу, воду, почву и растения. Через пищу, атмосферу и воду радиоактивные изотопы попадают в организм человека.

Установлено, что при обработке излучениями радиоактивных изотопов пищевых продуктов увеличивается срок их хранения, задерживается прорастание картофеля. Но обычно у подвергшейся облучению пищи может появиться специфический запах и вкус и не исключено, что могут образоваться токсические вещества. Для определения безвредности таких продуктов требуются длительные опыты.

Какие химические элементы относятся к макроэлементам?

Какие функции выполняют минеральные вещества в организме человека?

Какова роль кальция в организме человека?

Какие химические элементы относят к микроэлементам и каковы их функции в организме человека?

Какую роль играет железо в организме человека и в каких пищевых продуктах оно содержится?

Какие последствия могут наблюдаться при дефиците иода в организме и какэтого можно избежать?

Какие виды технологической обработки сырья и пищевых продуктов способствуют потере минеральных веществ?

Приведите примеры взаимодействия некоторых микроэлементов и витаминов.

Какие методы определения содержания макро- и микроэлементов вы знаете?

Кукушкин лен размножается: зооспорами;
семенами при неблагоприятных условиях;
спорами; +
апланоспорами.

    Листья земляники:
    непарноперистосложные;
    тройчатосложные; +
    тройчатосложные, однолисточковые;
    сложные однолисточковые. Рабочие пчелы это:
    бесполые особи;
    самки с недоразвитыми органами размножения; +
    самцы с недоразвитыми органами размножения;
    самцы и самки с нормально развитыми половыми органами, но временно не размножающиеся. Пищеварение у коралловых полипов:
    только полостное;
    только внутриклеточное;
    полостное и внутриклеточное; +
    полостное, внутриклеточное и наружное. Крылоногие моллюски, обладающие способностью светиться в темноте, могут входить в состав:
    бентоса;
    нейстона;
    фитопланктона;
    зоопланктона. + Цикл развития мясной мухи впервые описал:
    Антон Левенгук;
    Франческо Реди; +
    Анри Фабр;
    Луи Пастер. У гусениц бабочек имеется:
    три пары грудных ножек;
    три пары грудных ножек и пять пар брюшных ложных ножек; +
    восемь пар ложных ножек;
    конечности отсутствуют. Кровеносная система у ланцетника:
    незамкнутая;
    замкнутая, имеется один круг кровообращения; +
    замкнутая, имеется два круга кровообращения;
    отсутствует. Выберите правильные суждения:

Человек и человекообразные обезьяны имеют одинаковые группы крови. Функции газообмена у листа возможна благодаря чечевичкам и гидатодам. У человека и других млекопитающих митохондриальный геном наследуется от матери. + У дрозофил появление в ряде поколений только самок может быть обусловлено наличием особых бактерий в яйцеклетках. + Свет под пологом верхнего лесного яруса от света на открытой местности отличается тем, что отношение красного света к зеленому выше. На семенной чешуе женской шишки сосны находятся 4 семязачатка. Микоплазмы – бактерии без клеточной стенки. + Макро- и микронуклеус инфузорий имеют одинаковый генетический код. Количество принесенного гемоглобином кислорода в тканях зависит от интенсивности протекающих в них процессов катаболизма. +

    Выберите правильные суждения:

Зона коры больших полушарий мозга, ответственная за кожно-мышечную чувствительность, расположена в затылочной части мозга. Гиногенез – разновидность партеногенеза. + Вхождение чужеродной ДНК в клетку не всегда для нее летально, особенно для эукариотической. + Все мышцы человека имеют мезодермальное происхождение. В норме слюны у человека выделяется меньше, чем желудочного сока. Гидропоника – способ выращивания растений на дистиллированной воде с добавлением питательных солей. + У водных растений устьица расположены на нижней стороне листа. Источником заражения человека бычьим цепнем служат его яйца. У веслоногого рачка циклопа есть только один фасеточный глаз. Головной мозг у позвоночных возникает из того же слоя клеток зародыша, что и эпидермис. + +У поджелудочной железы одни клетки вырабатывают пищеварительные ферменты, а другие – гормоны, оказывающее влияние на углеводный обмен в организме. + Физиологическим, называют раствор поваренной соли 9%-ной концентрации. Усики гороха и усики огурца — аналогичные органы. +

    У круглоротых пищеварительный тракт имеет:
    форму прямой трубки;
    печеночный вырост;
    пилорические выросты;
    спиральный клапан. + Из рыб отряда Осетровых не является проходным видом:
    белуга;
    севрюга;
    стерлядь; +
    осетр. Слюнные железы в ходе эволюции позвоночных впервые появляются у:
    двоякодышащих рыб;
    земноводных; +
    пресмыкающихся;
    млекопитающих. Из рыб отряда Тресковых живет и нерестится только в пресных водоемах:
    треска;
    пикша;
    налим; +
    минтай. Происхождение крыла птицы от свободной передней конечности свойственной четвероногим позвоночным наглядно иллюстрируется на примере птенцов:
    страуса;
    киви;
    гоацина; +
    пингвина. На аэродинамические свойства птицы в полете не влияют перья:
    маховые;
    пуховые; +
    рулевые;
    контурные. Среди птиц стереоскопическое зрение в наибольшей степени развито у видов:
    насекомоядных;
    зерноядных;
    плотоядных; +
    планктоноядных.

    Гликокаликс животных клеток образуют:
    белки и липиды;
    белки и нуклеотиды;
    белки и углеводы; +
    углеводы и нуклеотиды.

    Процесс, с помощью которого дизентерийная амеба поглощает эритроциты:
    осмос;
    пиноцитоз;
    фагоцитоз; +
    облегченная диффузия.

    Останки питекантропа впервые были обнаружены в:
    Южной Африке;
    Австралии;
    Центральной Азии;
    Юго-Восточной Азии. +

    Наиболее древним, из названных ископаемых предков человека, является:
    неандерталец;
    питекантроп;
    австралопитек; +
    кроманьонец.

    Органоиды, имеющиеся в клетках и прокариот и эукариот:
    эндоплазматическая сеть;
    митохондрии;
    лизосомы;
    рибосомы. +

    Основными компонентами хроматина ядра эукариот являются:
    ДНК и РНК;
    РНК и белки;
    ДНК и белки; +
    ДНК и липиды. Микротрубочки не обеспечивают :
    поддержание формы клетки;
    изменение формы клетки; +
    перемещение органелл;
    движение хромосом при делении клетки. Клеточные белки, предназначенные для секреции, сортируются и упаковываются в:
    лизосомах;
    эндосомах;
    эндоплазматическом ретикулуме;
    транс-сети Гольджи. +

    Местом расположения фермента АТФ-синтетазы в митохондриях является:
    матрикс;
    межмембранное пространство;
    наружная мембрана;
    внутренняя мембрана. +

    Окисление органических соединений до СО 2 в митохондриях происходит:
    в матриксе; +
    в межмембранном пространстве;
    на наружной мембране;
    на внутренней мембране.

    В состав антикодона входит:
    один нуклеотид;
    два нуклеотид;
    три нуклеотида; +
    четыре нуклеотида.

    Конечным акцептором электронов в процессе клеточного дыхания является:
    НАДН;
    вода;
    кислород; +
    АТФ.

    Свойство генетического кода, повышающее надежность хранения и передачи генетической информации:
    триплетность;
    универсальность;
    избыточность; +
    отсутствие «знаков препинания».

    Ионы магния входят в состав:
    гемоглобина;
    инсулина;
    хлорофилла; +
    тироксина. Молекулы РНК, способные проявлять каталитическую активность, называются:
    рибонуклеазами;
    рибосомами;
    рибозимами; +
    рибонуклеотидами. Макроэргическими называют соединения,:
    характеризующиеся наличием ковалентных связей с большой энергией;
    при разрушении определенных связей в которых освобождается большое количество свободной энергии; +
    синтез которых происходит с затратой большого количества энергии;
    которые при сжигании дают много тепла.

    В процессе фотосинтеза источником кислорода – побочного продукта является:
    рибулозобисфосфат;
    глюкоза;
    вода; +
    углекислый газ.

    Развитие нитрифицирующих бактерий приводит к:
    подкислению среды; +
    подщелочению среды;
    нейтрализации среды;
    не влияет на рН среды.

    Ацидофилин образуется в результате сбраживания молока:
    молочнокислыми бактериями; +
    дрожжами;
    смешанной культурой молочнокислых бактерий и дрожжей;
    смешанной культурой молочнокислых и пропионовокислых бактерий.

    Из названных заболеваний вызывается вирусом:
    холера;
    оспа; +
    чума;
    малярия.

    Из компонентов растительной клетки вирус табачной мозаики поражает:
    митохондрии;
    хлоропласты; +
    ядро;
    вакуоли.

    источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями: