Фосфор поступает в организм с молочными продуктами, мясом, злаками. Суточная потребность в нем - 1,5 г. Вместе с кальцием содержится в костях и зубах, входит в состав макроэргических соединений (АТФ, креатинфосфат). Отложение фосфора в костях возможно только при наличии витамина D. При недостатке фосфора в организме наблюдается деминерализация костей.
2.2 Микроэлементы
Микроэлементы (железо, медь, кремний, селен, мышьяк, цинк, фтор, йод) нужны организму в крайне малых количествах (в микрограммах миллиграмма).
Железо поступает в организм с мясом, печенью, бобами, сухофруктами. Суточная потребность - 12-15 мг. Является составной частью гемоглобина крови и дыхательных ферментов. В организме человека содержится 3 г железа, из которого 2,5 г находится в эритроцитах как составная часть гемоглобина, остальные 0,5 г входят в состав клеток организма. Недостаток железа нарушает синтез гемоглобина и как следствие приводит к малокровию.
Йод поступает с питьевой водой, обогащенной им при протекании через горные породы или со столовой солью с добавлением йода. Суточная потребность - 0,03 мг. Участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. Недостаток йода в организме приводит к возникновению эндемического зоба - увеличению щитовидной железы. Избыток гормонов щитовидной железы приводит к истощению, нервозности, тремору, потере веса и повышенной потливости. Это связано с увеличением пероксидазной активности и вследствие этого с увеличением йодирования тиреоглобулинов. Избыток гормонов может быть следствием опухоли щитовидной железы. При лечение используют радиоактивные изотопы йода, легко усваивающиеся клетками щитовидной железы.
Фтор необходим для нормального роста, и его недостаток приводит к анемии. Большое внимание было уделено метаболизму фтора в связи с проблемой кариеса зубов, так как фтор предохраняет зубы от кариеса. Кариес зубов изучен достаточно подробно. Он начинается с образования на поверхности зуба пятна. Кислоты, вырабатываемые бактериями, растворяют под пятном зубную эмаль, но, как ни странно, не с её поверхности. Часто верхняя поверхность остаётся неповреждённой до тех пор, пока участки под ней не окажутся полностью разрушенными. Предполагается, что на этой стадии фторид - ион может облегчать образования аппатита. Таким образом совершается реминелизация начавшегося повреждения. Фтор используют для предотвращения разрушений зубной эмали. Можно вводить фториды в зубную пасту или же непосредственно обрабатывать ими зубы. Концентрация фтора, необходимая для предотвращения кариеса, составляет в питьевой воде около 1мг/л, но уровень потребления зависит не только от этого. Применение высоких концентраций фторидов (более8мг/л) может неблагоприятным образом повлиять на тонкие равновесные процессы образования костной ткани. Чрезмерное поглощение фторидов приводит к фторозу. Фтороз приводит к нарушениям в работе щитовидной железы, угнетению роста и поражению почек. Длительное воздействие фтора на организм прводит к минерализации тела. В итоге деформируются кости, которые даже могут срастись, и происходит кальцификация связок.
Цинк в среднем в организме находится около 3г, а суточное потребление 15мг. Дефицит цинка у человека выражается в потере аппетита, нарушении в скелете и оволосении, повреждении кожи, замедлении полового созревания. В нескольких случаях дефицит цинка привёл у людей к большим нарушениям в сенсорном аппарате, выражавшимся в извращение: вкуса и запаха. У этих пациентов симптомы анорексии и нарушение физиологических отравлений могут быть сняты добавками цинка в рацион. Важную роль цинк играет в заживлении ран. При дефиците цинка этот процесс идёт медленно в следствии снижения синтеза белка и коллагена. Из этого следует, что для улучшения заживления ран в рацион больным с дефицитом элемента следует добавлять цинк. Мы уделили большое внимание роли металлов. Однако необходимо учитывать, что некоторые неметаллы также являются совершенно необходимыми для функционирования организма.
Кремний является также необходимым микроэлементом. Это было подтверждено тщательным изучением питания крыс с использованием различных диет. Крысы заметно прибавили в весе при добавлении метасиликата натрия (Na2(SiO)3 *9H2O) в их рацион (50мг на 100г). Недостаток кремния приводит к нарушению структуры костей и соединительной ткани. Как выяснилось кремний присутствует в тех участках кости, где происходит активная кальцинация, например в кости образующих клетках, остеобластах. С возрастом концентрация кремния в клетках падает. О том, в каких процессах участвует кремний в живых системах, известно мало. Там он находится в виде кремневой кислоты и, наверное, участвует в реакциях сшивки углеродов. У человека богатейшим источником кремния оказалась гиалуроновая кислота пуповины. Она содержит 1,53мг свободного и 0,36мг связанного кремния на один грамм.
Недостаток селена вызывает гибель клеток мышц и приводит к мускульной, в частности сердечной, недостаточности. Биохимическое изучение этих состояний привело к открытию фермента глутатионпероксидазе, разрушающей пероксиды. Недостаток селена ведет к уменьшению концентрации этого фермента, что в свою очередь вызывает окисление липидов. Способность селена предохранять от отравления ртутью хорошо известна. Гораздо менее известен тот факт, что существует корреляция между высоким содержанием селена в рационе и низкой смертностью от рака. Селен входит в рацион человека в количестве 55 - 110мг в год, а концентрация селена в крови составляет 0,09 - 0,29мкг/см. При приёме внутрь селен концентрируется в печени и почках. Ещё один пример защитного действия селена от интоксикации лёгкими металлами является его способность предохранять от отравления соединениями кадмия. Оказалось, что как и в случае с ртутью, селен вынуждает эти токсические ионы связываться с ионными активными центрами, с теми, на которое их токсическое действие не влияет.
Несмотря на хорошо известные токсические действия мышьяка и его соединений, имеются достоверные данные согласно которым недостаток мышьяка приводит к понижению рождаемости и угнетению роста, а добавление в пищу арсенита натрия привело к увеличению скорости роста у человека.
Недостаток в организме меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительных тканях. Кроме того, считают, что дефицит меди служит одной из причин раковых заболеваний. В некоторых случаях поражение легких раком у людей пожилого возраста врачи связывают с возрастным понижением меди в организме. Многое известно и о транспорте меди в организме. Значительная часть меди находится в форме церулоплазмина. Содержание меди в организме варьируется от 100 до 150 мг с наибольшей концентрацией в стволе мозга. Большой расход меди ведёт к дефициту и неблагоприятен для человека. Прогрессирующие заболевание мозга у детей (синдром Менкеса) связано с дефицитом меди, так как при этом заболевание не хватает медьсодержащего фермента. Некоторые улучшения в состоянии этих больных было получено при введение меди. Избыточное количество меди в организме также неблагоприятно и ведет к развитию тяжелых заболеваний. При болезни Вильсона содержание меди увеличивается практически в 100 раз по сравнению с нормой. Медь обнаруживается во многих тканях, но особенно её много в печени, почках и мозге. Её можно увидеть на роговице в виде коричневых или зелёных кругов. В настоящие время установлено, что первоначально избыточные концентрации меди возникают в печени, затем в нервной системе, проявление расстройства этих органов наступают в том же порядке. Симптомы болезни Вильсона включают цирроз печен, нарушение координации, сильный тремор, прогрессирующие разрушение зубов. Степень выраженности симптомов зависит от количества содержание меди. Уменьшение клинической симптоматики может быть достигнуто использованием хелатирующих агентов, выводящих излишки запасов меди. Сам факт исчезновение симптомов после подобной терапии означает, что разрушение мозга является больше биологическим процессом, нежели структурным. Несмотря на генетически зависимую природу заболевания, отложение меди в тканях наблюдается не всегда. Медь откладывается в определённые медь протеины печени, при болезни Вильсона происходит нарушение в синтезе апоцерулоплазмина таким образом, что медь не может связываться с этими белками и начинает откладываться в других местах. Понятно, что это не может служить единственным объяснением, так как у ряда пациентов уровень церулоплазмина понижен незначительно. Кроме того, в больших количествах медь обнаруживается в печени новорождённых, причём 2% общего количества меди связано с белком. Через три месяца концентрация снижается до нормального уровня, с того времени печень способна синтезировать белок цирулоплазмин. Существует другая точка зрения на болезнь Вильсона: структура белка металлотеонина при болезни Вильсона нарушена, и это ведёт к повышенному связыванию ионов меди, что в свою очередь ведёт к нарушению запасов и транспорта меди в организме. У пациентов с болезнью Вильсона было продемонстрировано повышенное связывание меди металлотионеином. При лечение болезни Вильсона употребляют пищу, бедную медью, и применяют хелатирующие агенты, особенно пенисилламин. При многих других заболеваниях наблюдается увеличение меди сыворотки: так при инфекционном гепатите наблюдается увеличение сыворотки меди в 3 раза по сравнению с нормой - 350мкг/100мл. это связано с накоплением церулоплазмина. Повышение меди в крови встречается при таких заболеваниях, как лейкемия, лимфома, ревматоидный артрит, цирроз, нефрит. Высокий уровень меди может быть связан с различными явлениями, и обнаружение высоких концентраций меди сыворотки представляет диагностическую ценность только при одновременном рассмотрение с данными других исследований. Анализ концентрации ионов меди необходимо проводить для оценки эффективности лечения, так как уровень меди прямо пропорционален тяжести заболевания. Это положение верно при гепатитах и злокачественных заболеваниях.
Нарушение минерального обмена может приводить к заболеванию, при котором в почечных чашках, лоханках и мочеточниках образуются камни разной величины, структуры и химического состава (почечнокаменная болезнь - нефролитиаз). Оно может способствовать также образованию камней в желчном пузыре и желчных протоках (желчнокаменная болезнь).
Заключение
Неорганические соединения, которые составляют только 6% от общего веса человека, являются незаменимыми веществами, которые обеспечивают гомеостаз организма. Все химические элементы разделяются на макро-, микро- и ультрамікроелементи. Любое изменение содержания химических веществ как в сторону увеличения так и уменьшения ведет к нарушению обмена веществ.
Среди многочисленного ряда регуляций, свойственных высшим животным и человеку, больше всего точно работают те, которые обеспечивают постоянство минерального состава плазмы крови. Уже у прототипов животного мира на самих ранних этапах эволюции состоялась адаптация клеток и всех сложных внутриклеточных биохимических процессов, которые обеспечивают жизнь, к определенной пропорции ионов во внешним среде. Биологическая эволюция шла под непрерывным влиянием изменений неживой природы. Для одних существ она заключалась в перестройке клеточных процессов, которые выплывают за изменением солевого состава водной среды. В других же, что дали прогрессивное развитие отрасли животного мира, появились специальные физиологичные механизмы, которые позволяют хранить постоянство состава межклеточной жидкости и плазмы крови (такой называемой внутренней среды организма) и таким способом обеспечивать во внешним среде, которая изменяется, оптимальные условия для функционирования всех клеток тела, в первую очередь клеток мозга. Поскольку клетка отделена от внеклеточной жидкости мембраной, которая пронизывает белковые структуры -- поры, легко проникні для воды, но не для большинства других компонентов, то при наличии разницы концентраций веществ вода переходит в сектор с высшей концентрацией раствора за законами осмоса. Любое изменение объема клетки (разбухание при поступлении воды или сморщивания при ее потере) будет сопровождаться нарушениям биохимических внутриклеточных процессов.
Список использованной литературы
1. Зубков А.А. и Коцицкий Г.И. Внутренняя секреция. Физиология человека. М.: Медицина, 1972, стр. 296.
2. Косицкий Г.И. Физиология системы крови. Физиология человека. М.: Медицина, 1972, стр. 331.
3. Кукушкин Ю.Н. Химические элементы в организме человека Соросовский образовательный журнал, №5 1998, стр. 54 - 58.
4. МакОлифф К. Методы и достижения бионеорганической химии. М.: Мир, 1978.
5. Hаточин Ю. В. Клиническое значение нарушений осмотического и ионного гомеостаза, Тер. арх., т. 50, № 6, с. 3, 1978;
6. Рут Г. Кислотно-щелочное состояние и электролитный баланс, пер. с англ., М., 1978;
7. Семенов Н. В. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека, М., 1971;
8. Ходоров Б.И. Общая физиология возбудимых тканей Физиология человека. М.: Медицина, 1972, стр. 55.
9. Хьюз М. Неорганическая химия биологических процессов. М. Мир, 1983.
10. Эйхгорн Г. Неорганическая биохимия. М.: Мир, 1978.