Активно участвуют в биохимических процессах, обеспечивающих жизнедеятельность нашего организма.

Особенно они важны для осуществления передачи электрохимического сигнала в мышечных волокнах и нервных тканях.

Служат катализатором для биохимических реакций в организме и строительным материалом для скелета . В организме они не синтезируются, и их запасы невелики. Поэтому минеральные вещества должны регулярно поступать в организм вместе с пищей .

Их можно разделить на две группы: макроэлементы и микроэлементы. Суточная потребность в макроэлементах достаточно велика. Она измеряется миллиграммами и даже граммами. К таким веществам относятся кальций, железо, фосфор, хлорид натрия, магний, калий.

Микроэлементов организму ежедневно требуется на порядки меньше. Это цинк, марганец, йод , фтор. Все минеральные вещества в организме существуют в виде солей.

Кальций входит в состав костной и хрящевой ткани, там содержится до 98 процентов его запаса. Он же отвечает за нормальную проводимость в нервной и мышечной тканях. Соли кальция есть овощах и крупах. Но лучше всего кальций усваивается из молочных продуктов и яиц.

Человеку требуется около 900 миллиграммов кальция в день.

Калий обеспечивает нормальное функционирование сердечно-сосудистой системы. Для нормальной деятельности сердечной мышцы очень важно правильное соотношение калия и кальция в организме. При дисбалансе или отсутствии одного из элементов сердечная деятельность может нарушиться.

Суточная потребность в калии составляет 4 грамма . Больше всего его в картофеле, кабачках, кураге, изюме и черной смородине.

Фосфор входит в состав клеток организма. Особенно много его в костной и нервной тканях. Кроме того, он входит в состав аденозинтрифосфорной кислоты, которая участвует в сокращении мышц и в состав. Кроме того, фосфор активно участвует в углеводном, жировом и белковом обмене.

В сутки человеку требуется около 900 мг фосфора. Больше всего фосфора содержится в сыре, твороге, молоке, мясе, печени, рыбе и яйцах. Фосфор из продуктов животного происхождения усваивается лучше, чем из растительных: фасоли, гороха или зерновых.

Натрий , который содержится в поваренной соли , участвует в транспортировке веществ в клетки, а также помогает клеткам сохранять форму. Участвует в регуляции водного обмена, возбуждает аппетит.

Суточная потребность в поваренной соли составляет 10-15 г , в жарком климате она увеличивается, так как много соли теряется вместе с потом.

Магний непосредственно участвует в процессах обмена кальция и фосфора. Он находится в тканях и костях организма.

Усваивается в основном из продуктов растительного происхождения: зерновых, бобовых и картофеля. В сутки человеку надо около 400 миллиграммов магния.

Железо входит в состав гемоглобина — вещества, при помощи которого эритроциты транспортируют кислород к клеткам организма.

Каждый день в организм должно поступать около 15 миллиграммов железа. Это вещество есть в яичном желтке, мясе и птице, крупах, овощах и фруктах. Больше всего его в печени и черносливе. Из мясной пищи человеческий организм может усвоить четверть содержащегося там железа, а из овощей и круп — не более десяти процентов.

Фтор — один из элементов, которые формируют зубную эмаль . Его недостаток может приводить к заболеваниям зубов.

В сутки организму надо 2-3 миллиграмма фтора. Он есть в черном и зеленом чае, грецких орехах и морепродуктах .

Йод входит в состав гормонов щитовидной железы.

Достаточная доза этого вещества — 200 микрограммов . Много йода в морепродуктах, водорослях. В незначительных количествах он есть в овощах, молоке и сырых яйцах.

Медь участвует в кроветворении вместе с железом и витамином С, в синтезе некоторых ферментов и пигментов кожи, глаз и волос.

В сутки организму нужно около 2,5 миллиграммов меди. В больших количествах она содержится в говяжьей печени, хлебе, цельном зерне , морепродуктах, орехах и картофеле.

Цинк участвует в образовании более чем 80 ферментов и гормонов, способствует работе мышц.

Суточная потребность в цинке — около 15 миллиграммов . Больше всего цинка в мясе, птице, сырах, крупах, морепродуктах и грецких орехах .

Марганец способствует усвоению некоторых витаминов и минеральных веществ, участвует в регуляции углеводного и жирового обмена. При его участии выделяется инсулин — гормон поджелудочной железы.

Суточная доза этого элемента — от 2 до 10 миллиграммов . Марганец есть в крупах, орехах, овощах, фруктах и бобовых. Немало марганца в чае, какао и кофе.

Всего насчитывается около 30 разных микро- и макроэлементов, без которых нормальная работа всех систем организма может нарушиться. Весь набор этих полезных веществ можно получить, если включить в ежедневный рацион продукты самых разных категорий. Но, как правило, это очень трудно, поскольку калорийность пищи в таком случае существенно возрастет. К тому же многие продукты — сезонные, и не всегда есть в свободном доступе.

Минеральные вещества подразделяются на макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относятся: фосфор, кальций, калий, натрий, магний.

К микроэлементам относятся: фтор, кобальт, железо, марганец, а также медь, цинк и другие микроэлементы.

Ультрамикроэлементы - селен, золото, свинец, ртуть, радий и др.

Биологическая роль минеральных веществ в организме человека
1. Минеральные вещества в организме входят в комплекс веществ, составляющих живую протоплазму клеток, в которой основным веществом является белок.
2. Входят в состав всех межклеточных и межтканевых жидкостей.
3. Входят в состав опорных тканей, костей скелета, зубов.
4. Входят в состав некоторых эндокринных желез (йод - в состав щитовидной железы, цинк - в состав поджелудочной желез тканей половых желез).
5. Входят в состав сложных органических соединений (желе в состав гемоглобина, фосфор - в состав фосфатидов).
6. В виде ионов участвуют в передаче нервных импульсов.
7. Обеспечивают свертывание крови.

Одним из важнейших минеральных веществ является кальций .
Кальций - постоянная составная часть крови. Он участвует свертывании крови, входит в состав клеточных и тканевых жидкостей, клеточного ядра. Кальций играет важную роль в процесс роста и деятельности клеток. Он участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, в процессах передачи нервных импульсов. Особое значение имеет кальций для мышечного сокращения. Он контролирует активность ряда ферментов, участвует в формировании костей скелета - входит в состав опорных тканей, костей скелета, зубов.

Дефицит кальция приводит к нарушению вышеперечисленных функций, особенно к остеопорозу костей.

Содержится кальций в зеленом луке, петрушке, фасоли. Значительно меньше в яйцах, мясе, рыбе, овощах, фруктах, ягодах.

Фосфор
Фосфор участвует в процессах обмена углеводов, жиров и белков. Он входит в состав нуклеиновых кислот и ряда ферментов необходим для образования АТФ.

Суточная потребность организма в фосфоре составляет 1200 мг.

Фосфор содержится в яйцах, крупах (гречневая крупа, овсяная, пшено). Бобовые культуры, мясо, рыба, молоко, твердый сыр, хлеб также являются источником фосфора для организма.

Магний
Магний, наряду с калием, является основным внутриклеточным элементом. Он активизирует ферменты, регулирующие углеводный обмен. Стимулирует образование белков и регулирует хранение и высвобождение энергии в АТФ. Магний снижает возбуждение в нервных клетках и расслабляет сердечную мышцу. Он повышает двигательную активность кишечника, способствует выведению из организма шлаков и холестерина.

Суточная потребность - 400 мг в сутки.

Магний содержится : в неочищенном рисе, в фасоли, хлебе, бобах. Также его источником являются крупы, морепродукты, мясо. Магний содержится в молоке, а также в петрушке, укропе, салате, в урюке, абрикосах, изюме и бананах.

Микро - и ультрамикроэлементы
Железо необходимо для биосинтеза соединений, обеспечивавших дыхание, кроветворение, участвует в иммунологических и окислительно-восстановительных реакциях, входит в состав цитоплазмы, клеточных ядер и ряда ферментов.

Потребность : мужчины - 10-20 мг в сутки, женщины - 20-30 мг в сутки.

При дефиците железа развивается малокровие, нарушается газообмен, клеточное дыхание.

Железо содержится : в хлебе, бобах, сое, чечевице, мясе, рыбе, шпинате, кукурузе, моркови, яйцах.

Цинк . Недостаточное поступление этого микроэлемента в организме приводит к снижению аппетита, анемии, дефициту массы тела, снижению остроты зрения, выпадению волос, способствует возникновению аллергических заболеваний, дерматита, задержке полового развития у мальчиков.

Суточная потребность 12-50 мг.

Цинк содержится в хлебе, в мясе и внутренних органах животных, а также в яйцах, рыбе, крабах, устрицах, сырах. Он имеется: в сое, в чечевице, зеленом горошке, овсяных хлопьях, кукурузе, рисе, луке, чернике.

Селен . При дефиците селена снижается иммунитет, нарушается функция печени, повышается склонность к воспалительным заболеваниям, кардиопатии, атеросклерозу, болезням кожи, волос, ногтей, к развитию катаракты. Замедляется рост, нарушается репродуктивная функция.

Суточная потребность 200-100 мкг.

Селен содержится в хлебе, рисе, мясе говядины, курице, морской рыбе, сое, чечевице, семенах подсолнечника, чесноке, фисташках, кокосе, яйцах.

Медь . Дефицит меди отрицательно сказывается на кроветворении, всасывании железа, состоянии соединительной ткани, процессе миелинизации в нервной системе, усиливает предрасположенность к бронхиальной астме, аллергодерматозам, кардиопатиям, витилиго, нарушает менструальную функцию у женщин.

Суточная потребность составляет 1-2 мг.

Медь содержится в огурцах, печени, орехах, какао, шоколаде, мясе птицы, сырах, яйцах, грибах, рыбе, грецких орехах, петрушке, укропе, кинзе, печени говяжьей, свиной, в различном мясе.

Кобальт является составной частью витамина В12. Этот витамин необходим для ыстрого деления клеток, в кроветворных тканях костного мозга и нервных клеток, стимулирует эритропоэз.

При дефиците кобальта возникает анемия, нарушение менструального цикла у женщин, гиперпигментация.

Суточная потребность - 14-78 мкг.

Кобальт содержится в мясе, печени, фасоли, горохе, рыбе, морепродуктах, свекле, салате, петрушке, в черной смородине, красном перце, гречневой крупе, в пшене, яйцах.

Марганец играет важную роль в метаболизме клеток. Дефицит марганца приводит к нарушению углеводного обмена, гипохолестеринемии, задержке роста волос и ногтей, повышению судорожной готовности, аллергозам, дерматитам, нарушению образования хрящей и остеопорозу.

Суточная потребность 2-9 мг.

Марганец содержится в муке, хлебе, гречневой крупе, пшене, в бобовых, в свекле, петрушке, укропе, в малине, черной смородине, печени,почках.

Йод - участвует в образовании гормонов щитовидной железы принимает участие в окислении жиров, мобилизует защитные механизмы в организме.

Использование йодированной соли является основной профилактикой дефицита йода. Ее суточная потребность 5-10 г в сутки.

Йод содержится : в морепродуктах, яйцах, молоке, фасоли, сое, салате, в винограде.

Минеральные вещества в клетке находятся в виде солей в твердом состоянии, либо диссоциированны на ионы.
Неорганические ионы представлены катионами и анионами минеральных солей.

Пример:

Катионы: K + , Na + , Ca 2 + , Mg 2 + , NH 4 +

Анионы: Cl − , H 2 PO 4 − , HPO 4 2 − , HCO 3 − , NO 3 − , SO 4 − , PO 4 3 − , CO 3 2 −

Вместе с растворимыми органическими соединениями неорганические ионы обеспечивают стабильные показатели осмотического давления .

Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей ее среде - различна. Внутри клетки преобладают катионы K + и крупные отрицательные органические ионы, в околоклеточных жидкостях всегда больше ионов Na + и Cl − . В результате образуется разность потенциалов между содержимым клетки и окружающей ее средой, обеспечивающая такие важные процессы как раздражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.

Являясь компонентами буферных систем организма, ионы определяют их свойства - способность поддерживать рН на постоянном уровне (близко к нейтральной реакции), несмотря на то, что в процессе обмена веществ непрерывно образуются кислые и щелочные продукты.

Пример:

Анионы фосфорной кислоты (HPO 4 2 − и H 2 PO 4 −) создают фосфатную буферную систему млекопитающих, поддерживающую рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9 - 7,4.
Угольная кислота и ее анионы (H 2 CO 3 и CO 3 2 −) создают бикарбонатную буферную систему и поддерживают рН внеклеточной среды (плазмы крови) на уровне 7,4.

Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.).

Пример:

Ионы некоторых металлов (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов или активируют их.

Калий - обеспечивает функционирование клеточных мембран, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, влияет на активность и концентрацию магния.

Ионы Na + и K + способствуют проведению нервных импульсов и возбудимости клетки. Эти ионы входит также в состав натрий-калиевого насоса (активный транспорт) и создают трансмембранный потенциал клеток (обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны, что достигается за счет разности концентраций ионов Na + и K + : внутри клетки больше K + , снаружи больше Na +).

Ключевая роль в регуляции мышечного сокращения принадлежит ионам кальция (Ca 2 +). Миофибриллы обладают способностью взаимодействовать с АТФ и сокращаться лишь при наличии в среде определенных концентраций ионов кальция. Ионы кальция также необходимы для процесса свертывания крови.

Железо входит в состав гемоглобина крови.

Неорганические ионы, или минеральные вещества, выполняют в организме следующие функции:

1. Биоэлектрическая функция. Эта функция связана с воз­никновением разности потенциалов на клеточных мембранах. Градиент концентрации ионов по обе стороны мембраны создаёт в разных клетках потенциал порядка 60-80 мВ. Внутренняя сторона клеточной мембраны относительно наружной заряжена отрицательно. Электрический потен­циал мембраны тем выше, чем больше содержание белка и его иониза­ция (отрицательный заряд) внутри клетки и концентрация катионов вне клетки (диффузия ионов Na + и К + через мембрану внутрь клетки затруд­нена). Данная функция неорганических ионов используется для регуля­ции функций особенно возбудимых клеток (нервных, мышечных) и для проведения нервных импульсов.

2. Осмотическая функция используется для регуляции осмо­тического давления. Живая клетка подчиняется закону изоосмополярности: во всех средах организма, между которыми есть свободный обмен водой, устанавливается одинаковое осмотическое давление. Если число ионов в какой-то среде возрастает, то вслед за ними устремляется вода, пока не установится новое равновесие и новый уровень осмотического давления.

3. Структурная функция обусловлена комплексообразующими свойствами металлов. Ионы металлов взаимодействуют с анионными группами белков, нуклеиновых кислот и других макромолекул и тем са­мым обеспечивают наряду с другими факторами поддержание опреде­лённых конформаций этих молекул. Поскольку биологическая активность биополимеров зависит от их конформаций, то нормальное осуществление белками их функций, беспрепятственная реализация информации, зало­женной в нуклеиновых кислотах, образование надмолекулярных ком­плексов, формирование субклеточных структур и другие процессы не­мыслимы без участия катионов и анионов.

4. Регуляторная функция заключается в том, что ионы ме­таллов являются активаторами ферментов и тем самым регулируют ско­рость химических превращений в клетке. Это прямое регуляторное дей­ствие катионов. Косвенное заключается в том, что ионы металлов часто необходимы для действия другого регулятора, например, гормона. При­ведём несколько примеров. Формирование активной формы инсулина невозможно без ионов цинка. Третичная структура РНК в огромной сте­пени определяется ионной силой раствора, а такие катионы, как Сr 2+ , Ni 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ ,Mn 2+ и другие, непосредственно участвуют в формирова­нии спиральной структуры нуклеиновых кислот. Концентрация ионов Мg 2+ влияет на формирование такой надмолекулярной структуры, как рибосомы.

5. Транспортная функция проявляется в участии некоторых металлов (в составе металлопротеидов) в переносе электронов или про­стых молекул. Например, катионы железа и меди входят в состав цитохромов, являющихся переносчиками электронов в дыхательной цепи, а железо в составе гемоглобина связывает кислород и участвует в его пе­реносе.

6. Энергетическая функция связана с использованием фос­фат-анионов в образовании АТФ и АДФ (АТФ - основной носитель энер­гии в живых организмах).

7. Механическая функция. Например, катион Са +2 и фосфат-анион входят в состав гидроксилапатита и фосфата кальция костей и определяют их механическую прочность.

8. Синтетическая функция. Многие неорганические ионы ис­пользуются в синтезах сложных молекул. Например, ионы йода I¯ участ­вуют в синтезе йодтиронинов в клетках щитовидной железы; анион (SО 4) 2- - в синтезе эфиросерных соединений (при обезвреживании в ор­ганизме вредных органических спиртов и кислот). Важное значение в механизме защиты от токсического действия пероксида имеет селен. Он образует селеноцистеин - аналог цистеина, в котором вместо атомов серы атомы селена. Селеноцистеин является составной частью фермента глутатион-пероксидазы, катализирующей восстановление пероксида во­дорода глутатионом (трипептид - γ-глутамил-цистеинилглицин)

Важно отметить, что в известных пределах возможна взаимоза­меняемость некоторых ионов. При недостатке какого-то иона металла он может заменяться ионом другого металла, близким по физико-химическим свойствам и ионному радиусу. Например, ион натрия заме­щается ионом лития; ион кальция - ионом стронция; ион молибдена - ионом ванадия; ион железа - ионом кобальта; иногда ионы магния - ио­нами марганца.

Благодаря тому, что минеральные вещества активируют дейст­вие ферментов, они влияют на все стороны обмена веществ. Рассмотрим, в чём выражается зависимость обмена нуклеиновых кислот, белков, уг­леводов и липидов от наличия тех или иных неорганических ионов.

Минеральные вещества в зависимости от содержания в организме и пищевых продуктах подразделяются на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера. Из многих микроэлементов, которые содержатся в организме и продуктах в очень малых количествах, особенно необходимы для жизнедеятельности железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, стронций, кремний, селен, бор.

Кальций

Формирует костную ткань, участвует в процессах возбудимости нервной ткани, сократимости мышц и свертывании крови, уменьшает проницаемость сосудов. Он является необходимой составной частью ядра и мембран клеток, клеточных и тканевых жидкостей, влияет на кислотно-основное состояние организма, активирует ряд ферментов, имеет противовоспалительное действие и уменьшает явления аллергии .

Основными источниками кальция являются молоко и молочные продукты, яйца, гречневая и овсяная крупы, горох, зеленый лук, морковь, ставрида, сельдь, сазан, икра.

Фосфор

Фосфор и его соединения принимают участие во всех процессах жизнедеятельности, но особое значение они имеют в обмене веществ и функции нервной и мозговой ткани, мышц, печени, почек, в образовании костей и зубов (они содержат 85% фосфора организма), а также ферментов, гормонов.

Лучшими источниками фосфора являются все животные продукты, хотя много фосфора содержится в зерновых и бобовых продуктах (усваивается он хуже). Фосфор в пище распространен настолько широко, что дефицит его встречается очень редко, если только человек не питается длительно только фруктами и ягодами.

Магний

Участник более чем 300 реакций обмена веществ, а также костеобразования, выработки энергии, обмена глюкозы, аминокислот, жирных кислот, витаминов группы В . Он нормализует деятельность нервной системы и сердца, оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует двигательную функцию кишечника и желчеотделение.

Магнием богаты растительные продукты (отруби, сухофрукты, овсяная крупа, пшено, орехи, горох).

Калий

Играет большую роль в регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления, кислотно-основного состояния организма. Он необходим для нормальной деятельности мышц, в частности сердца, способствует выведению из организма воды и натрия.

Больше всего калия поступает в организм с растительными продуктами (картофелем, яблоками, гречей, абрикосами свежими и курагой).

Натрий и хлор

Поступают в организм в основном в виде натрия хлорида (поваренной соли). Натрий имеет большое значение во внутриклеточном и межтканевом обмене веществ, регуляции кислотно-основного состояния и осмотического давления в клетках, тканях и крови. Он способствует накоплению жидкости в организме, активизирует пищеварительные ферменты. Хлор участвует в регуляции осмотического давления и водного обмена, образовании соляной кислоты желудочного сока.

Железо

Необходимо для нормального кроветворения и тканевого дыхания. Оно входит в состав гемоглобина эритроцитов, доставляющего кислород к органам и тканям , миоглобина мышц, ферментов, обеспечивающих процессы дыхания клеток.

Основные источники железа - печень, почки, язык животных, крупа гречневая, фасоль, горох, черника , шоколад, пшено, яблоки, груши, айва, инжир, кизил, шпинат, орехи.

Йод

Участвует в образовании гормонов щитовидной железы. В районах, где имеется недостаток йода в почве, пищевых продуктах и воде, возникают йододефицитные заболевания, среди которых преобладает эндемический зоб. Йодом особенно богаты морская рыба и продукты моря (креветки, мидии, морская капуста и другие).

Фтор

Вместе с кальцием и фосфором участвует в построении костей и зубов и обеспечивает их твердость и крепость. Недостаток фтора в воде и пищевых продуктах способствует развитию кариеса зубов и снижению прочности костей. Фтора много в морской рыбе и продуктах моря, а также в чае.

Цинк

Входит в состав более 200 ферментов и участвует в самых различных реакциях обмена веществ, включая окисление . Цинк необходим для нормальной функции половых желез, кроветворения, костеобразования. Хорошо усвояемым цинком богаты мясо и внутренние органы животных, яйца, рыба. Фрукты, ягоды и овощи бедны цинком.

Медь

Участвует в кроветворении и тканевом дыхании. Хорошими источниками меди являются мясо, рыба, продукты моря, гречневая, овсяная и перловая крупы, орехи, картофель, абрикосы, груши, крыжовник.

Селен

Наряду с витаминами Е и С, а также каротиноидами, является антиоксидантом, предупреждающим перекисное окисление жиров и повреждение клеток. Селен положительно влияет на иммунную систему.

Много селена содержится в морской рыбе и продуктах моря (крабы, креветки и других), печени и мясе, яйцах, дрожжах. Во фруктах и овощах селена мало.

Хром

Совместно с гормоном инсулином регулирует обмен глюкозы. При сильной недостаточности хрома снижается выносливость организма к глюкозе с развитием диабетоподобного состояния, особенно при беременности. Дефицит хрома неблагоприятно отражается на обмене холестерина. Хорошие источники хрома - пивные дрожжи, проросшее зерно, хлеб из муки грубого помола, бобовые, печень, мясо, сыр. Во фруктах и овощах хрома мало.

Избыточное потребление сахара увеличивает потребность в хроме.