Для чего нужны минеральные соли. Основные пищевые источники кобальта
Знать роль, функции витаминов, их классификацию и основные нарушения, возникающие при гипо- и авитаминозах.
Водно-солевой обмен - совокупность процессов распределения воды и минеральных веществ между вне- и внутриклеточным пространствами организма, а также между организмом и внешней средой. Распределение воды между водными пространствами организма зависит от осмотического давления жидкостей в этих пространствах, что во многом определяется их электролитным составом. От количественного и качественного состава минеральных веществ в жидкостях организма зависит протекание всех жизненно важных процессов.
Поддержание постоянства осмотического, объемного и ионного равновесия вне- и внутриклеточных жидкостей организма с помощью рефлекторных механизмов называется водно-электролитным гомеостазом. Изменение потребления воды и солей, избыточная потеря этих веществ сопровождаются изменением состава внутренней среды и воспринимаются соответствующими рецепторами. Синтез поступающей в ЦНС информации завершается тем, что к почке - основному эффекторному органу, регулирующему водно-солевое равновесие, поступают нервные или гуморальные стимулы, приспосабливающие ее работу к потребностям организма.
Функции воды:
1) обязательная составная часть протоплазмы клеток, тканей и органов; тело взрослого человека на 50-60% (40 – 45 л) состоит из воды;
2) хороший растворитель и переносчик минеральных и питательных веществ, продуктов обмена;
3) участие в реакциях обмена (гидролиз, набухание коллоидов, окисление белков, жиров, углеводов);
4) ослабление трения между соприкасающимися поверхностями в теле человека;
5) основной компонент водно-электролитного гомеостаза, входит в состав плазмы, лимфы и тканевой жидкости;
6) регуляция температуры тела;
7) обеспечение гибкости и эластичности тканей;
8) входит в состав пищеварительных соков (вместе с минеральными солями).
Суточная потребность взрослого человека в воде в состоянии покоя - 35-40 мл на килограмм массы тела. Это количество поступает в организм из следующих источников:
1) вода, потребляемая в виде питья (1-1,1 л) и вместе с пищей (1-1,1 л);
2) вода, которая образуется в результате химических превращений питательных веществ (0,3-0,35 л).
Основными органами, удаляющими воду из организма, являются почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почками за сутки удаляется 1-1,5 л воды, потовыми железами через кожу - 0,5 л, легкими выдыхается в виде паров 0,35 л (при учащении и углублении дыхания - до 0,8 л/сутки), через кишечник с калом - 100-150 мл воды.
Соотношение между количеством поступившей в организм и выведенной из него воды составляет водный баланс. Для нормальной жизнедеятельности организма важно, чтобы приход воды полностью покрывал расход, иначе в результате потери воды наступают серьезные нарушения жизнедеятельности. Потеря 10% воды приводит к состоянию дегидратации (обезвоживания), при потере 20% воды наступает смерть. При недостатке воды в организме наблюдается перемещение жидкости из клеток в межтканевое пространство, а затем - в сосудистое русло. Местные и общие нарушения водного обмена в тканях могут проявляться в форме отеков и водянки. Отек - накопление жидкости в тканях, водянка - скопление жидкости в полостях организма. Жидкость, скапливающуюся в тканях при отеках и в полостях при водянке, называют транссудатом.
Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей, котрые поступают в организм с пищевыми продуктами и водой, за исключением поваренной соли, которая специально добавляется к пище. Всего в организме животных и человека найдено 70 химических элементов, из которых 43 считают незаменимыми (эссенциальными; лат. essentia - сущность). Потребность организма в различных минеральных веществах неодинакова. Одни элементы (макроэлементы) вводятся в организм в значительном количестве (в граммах и десятых долях грамма в сутки):натрий, магний, калий, кальций, фосфор, хлор. Другие элементы - микроэлементы (железо, марганец, кобальт,цинк, фтор, йод) нужны организму в крайне малых количествах (в микрограммах миллиграмма).
Функции минеральных солей:
1) являются биологическими константами гомеостаза;
2) создают и поддерживают осмотическое давление в крови и осмотическое равновесие в тканях);3) поддерживают постоянство активной реакции крови (рН=7,36-7,42)4) участвуют в ферментативных реакциях;
5) участвуют в водно-солевом обмене;
6) ионы натрия, калия, кальция, хлора играют большую роль в процессах возбуждения и торможения, мышечного сокращения, свертывания крови;
7) являются составной частью костей (фосфор, кальций), гемоглобина (железо), гормона тироксина (йод), желудочного сока (соляная кислота);
8) являются составными компонентами всех пищеварительных соков.
1) Натрий поступает в организм в виде поваренной (столовой) соли (суточная потребность в ней для взрослого человека 10-15 г.), является единственной минеральной солью, которая добавляется к пище Участвует в поддержании осмотического равновесия и объема жидкости в организме, влияет на рост организма. Сoвместно с калием регулирует деятельность сердечной мышцы,изменяя ее возбудимость. Симптомы дефицита натрия: слабость, апатия, подергивание мышц, потеря свойства сократимости мышечной ткани.
2) Калий поступает в организм с овощами, мясом, фруктами. Суточная норма - 1 г. Вместе с натрием участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала (калиево-натриевый насос), поддерживает осмотическое давление внутриклеточной жидкости, стимулирует образование ацетилхолина. При недостатке наблюдается торможение rtpoцессов ассимиляции (анаболизма), слабость, сонливость, гипорефлексия (снижение рефлексов).
3) Хлор поступает в виде поваренной соли. Анионы хлора вместе с катионами натрия участвуют в создании осмотического давления плазмы крови и других жидкостей организма. Хлор входит также в состав соляной кислоты желудочного сока. Симптомов дефицита не обнаружено.
4) Кальций поступает с молочными продуктами, овощами (зелеными листьями). Содержится в костях вместе с фосфором и является одной из важнейших биологических констант крови. Содержание кальция в крови человека в норме 2,25-2,75 ммоль/л. Снижение кальция приводит к непроизвольным мышечным сокращениям (кальциевая тетания) и смерти вследствие остановки дыхания. Кальций необходим для свертывания крови. Суточная потребность - 0,8 г.
5) Фосфор поступает с молочными продуктами, мясом, злаками. Суточная потребность - 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.
6) Железо поступает с мясом, печенью, бобами, сухофруктами. Суточная потребность - 12-15 мг. Является составной частью гемоглобина крови и дыхательных ферментов. В организме содер-жится 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.
7) 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 (некоторые области Урала, Кавказа, Памира).
Витамины (лат. vita - жизнь + амины) - поступающие с пищей незаменимые вещества, необходимые для поддержания жизненных функций организма. Иззвестно более 50 витаминов.
Функции витаминов:
1) являются биологическими катализаторами и взаимодействуют с ферментами и гормонами;
2)являются коферментами, т.е. низкомолекулярными компонентами ферментов;
3) принимают участие в регуляции процесса обмена веществ в виде ингибиторов или активаторов;
4) участвуют в образовании гормонов и медиаторов;
5) снижают воспалительные явления и способствуют восстановлению поврежденной ткани;
6) способствуют росту, улучшению минерального обмена, сопротивляемости к инфекциям, предохраняют от малокровия, повышенной кровоточивости;
7) обеспечивают высокую работоспособность.
Заболевания, которые развиваются при отсутствии витаминов в пище, называются авитаминозами. Функциональные нарушения, возникающие при частичной недостаточности витаминов, - гиповитаминозы. Заболевания, вызываемые избыточным потреблением витаминов, - гипервитаминозы. Витамины обозначают буквами латинского алфавита, химическими и физиологическими названиями. По растворимости все витамины делят на 2 группы: водо- и жирорастворимые.
Водорастворимые витамины.
1) Витамин С - аскорбиновая кислота, антицинготный. Содержится в ягодах шиповника, черной смородины, лимонах. Суточная потребность - 50-100 мг. При отсутствии витамина С развивается цинга (скорбут): кровоточивость и разрыхление десен, выпадение зубов, кровоизлияния в мышцах и суставах. Костная ткань становится более пористой и хрупкой (могут быть переломы). Возникает общая слабость, вялость, истощение, пониженная сопротивляемость к инфекциям,
2) Витамин B1 - тиамин, антиневрин. Содержится в пивных дрожжах, печени, свинине, орехах, цельных зернаах хлебных злаков, в желтке яйца. Суточная потребность - 2-3 мг. При отсутствии витамина В1 развивается заболевание «бери-бери»: полиневрит, нарушение деятельности сердца и желудочно-кишечного тракта.
3) Витамин В2 - рибофлавин (лактофлавин), антисеборейный. Содержится в печени, почках, дрожжах. Суточная потребность - 2-3 мг. При авитаминозе у взрослых наблюдается нарушение обмена веществ,поражение глаз, слизистой облочки полости рта, губ, атрофия сосочков языка, себорея, дерматит, падение веса; у детей - задержка роста.
4) Витамин В3 - пантотеновая кислота, антидерматитный. Суточная потребность - 10 мг. При авитаминозе возникает слабость, быстрая утомляемость, головокружение, дерматиты, поражение слизистых оболочек,невриты.
5) Витамин В6 - пиридоксин, антидерматитный (адермин). Содержится в рисовых отрубях, бобах, дрожжах, почках, печени, мясе. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Суточная потребность - 2-3 мг. При авитаминозе наблюдается тошнота, слабость, дерматит у взрослых. У младенцев проявлением авитаминоза являются судороги (конвульсии).
6) Витамин В12 - цианокобаламин, антианемический. Содержится в печени рогатого скота и цыплят. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Суточная потребность - 2-3 мкг. Влияет на кроветворение и предохраняет от злокачественной ангемии Т. Аддисона-А. Бирмера.
7) Виатмин Вс - фолиевая кислота (фолацин), антианемический. Содержится в салате, шпинате, капусте, томатах, моркови, пшенице, печени, мясе, яйцах. Синтезируется в толстом кишечнике микрофлорой. Суточная потребность - 3 мг. Влияет на синтез нуклеиновых кислот, кроветворение и предохраняет от мегалобластной анемии.
8) Витамин Р - рутин (цитрин), капилляроукрепляющий витамин. Содержится в лимонах, гречневой крупе, черной смородине, черноплодной рябине, плодах шиповника. Суточная потребность - 50 мг. Уменьшает проницаемость и ломкость капилляров, усиливает действие витамина С и способствует накоплению его в организме.
9) Витамин В5 (РР) - никотиновая кислота (никотинамид, ниацин), противопеллагрический. Содержится в дрожжах, свежих овощах, мясе. Суточная потребность - 15 мг. Синтезируется в толстом кишечнике из аминокислоты триптофана. Предохраняет от пеллагры: дерматита, диареи (поноса), деменции (нарушения психики).
Жирорастворимые витамины.
1) Витамин А - ретинол, противоксерофтальмический. Содержиится в рыбьем жире, печени трески и палтуса. Суточная потребность - 1,5 мг. Способствует росту и предохраняет от куриной, или ночной, слепоты (гемералопии), сухости роговицы глаза (ксерофтальмии), размягчения и некроза роговицы (кератомаляции). Предшественником витамина А является каротин, содержащийся в растениях: моркови, абрикосах, листьях петрушки.
2) Витамин D - кальциферол, противорахитический. Содержится в коровььем масле, желтке яйца, рыбьем жире. Суточная потребность - 5-10 мкг, для детей грудного возраста - 10-25 мкг. Регулирует обмен кальция и фосфора в организме и предохраняет от рахита. Предшественником витамина D в организме является 7-дегидро-холестерин, который под действием ультрафиолетовых лучей в тканях (в коже) превращается в витамин D.
3). Витамин Е - токоферол, противостерильный витамин. Содержится в салате, петрушке, растительном масле, овсяной муке, кукурузе. Суточная потребность - 10-15 мг. Обеспечивает функцию размножения, нормальное протекание беременности. При его отсутсттвии происходит дегенерация мышц, развиваются мышечная слабость и костная атрофия.
4). Витамин К - викасол (филлохинон), антигеморрагический витамин. Содержится в листьях шпината, салата, капусты, крапивы, в томатах, ягодах рябины, в печени. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Для всасывания необходима желчьь. Суточная потребность - 0,2-0,3 мг. Усиливает биосинтез протромбина в печени и способствует свертыванию крови.
5). Витамин F - комплекс ненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой) необходим для нормального жирового обмена в организме. Суточная потребность -10-12 г.
Активная роль минеральных солей в обменных процессах организма и регуляции его функций не оставляет сомнений в их необходимости. Эндогенный синтез их невозможен, ввиду чего они стоят особняком относительно других веществ подобной функциональности, например, гормонов и даже витаминов.
Управление жизненно важными процессами организма человека осуществляется путем поддержания кислотно-щелочного баланса, определенной концентрации тех или иных минеральных солей, взаимного соотношения их количества. Эти показатели влияют на активность и выработку гормонов, ферментов, определяют течение биохимических реакций.
Человеческое тело получает и использует практически все известные таблице Менделеева элементы, однако значение и функции большинства из них пока неизвестны. Принято разделение микроэлементов на две группы в зависимости от уровня их востребованности:
- микроэлементы;
- макроэлементы.
Все минеральные соли постоянно выводятся из организма, в той же мере они должны восполняться с пищей, иначе проблемы со здоровьем неизбежны.
Поваренная соль
Наиболее известная из минеральных солей, играющая важную роль на каждом столе, без присутствия ее не обходится практически ни одно блюдо. Химически представляет собой хлорид натрия.
Хлор участвует в образовании соляной кислоты, необходимой для пищеварения, защиты от глистной инвазии и являющейся составной частью желудочного сока. Недостаток хлора крайне негативно влияет на процесс переваривания пищи, провоцирует развитие мочевого отравления крови.
Натрий – крайне важный элемент, осуществляет регуляцию количества воды в организме, влияет на функционирование нервной системы человека. Удерживает в клетках тканей и кровеносной системе магний и известь. Играет ключевую роль в регуляции обмена минеральных солей и воды в организме, являясь основным внеклеточным катионом.
Калий
Калий вместе с натрием определяет функцию головного мозга, способствует его питанию глюкозой, поддерживает возбудимость мышечной и нервной тканей. Без калия невозможно сосредоточиться, мозг оказывается неспособен приняться за работу.
Необходимо влияние солей калия на переваривание крахмала, липидов, они участвуют в формировании мышц, обеспечивая их силу и крепость. Также он оказывает влияние на обмен минеральных солей и воды в организме, будучи основным внутриклеточным катионом.
Магний
Значение магния для человека и всех видов обмена веществ крайне велико. Помимо этого, он обеспечивает проводимость волокон нервных клеток, осуществляет регуляцию ширины просвета сосудов кровеносной системы, участвует в работе кишечника. Является протектором для клеток, укрепляя их мембраны и минимизируя последствия стрессовых воздействий. Соли магния обеспечивают прочность скелета и зубов, стимулируют выделение желчи.
Недостаток солей магния приводит к повышенной раздражительности, нарушениям таких функций высшей нервной деятельности, как память, внимание, расстройствам работы всех органов и их систем. Излишки магния организм эффективно выводит посредством кожи, кишечника и почек.
Марганец
Соли марганца предохраняют печень человека от ожирения, способствуют снижению уровня холестерина, принимают активное участие в обмене углеводов и жиров. Известно также их положительное влияние на функции нервной системы, выносливость мышц, процесс кроветворения, развитие костей. Марганец повышает свертываемость крови, помогает усвоению витамина B1.
Кальций
В первую очередь кальций необходим для формирования и развития костной ткани. Благодаря этому элементу происходит стабилизация мембран нервных клеток, а правильное количество его по отношению к калию обеспечивает нормальную деятельность сердца. Способствует он также усвоению фосфора, протеинов, а соли кальция в составе крови оказывают влияние на ее свертываемость.
Железо
Общеизвестна роль железа для процессов клеточного дыхания, поскольку он является составной частью гемоглобина и миоглобина мышц. Недостаток железа служит причиной кислородного голодания, последствия которого ударяют по всему организму. Особенно уязвим к этому фактору оказывается мозг, мигом теряющий работоспособность. Усвоение солей железа повышается с помощью аскорбиновой, лимонной кислоты, падает вследствие болезней пищеварительного тракта.
Медь
Соли меди работают в тесной связке с железом и аскорбиновой кислотой, участвуя в процессах кроветворения, клеточного дыхания. Даже при достаточном количестве железа дефицит меди приводит к малокровию и кислородному голоданию. Качество протекания процессов кроветворения и психическое здоровье человека также зависят от этого элемента.
Недостаток фосфора при обеспечении сбалансированного питания практически исключается. Однако следует учитывать, что излишек его неблагоприятно сказывается на количестве солей кальция и снабжении ими организма. В его сфере ответственности находятся процессы производства энергии и тепла из питательных веществ.
Формирование костной и нервной систем без фосфора и его солей невозможно, он также необходим для поддержания адекватной функции почек, печени, сердца, синтеза гормонов.
Фтор
Фтор является частью зубной эмали и костей и способствует сохранению их здоровья. Достаточное количество его солей в рационе беременной женщины уменьшает риск развития кариеса зубов ее ребенка в будущем. Велика их роль в процессах регенерации кожи, заживления ран, они улучшают усвоение железа организмом, помогают работе щитовидной железы.
Йод
Основная роль йода – его участие в работе щитовидной железы и синтезе ее гормонов. Некоторая часть йода находится в крови, яичниках и мышцах. Он укрепляет иммунную систему человека, участвует в развитии организма, помогает регулировать температуру тела.
Построение ногтей, кожных покровов и волос, нервной и мышечной тканей невозможно без солей кремния. Он также имеет большое значение для развития костной ткани и формирования хрящей, поддержания эластичности сосудистых стенок. Недостаток его создает риск развития сахарного диабета и атеросклероза.
Хром
Хром выполняет функцию регулятора инсулина, контролирует активность ферментной системы, занятой в обмене глюкозы, синтезе белков и жирных кислот. Недостаточное его количество может легко привести к диабету, а также является фактором риска в отношении развития инсульта.
Кобальт
Участие кобальта в процессах обеспечения поступления в мозг кислорода обязывает сделать на нем особый акцент. В организме представлен в двух формах: связанная, в составе витамина B12, именно в этом виде он и исполняет свою роль в синтезе эритроцитов; витаминонезависимая.
Цинк
Цинк обеспечивает протекание липидного и белкового обмена, является частью около 150 биологически активных веществ, вырабатываемых организмом. Крайне важен он для благополучного развития детей, поскольку участвует в формировании связей между клетками мозга, обеспечивает благополучное функционирование нервной системы. Также соли цинка задействованы в эритропоэзе, нормализуют функции эндокринных желез.
Сера
Сера присутствует практически везде в организме, во всех его тканях и моче. Недостаток серы способствует развитию раздражительности, нарушению функциональности нервной системы, развитию опухолей, кожных заболеваний.
При участии воды и минеральных солей происходят важнейшие физико-химические процессы, совершающиеся в организме. Так, концентрацией минеральных солей, растворенных в воде, обусловлена величина осмотического давления крови и тканевой жидкости, сохранение которого на постоянном уровне является необходимым условием нормальной жизнедеятельности. Неорганические вещества имеют также значение в поддержании кислотно-щелочного равновесия и в сохранении относительного постоянства активной реакции крови и тканей. Далее, минеральные соли и вода участвуют в явлениях диффузии и осмоса, которые играют роль в процессах всасывания и выделения.
Минеральные соли и вода, кроме того, способствуют сохранению коллоидального состояния живой протоплазмы. Изменение количества воды в организме и сдвиги в солевом составе жидкостей тела и тканевых структур влекут за собой нарушение устойчивости коллоидов, следствием чего могут быть необратимые нарушения и гибель отдельных клеток или организма в целом.
Лишение организма воды и минеральных солей вызывает тяжелые нарушения и смерть. У человека лишение воды может привести к смерти уже через несколько дней. Этот факт следует сопоставить с тем, что при полном голодании и неограниченном поступлении воды возможно сохранение жизни человека даже в течение 40-45 дней. При полном голодании потеря веса может достигать 40%, между тем как при лишении воды потеря даже 10% веса тела сопровождается тяжелыми нарушениями, а потеря 20-22% веса тела влечет за собой смерть.
Важная роль минеральных солей установлена прямыми наблюдениями. Так, при
полном лишении животных минеральных солей, т. е. при минеральном голодании,
несмотря на достаточное поступление в организм всех остальных питательных
веществ и воды, наблюдались потеря аппетита, отказ от еды, исхудание и
гибель.
Необходимость постоянного ноступлепня минеральных солей и воды
объясняется тем, что организм постоянно теряет некоторые их количества с мочой,
потом и калом.
Физиологическая роль разных электролитов различна и многообразна. Так, ионы кальция и фосфора необходимы для построения костной ткани. Ионы кальция имеют значение для осуществления связи возбуждения с сокращением мышцы; ионы натрия и калия необходимы для возникновения биоэлектрических потенциалов. Ионы фосфора в виде остатка фосфорной кислоты входят в состав богатых энергией соединений (аденозинтрифосфорной, креатинфосфорной кислот и др.), а также в состав фосфатидов и фосфопротеинов, имеющих важное значение в функциях нервной ткани и в обмене веществ.
Некоторые химические элементы, входящие в состав организма в очень незначительных количествах (поэтому их называют микроэлементами), как, например, йод, цинк, железо, кобальт, участвуют в синтезе сложных органических соединений, имеющих большое функциональное значениe.
Йод (общее содержание его в организме взрослого человека равняется примерно 0,03 г) необходим дли синтеза гормона щитовидной железы - тироксина. Чрезвычайно важную роль играет железо, количество которого в организме не превышает 3-5 г. Железо участвует в окислительных процессах и транспорте кислорода кровью. Цинк входит в состав фермента и имеет значение образования гормона инсулина. Кобальт входит в состав витамина В12 необходимого для кроветворения.
Все превращения веществ в организме совершаются в водной среде. Вода растворяет пищевые вещества, поступившие в организм. Вместе с минеральными веществами она принимает участие в построении клеток и во многих реакциях обмена.
Вода участвует в регуляции температуры тела; испаряясь, охлаждает тело, предохраняя его от перегрева; транспортирует растворенные вещества.
Вода и минеральные соли создают в основном внутреннюю среду организма, являясь основной составной частью плазмы крови, лимфы и тканевой жидкости. Они участвуют в поддержании осмотического давления и реакции плазмы крови и тканевой жидкости. Некоторые соли, растворенные в жидкой части крови, участвуют в переносе газов кровью.
Вода и минеральные соли входят в состав пищеварительных соков, что во многом определяет их значение для процессов пищеварения. И хотя ни вода, ни минеральные соли не являются источниками энергии в организме, поступление их в организм и выведение оттуда являются обязательным условием его нормальной деятельности.
Потеря организмом воды приводит к очень тяжелым нарушениям. Например, при расстройстве пищеварения у грудных детей самым опасным является обезвоживание организма, что влечет за собой судороги, потерю сознания и т. д. Именно резкое обезвоживание организма вследствие потери жидкости служит причиной столь тяжелого течения такого инфекционного заболевания, как холера. Лишение воды на несколько дней смертельно для человека.
Обмен воды
Пополнение тела водой происходит постоянно за счет всасывания ее из пищеварительного тракта. Человеку нужно в сутки 2-2,5 л воды при нормальном пищевом режиме и нормальной температуре окружающей среды. Это количество воды поступает из следующих источников: а) воды, потребляемой при питье (около 1 л); б) воды, содержащейся в пище (около 1 л); в) воды, которая образуется в организме при обмене белков, жиров и углеводов (300-350 мл).
Основные органы, удаляющие воду из организма, - почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почки за сутки из организма удаляют 1,2-1,5 л воды в составе мочи. Потовые железы через кожу в виде пота удаляют 500-700 мл воды в сутки. При нормальной температуре и влажности воздуха на 1 см2 кожного покрова каждые 10 мин выделяется около 1 мг воды. В пустынях Аравийского полуострова, однако, человек ежедневно теряет с потом около 10 л воды. При интенсивной работе в виде пота выделяется также много жидкости: например, за два тайма напряженного футбольного матча футболист теряет около 4 л воды.
Легкие в виде водяных паров выводят 350 мл воды. Это количество резко возрастает при углублении и учащении дыхания, и за сутки тогда может выделиться 700-800 мл воды.
Через кишечник с калом выводится в сутки 100-150 мл воды. При расстройстве деятельности кишечника с калом может выводиться большое количество воды (при поносе), что может привести к обеднению организма водой. Для нормальной деятельности организма важно, чтобы поступление воды полностью покрывало ее расход.
Отношение количества потребленной воды к количеству выделенной составляет водный баланс .
Если воды из организма выводится больше, чем поступает в него, то возникает чувство жажды . В результате жажды человек пьет воду до восстановления нормального водного баланса.
Обмен солей
При исключении из пищевого рациона животных минеральных веществ наступают тяжелые расстройства в организме и даже смерть. С наличием минеральных веществ связано явление возбудимости - одного из основных свойств живого. Рост и развитие костей, нервных элементов, мышц зависят от содержания минеральных веществ; они определяют реакцию крови (рН), способствуют нормальной деятельности сердца и нервной системы, используются для образования гемоглобина (железо), соляной кислоты желудочного сока (хлор).
Минеральные соли создают столь необходимое для жизнедеятельности клеток определенное осмотическое давление.
При смешанном питании взрослый человек получает все необходимые ему минеральные вещества в достаточном количестве. Только поваренную соль добавляют к пище человека при ее кулинарной обработке. Растущий детский организм особенно нуждается в дополнительном поступлении многих минеральных веществ.
Организм постоянно теряет некоторое количество минеральных солей в составе мочи, пота и кала. Поэтому минеральные соли, так же как и вода, должны постоянно поступать в организм. Содержание отдельных элементов в теле человека неодинаково (табл. 13).
Регуляция водно-солевого обмена
Постоянство осмотического давления внутренней среды организма, определяемое содержанием воды и солей, регулируется организмом.
При недостатке воды в организме повышается осмотическое давление тканевой жидкости. Это приводит к раздражению расположенных в тканях особых рецепторов - осморецепторов . Импульсы от них по специальным нервам направляются в головной мозг к центру регуляции водно-солевого обмена. Оттуда возбуждение направляется к железе внутренней секреции - гипофизу, который выделяет в кровь специальный гормон, вызывающий задержку мочеотделения. Уменьшение выделения воды с мочой восстанавливает нарушенное равновесие.
Этот пример наглядно показывает взаимодействие нервных и гуморальных механизмов регуляции физиологических функций. Рефлекс начинается нервным путем с осморецепторов, а затем включается гуморальный механизм - поступление в кровь специального гормона.
Центр регуляции водно-солевого обмена контролирует все пути транспорта воды в организме: выделение ее с мочой, потом и через легкие, перераспределение между органами тела, всасывание из пищеварительного тракта, секрецию, а также потребление воды. Особенно важными в этом отношении оказываются некоторые участки промежуточного мозга. Если животному в эти участки ввести электроды, а затем через них начать раздражать мозг электрическим током, то животные начинают жадно пить воду. При этом количество выпитой воды может превышать 40% массы тела. В результате появляются признаки водного отравления, связанные с понижением осмотического давления плазмы крови и тканевой жидкости. В естественных условиях эти центры промежуточного мозга находятся под контролирующим влиянием коры больших полушарий головного мозга.
Механизм регуляции водного баланса очень важен в практической жизни. В случаях, когда воду приходится экономить, пить ее ни в коем случае не следует залпом, а обязательно очень маленькими глотками. Вы почувствуете, что напились, хотя воды выпили немного. Знание особенностей регуляции водно-солевого обмена важно еще в одном случае. В жаркую погоду обычно очень хочется пить, и, сколько бы вы ни выпили воды, пить все равно хочется. Но стоит сознательно потерпеть немного, несмотря на чувство жажды, и она проходит. Именно поэтому не следует много пить на жаре, в походе и т. д. Правильная тактика здесь такая: зная, что предстоит трудный поход или длительное пребывание на солнце, лучше заранее выпить воды "про запас", в момент, когда пить еще не хочется. В этом случае потом не возникает такое сильное чувство жажды, как если бы вы начали пить на жаре.
Еще два практических совета. Перед отправлением в поход надо выпить минеральной или подсоленной воды или съесть немного умеренно соленой пищи - брынзы, соленого сыра и т. д. - и хорошо запить ее водой. Дело в том, что с потом теряется много солей, а это приводит к нарастанию утомления, мышечной слабости и т. д. Необходимо знать также, что на жаре нередко возникает "ложная жажда": пить хочется не потому, что в организме мало жидкости, а из-за пересыхания слизистой оболочки полости рта. В этом случае достаточно просто пополоскать рот водой.
Минеральные соли выполняют многообразные функции в организме. Они играют важную роль в пластических процессах, формировании и построении тканей организма, регулируют обмен веществ, кислотно-щелочное равновесие и водный обмен, участвуют в синтезе белка, различных ферментативных процессах, работе эндокринных желез. В организме человека уже найдено более 60 из 104 известных в природе минеральных элементов. Минеральные вещества, имеющиеся в пищевых продуктах в значительных количествах, называются макроэлементами. Среди них наибольшее гигиеническое значение имеют кальций, фосфор, натрий и калий.
Кальций входит в состав костных тканей. Он оказывает существенное влияние на обмен веществ и работу сердечной мышцы, способствует повышению защитных сил организма, участвует в процессе свёртывания крови и обладает противовоспалительным действием. Недостаточность кальция в организме отрицательно сказывается на процессах окостенения, функции сердечной мышцы и протекании ряда ферментативных процессов. Суточная норма кальция для взрослых 800 мг. Особенно богаты кальцием молоко и молочные продукты (творог, брынза, сметана).
Фосфор, так же как и кальций, необходим для образования костей. Он играет большую роль в деятельности нервной системы. Органические соединения фосфора расходуются при сокращении мышц, а также в биохимических процессах, протекающих в мозгу, печени, почках и других органах. Суточная норма фосфора 1600 мг. Основные источники фосфора: сыр, печень, яйца, мясо, рыба, фасоль, горох. Для удовлетворения потребности организма в кальции и фосфоре важное значение имеют условия для их оптимального усвоения. Кальций и фосфор хорошо усваиваются, когда соотношения между ними составляют 1:1,5 (молоко и молочные продукты, гречневая каша с молоком).
Натрий находится во многих органах, тканях и биологических жидкостях организма. Он играет важную роль в процессах внутриклеточного и межклеточного обмена. Натрий имеет большое значение для поддержания осмотического давления в крови и тканевых жидкостях, а также для водного обмена. Человек получает натрий главным образом с поваренной солью, которая придаёт вкус пище и возбуждает аппетит. В обычных условиях суточная потребность в хлористом натрии составляет 10-15 г. При высоких температурах воздуха организм может терять с потом значительное количество поваренной соли. Поэтому при обильном потоотделении потребность в ней возрастает до 20-25 г.
Калий является незаменимым биоэлементом для человека. Потребность взрослых в калии составляет 2000-3000 мг в день и в основном покрывается за счёт приёма растительных продуктов и мяса.
Важную роль в жизнедеятельности организма играют также железо, кобальт, йод, фтор, бром, калий, хлор, марганец, цинк. В организме и пищевых продуктах они находятся в весьма малых количествах. Минеральные вещества содержатся и поступают в организм с овощами и фруктами.
Нельзя забывать и о воде . Она нужна прежде всего для введения в кровь растворов питательных веществ, для удаления из организма ненужных продуктов обмена, а также для регулирования температуры тела. Суточная потребность молодого организма в воде составляет 1-2,5 л.
Недостаток воды ведёт к сгущению крови, к задержке вредных продуктов обмена веществ в тканях, к нарушению солевого равновесия. Не лучше и избыток ее, также ведущий к нарушению водносолевого равновесия в организме, созданию излишней нагрузки на сердце и выделительные органы.
