Человеческий организм – сложная система, включающая в себя множество элементов. Одним из существенных компонентов тканей и органов являются минеральные соли, которые занимают около 4-5 процентов от общей массы тела. Они участвуют в метаболических процессах, работе различных систем, являются важной составляющей биохимических реакций, результатом которых является образование жизненно необходимых человеку веществ. Организм пополняет запасы минеральных солей при употреблении пищи, а выводятся они с отходами жизнедеятельности, поэтому очень важно следить за их регулярным поступлением.

Залогом поддержания правильного баланса данных микро и макроэлементов является разнообразное питание.

Причины недостатка минеральных солей

Минеральные соли в организме – величина непостоянная. Их недостаток может очень пагубно сказаться на состоянии здоровья: нарушается нормальная работа органов и обменные процессы, снижается иммунитет, развиваются серьезные заболевания.

Причинами такого дисбаланса могут служить:

• отсутствие пищевого разнообразия;
• плохое качество воды, используемой для питья;
• патологии, ускоряющие вывод полезных веществ (например, внутренние кровотечения);
• прием препаратов, влияющих на усвоение различных элементов;
• экологические проблемы.

Значительное количество необходимых элементов можно найти в продуктах растительного происхождения – фруктах, зеленых овощах, бобовых и зерновых культурах. К примеру, пшенная и овсяная крупа являются лидерами по содержанию магния, капуста, горох и лимон – калия, картофель, морковь и бананы – марганца. Мясо и птица являются важными источниками меди, цинка и железа, а рыба и морепродукты – фосфора, йода и фтора.

Молочные продукты насчитывают в своем составе порядка двух десятков необходимых человеку солей – кальций, цинк, фтор и другие. При этом усвояемость элементов при употреблении данной группы продуктов максимальна. Так, 100-граммовый кусок сыра способен восполнить суточную норму человека в потреблении кальция.

Многие продукты содержат только отдельные элементы. Поэтому для поддержания их оптимального уровня в организме надо, чтобы рацион питания был разнообразным и включал в себя разные группы продуктов.

Минеральные соли в организме человека условно группируются на макроэлементы и микроэлементы.

Макроэлементы

Количество минеральных веществ, относящихся к данной группе, в организме человека довольно значительно.

Соли магния и кальция

Данные соединения принимают большое участие в работе пищеварительных органов, стимулируя обменные процессы в организме, а также способствуя выработке энергии. Кроме того, кальций является основой для строительства костной ткани и зубов, участвует в сокращении мышц, процессах свертывания крови. Магний же стабилизирует деятельность нервной системы, участвует в синтезе многих необходимых элементов.

Недостаток кальция может привести к нарушениям сердечной деятельности, хрупкости опорно-двигательного аппарата. Для взрослого человека достаточное количество кальция составляет около 1 г в сутки. Нехватка магния ведет к различным неврологическим нарушениям (бессонница, раздражительность, головокружение). Ежедневная норма поступления магния для взрослого – 0,3 г.

Соли натрия и фосфора

Фосфор выполняет функцию минерализации костей и зубов, способствует выработке гормонов, обеспечивающих функционирование всех важнейших систем организма. Соединения натрия поддерживают в норме артериальное давление и кислотно-щелочной баланс, входят в состав плазмы и межклеточной жидкости.

При нехватке фосфора может развиться анемия, снизиться мышечный тонус, деформироваться кости. Достаточное количество фосфора для взрослого – 1-1,5 г в сутки. Дефицит натрия ведет к образованию камней, загустению крови, нарушению работы сердца. Количество солей натрия, потребляемых ежедневно, не должно превышать 6 г.

Соли калия, хлора и серы

Ионы хлора принимают непосредственное участие в выработке соляной кислоты, которая имеет ведущее значение для работы ЖКТ, а также для поддержания кислотно-щелочного равновесия. Калий играет важную роль в расщеплении жиров и нормализации обменных процессов, выступает в качестве строительного материала для органов пищеварительной и эндокринной систем. Сера является составляющей некоторых аминокислот и вследствие этого принимает участие в строительстве большинства тканей организма.

Недостаток хлора проявляется в слабости, усталости, а в тяжелых случаях может вызывать поражения кожных покровов, потерю волос. При этом избыточное количество хлора в организме также опасно – повышается кровяное давление и возможно развитие патологических состояний дыхательной системы. Оптимальное суточное количество хлора – 4-6 г.

Дефицит калия является причиной падения умственной активности, гипотонуса мышц. Норма потребления калия – 2,5 г в сутки. При нехватке серы возможно развитие кожных заболеваний и различных опухолей. Количество серы, необходимое в сутки взрослому человеку – 0,5-1 г.

Микроэлементы

Относящиеся к данной группе минеральные соли в организме человека содержатся в сравнительно небольшом количестве, но их наличие является обязательным условием хорошего самочувствия и нормальной деятельности всех органов:

Соли железа и цинка

Соединения железа входят в состав некоторых белков, в частности гемоглобина, играя при этом важнейшую роль в переноске кислорода кровью ко всем системам организма. Также железо выступает одним из компонентов биохимических процессов. Цинк участвует в процессе выведения из организма углекислого газа при дыхании. Кроме того, данный элемент препятствует выпадению волос, стимулирует иммунные возможности организма.

Недостаток железа опасен развитием анемии. Необходимое количество железа для взрослого человека – 10-18 мг. Нехватка цинка может вызвать поражения кожи и глаз, выпадение волос, восприимчивость к инфекциям. Суточная норма цинка для взрослого – 7-12 мг.

Соли селена и меди

Соединения селена участвуют в антиоксидантных процессах, а также выработки гормонов. Медь наряду с железом задействована в обеспечении тканей и органов кислородом, а также в выработке энергии.

Дефицит селена проявляется в различных неврологических нарушениях, ухудшении состояния волос и кожных покровов. Суточная норма селена – 40-70 мг. Недостаточное поступление меди в организм может вызвать патологии сердечно-сосудистой системы, нарушения психики. В то же время переизбыток меди опасен заболеваниями нервной системы. Норма потребления меди для взрослого человека – 2 мг в сутки.

Соли марганца и йода

Марганец принимает активное участие в метаболизме, нормализует уровень холестерина, способствует нормальной свертываемости крови. Соли йода необходимы для стабильной работы щитовидной железы, отвечающей за эндокринные процессы в организме.

Недостаток марганца опасен снижением умственной активности, ослаблением мышц. Для поддержания нормального баланса данного микроэлемента достаточно его поступления в количестве 2-11 мг в сутки. Нехватка йода ведет к нарушению выработки гормонов, снижению общего иммунитета. Суточная норма йода – 0,2 мг.

Соли кобальта, фтора и молибдена

Кобальт участвует в формировании клеток кровеносной и нервной систем. Фтор усиливает прочность зубов и костей. Молибден участвует в метаболических процессах и в работе печени.

Суточная норма кобальта – не более 10 мг. При его нехватке повышается утомляемость, возникает анемия. Недостаток фтора проявляется в разрушении зубов, поражениях костей. Потребность во фторе составляет около 1-1,5 мг в сутки. Дефицит молибдена ведет к нарушениям зрения, неврологическим заболеваниям, снижению иммунитета. Необходимое количество молибдена – около 9 мг в сутки.

Минеральные соли в организме должны присутствовать в необходимом количестве, так как от этого зависит функционирование всех его систем. Залогом поддержания баланса микро и макроэлементов является полноценное разнообразное питание.

Неорганические вещества клетки. Минеральные соли

Минеральные соли могут содержаться в организме в растворенном виде (диссоциированными на ионы) или в нерастворимом виде.

Важную роль в жизнедеятельности клетки играют растворимые минеральные соли, представленные в основном катионами К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ и анионами НРО 4 2- , Н 2 РО 4- , Сl - , НСO 3- .

Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой. Именно благодаря существованию подобных градиентов концентраций осуществляются многие важные процессы жизнедеятельности, такие, например, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон.

На внешней клеточной мембране высокая концентрация ионов Na + , а на внутренней — ионов К + . Этот факт обуславливает передачу возбуждения по нервам и мышце. Са +2 , Mg +2 являются активаторами многих ферментов, если их недостаточно, то нарушается процесс обмена веществ. Mg +2 поддерживает целостность рибосом, работу митохондрий. Са 3 (РО 4) 2 есть в составе костей, а СаСО 3 — в составе раковин моллюсков.

Ионы растворимых солей Na + , K + , Cl - Mg 2+ , SO 4 2- в организме человека и животных выполняют ряд важных функций:

• создают условия для передачи нервных импульсов;
• регулируют проницаемость мембран;
• участвуют в мышечных сокращениях;
• поддерживают осмотическое давление крови и нормализуют водный баланс;
• регулируют кислотно-щелочной баланс;
• усиливают действие желудочных соков, участвуют в формировании кислых и щелочных ферментов.

Анионы слабых кислот участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса (рН) клетки. Анионы фосфорной кислоты необходимы для синтеза главной энергетической молекулы — АТФ, нуклеотидов и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).

От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства, то есть способность поддерживать слабощелочную среду. Внутри клетки буферность обеспечивается анионами Н 2 РО 4 - , во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют НРО 4 -2 , НСО 3 - .

Неорганические соли — KNO 3 , CaSO 4 , Na 3 PO 4 — служат важными компонентами минерального питания растений.

Функции минеральных солей в клетке и организме

Минеральные соли относятся к обязательным компонентам пищи, и отсутствие их приводит к гибели организма. Минеральные вещества активно участвуют в жизнедеятельности организма, в нормализации функций важнейших его систем. Известна их роль в кроветворении (железо, медь, кобальт, марганец, никель), а также их участие в формировании и регенерации тканей организма, особенно костной, где фосфор и кальций являются основными структурными элементами. Важную роль играют минеральные вещества в развитии и росте зубов. Фтор, например, делает зубную ткань особенно прочной.

Одной из важнейших функций минеральных веществ является поддержание в организме необходимого кислотно-щелочного равновесия. Входя в состав белковых фракций, минеральные вещества сообщают им свойства живой протоплазмы. Минеральные соли участвуют в функции эндокринных и ферментных систем, неоценима их роль в нормализации водного обмена.

Суточная потребность в некоторых минеральных веществах взрослых людей следующая:

• Кальций - 800- 100 мг
• Железо - 2 мг
• Фосфор -1600-2000 мг
• Мель - 2 мг
• Магний - 500- 600 мг
• Йод - 100-150 мг
• Калий - 2-3 мг
• Натрий -4-6 мг
• Цинк -12-16 мг
• Хлор - 4-6 мг
• Марганец - 4 мг
• Сера - 1 мг
• Алюминий - 12-13 мг
• Фтор -0,8-1,6 мг

Некоторые продукты питания обладают способностью избирательно концентрировать в своем составе значительное количество иногда редких минеральных веществ. Так, известны большие количества кремния в злаках, йода - в морских растениях, меди и цинка - в устрицах, кадмия - в моллюске-гребешке и т.д.

Кислотно-щелочное равновесие. В организме человека поддерживается кислотно-щелочное равновесие, необходимое для нормальной его жизнедеятельности. Оно отличается постоянством, однако, характер питания и преобладание в нем кислотных или щелочных соединений могут влиять на сдвиги кислотно-щелочного баланса. В питании людей наиболее часто отмечается преобладание веществ кислотного характера, в результате чего возможен сдвиг этого равновесия в сторону кислотности, что является нежелательным.

Имеются данные, что кислотные сдвиги в организме способствуют развитию а.

Источниками кислых минеральных веществ являются такие пищевые продукты, как мясо, рыба, яйца, хлеб, крупа, булочные изделия и другие, содержащие в значительном количестве серу, фосфор и хлор. Пищевые продукты, богатые кальцием, магнием и калием (или натрием)! являются источниками щелочных веществ. К ним относятся молоко и молочные продукты (кроме сыров), картофель, овощи и фрукты, ягоды. Казалось бы, овощи, фрукты и ягоды благодаря своему кислому вкусу должны являться источниками кислых веществ. На самом деле в результате превращений в организме они служат поставщиками щелочных веществ. Органические кислоты овощей, фруктов и ягод содержат большое количество щелочных и щелочно-земельных солей, которые задерживаются в организме.

Пищевой рацион людей зрелого возраста желательно усилить продуктами со щелочной средой. Добиться этого можно за счет повышения удельного веса в питании молока и молочных продуктов, картофеля, овощей и фруктов. К основным минеральным веществам, в которых нуждается; организм, относятся кальций, калий, магний, фосфор и железо.

Кальций. Общеизвестно важное значение кальция в детском питании. Можно было бы думать, что для взрослых роль кальция невелика, и больше того, что он вреден в пожилом возрасте ввиду опасности отложения его в сосудах.

Однако кальций необходим и взрослым; имеются данные о том, что в пожилом возрасте потребность в кальции даже повышается. Соли кальция являются постоянной составной частью крови, клеточных и тканевых соков; они укрепляют защитные механизмы организма и играют важную роль в поддержании нормальной нервно-мышечной возбудимости. Соли кальция участвуют в процессах свертывания крови, кальция сказывается на функции сердечной мышцы. Особо важное значение имеет кальций в формировании, росте и развитии костей скелета.

Кальций широко представлен во многих пищевых продуктах, однако, он трудно усвояем. Лучшими, источниками усвояемого кальция являются молоко и молочные продукты. 0,5 л молока или 100 г сыра гарантированно удовлетворяют суточную потребность в кальции. Кальций злаковых, хлебных продуктов усваивается плохо в связи с неблагоприятным его соотношением в этих продуктах с фосфором и магнием, а также в связи с наличием в злаковых инозит-фосфорной кислоты, образующей с фосфором неусвояемые соединения. Такие же неусвояемые соединения образует с кальцием и щавелевая кислота; поэтому кальций продуктов, богатых щавелевой кислотой (щавель, шпинат и др.), практически (не используется в организме.

Мясо и рыба содержат мало кальция и не могут рассматриваться, как сколько-нибудь существенный источник его. Молоко, только само является отличным источником усвояемого кальция, но способно повышать усвояемость кальция других продуктов. Поэтому молоко должно быть Непременным компонентом любого рациона.

Между приемами достигают 7 и более часов. В результате желудок переполняется, стенки его чрезмерно растягиваются, в нем ограничиваются подвижность и перемешивание пищи, ухудшается обработка ее соками. Пищевые вещества становятся менее доступными для обработки ферментами. Пища надолго задерживается в желудке, а работа пищеварительных желез становится длительной и напряженной. Такое питание в конечном итоге приводят к развитию нарушений функции желез желудка и расстройству пищеварения. У лиц пожилого возраста довольно часто бывают ослаблены функциональные способности пищеварительной системы, и такая чрезмерная нагрузка приводит к еще более выраженным нарушениям.

Исключительно важное значение имеет регулярность приема пищи,

Если длительно не соблюдается время приема пищи, то неизбежно нарушаются процессы пищеварения, нередко приводящие к развитию заболеваний желудка.

Можно без преувеличения сказать, что одной из частых причин ов и язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки является именно несоблюдение режима питания, беспорядочный прием пищи с длительными перерывами между этими приемами.

Очень вредна обильная пища перед сном. Дело в том, что органы пищеварения нуждаются в отдыхе, а таким периодом отдыха является ночной сон. Длительная непрерывная работа желез пищеварительного аппарата приводит к снижению переваривающей силы желудочного сока и нарушению нормального его отделения.

Пищеварительные железы должны иметь 6-10-часовой отдых ежесуточно. Поздние ужины лишают секреторный аппарат отдыха, что приводит к перенапряжению и истощению пищеварительных желез.

Ужинать надо не позднее, чем за 3 часа до сна. Непосредственно перед сном рекомендуются молочно-кислые продукты или фрукты (стакан простокваши, яблоко).

Распределение суточного пищевого рациона по отдельным приемам пищи производится дифференцированно, в зависимости от характера трудовой деятельности и распорядка дня.

Минеральные соли, так же, как и витамины, должны находиться в нашей пище, так как необходимы для жизни и деятельности нашего организма.

Основные группы минеральных веществ.

1. Натрий. Один из главных щелочных элементов в организме. Благодаря ему известь и магний удерживаются в растворах крови и тканях. Недостаток натрия вызывает отвердение стенок артерий, застои крови в капиллярных сосудах, камни желчные, мочевые, печеночные, желтуху. Затем натрий выводит из тканей к легким углекислый газ, при недостатке натрия появляются сердечные болезни, а ики и тучные задыхаются. Затем натрий является источником соляной кислоты, входящей в состав желудочного сока. Только благодаря натрию железо может захватывать из воздуха кислород.

2. Железо. Оно является самым нужным элементом для окисления нашей крови, оно способствует образованию красных шариков (гемоглобина) в ней. Недостаток железа в организме создает острое малокровие, пониженную жизненность, апатию, бледную немочь. Складочным местом железа в организме является печень.

Больше всего железа находится в шпинате, салате, землянике, спарже, луке, тыкве и арбузах.

3. Калий. Это - щелочной металл, необходимый для строения мускулов. В организме он нужен для печени и селезенки, а также

для кишечника, которому помогает переваривать жиры и крахмал.

Поэтому пища, богатая калием, полезна при ах. Он также полезен при плохой циркуляции крови, при ослаблении деятельности сердца, при разных воспалениях и болезнях кожи, при приливах крови к голове.

Недостаток калия создает дряблость и негибкость мускулов, понижает умственную жизнедеятельность. Больше всего его имеется в сырых овощах, в кислых фруктах, особенно лимонах, клюкве и барбарисе, а также много в отрубях, орехах, миндале и каштанах.

И, так как кальций необходим для работы сердечных мускул и для свертывания крови. Он является главным источником снабжения крови щелочными солями, что крайне важно, так как кровь в нормальном состоянии щелочная, и если щелочное равновесие нарушится, то наступает смерть. Все наши железы, которые выделяют гормоны для крови, клеток и тканей, должны всегда иметь достаточно кальция, иначе организм преждевременно стареет. Дети и подростки требуют кальция в 3-4 раза больше, чем взрослые, для образования костей, зубов, тканей.

4. Кальций. Во время болезней, особенно с высокой температурой, а также при переутомлении и больших неприятностях из организма выбрасывается очень много кальция. Это сейчас же отражается на работе всего организма: появляется сверхкислотность крови, слабеет печень, теряя свою активность, необходимую для разрушения попадающих в нее из крови ядовитых веществ, начинают воспаляться гланды, появляются камни в желчном пузыре, шатаются й крошатся зубы, тело покрывается сыпью (главным образом, руки).

Введение одного чистого кальция в организм не приносит большой пользы, его надо вводить попутно в виде пищи, содержащей в себе щелочь в органическом соединении, надо давать яичные желтки, желтую репу, брюкву, фасоль, маслины, чечевицу, миндаль, винные ягоды, цветную капусту, отруби, сыворотку.

5. Фосфор. Развитие костей может задержаться вследствие недостатка фосфора, несмотря на достаточность кальция, так как фосфор является в организме стимулом роста и деятельности. Фосфор еще нужен для мозговой работы, так как он входит в состав мозгового вещества; поэтому мозговое утомление при усиленной мозговой работе связывается с убавлением фосфора. С другой стороны несоразмерное его количество в организме вызывает различные опухоли.

Фосфором особенно богата печень из рыбы, также яичный желток, сыр, хлебные отруби, редиска, огурцы, салат, орехи, миндаль, чечевица и сухой горох.

6. Сера. Она находится во всех клетках и тканях человеческою

Организма: в составной части волос,

кишечника, умеряет излишнее окисление фосфора, сохраняет силу нервов. Недостаток серы ведет к раздражительной деятельности, опухолям, болезненным явлениям на коже.Много серы имеется в хрене, репе, капусте, яичном белке, отрубях, грецких и китайских орехах, в спелой ржи и пшенице.

7. Кремний. Он идет на конструкцию мускулов, нервов, кожи, волос и ногтей. Недостаток его вызывает выпадение волос, ломкие ногти, способствует заболеванию сахарной болезнью. Больше всего кремния находится в кожице свежих фруктов и в отрубях хлебных злаков. Кроме того, немного в огурцах, спарже, кочанном салате, петрушке, свекле и землянике.

Больше всего хлора в устрицах, молочной сыворотке, яичном белке, свежих зеленых овощах - капусте, сельдерее, петрушке. Также есть еще в масле, бананах, яйцах, молоке и ржаном хлебе из целой муки.

9. Фтор. Находится у человека в спинных костях и зубах и меньше в мускулах, мозгу и крови. Он входит в состав эмали зубов: без

фтора эмаль трескается, зубы гниют. Кости скелета без фтора тоже болеют. Фтор есть во всех зернах хлебных злаков, в орехах, бобах, горохе, яичном белке, во фруктах и зеленых овощах. Между прочим, фтор есть необходимое вещество в протоплазме растений, поэтому в почве, лишенной фтора, растения не цветут.

10. Йод. В организмах находится в щитовидной железе и является регулятором обмена веществ. Недостаток йода ведет к образованию а и ослабляет иммунитет, т. е. сопротивляемость организма ко всякого рода заболеваниям, уменьшает физические силы организма.

Больше всего йода находится в морской капусте (водорослях). Затем он имеется в репе, брюкве, свекле, салате, помидорах, также в морских ах, чилимцах, устрицах, крабах, селедках и омарах.

11. Соль (поваренная). Очень нужна для тканей и крови, также для образования соляной кислоты, которая входит в состав желудочного сока. Нехватка в организме соли ведет к похудению, а переизбыток ее вредно отражается на сердце.

12. Магний. Он сообщает костям и зубам особую твердость и жесткость. В нервах, мускулах, легких, мозгах он тоже имеется в небольшом количестве, сообщая им эластичность и плотность. Нехватка его отражается на нервном напряжении.

Магний находится в шпинате, помидорах, сельдерее, орехах, винных ягодах и отрубях.

РОЛЬ МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ В ОРГАНИЗМЕ . Кроме белков, жиров и углеводов, здоровое питание должно содержать различные минеральные соли: кальция, фосфора, железа, калия, натрия, магния и другие. Эти минералы поглощаются растениями из верхних слоев почвы и из атмосферы, а затем попадают в организм человека и животных через растительную пищу.

В организме человека используется почти 60 химических элементов, но основными считаются только 22 химических элемента. Они составляют в общей сложности 4% веса тела человека.

Все минеральные вещества, которые присутствуют в организме человека, условно разделяются на макроэлементы и микроэлементы. Макроэлементы: кальций, калий, магний, натрий, железо, фосфор, хлор, сера в больших количествах присутствуют в организме человека. Микроэлементы: медь, марганец, цинк, фтор, хром, кобальт, никель и другие требуются организму в небольших количествах, но очень важны. Например, содержание бора в крови человека минимально, но его присутствие необходимо для нормального обмена важных макроэлементов: кальция, фосфора и магния. Организму не будет никакой пользы даже от огромного количества этих трех макроэлементов без бора.

Минеральные соли в организме человека поддерживают необходимое кислотно-щелочное равновесие, нормализуют водно-солевой обмен, поддерживают работу эндокринной системы, нервной, пищеварительной, сердечно сосудистой и других систем. Также, минеральные вещества участвуют в кроветворении и свертывании крови, в обмене веществ. Они необходимы для построения мышц, костей, внутренних органов. В водном режиме минеральные соли играют также важную роль. Поэтому, минеральные вещества в достаточном количестве должны постоянно поступать с пищей, так как в организме человека происходит непрерывный обмен минеральных солей.

Недостаток минеральных веществ. Недостаток макро и микроэлементов приводит к тяжелым заболеваниям. Например, длительный недостаток поваренной соли может привести к нервному истощению и ослаблению работы сердца. Недостаток солей кальция приводит к повышенной ломкости костей, а у детей может развиться рахит. При недостатке железа развивается анемия. При недостатке йода – слабоумие, глухонемота, зоб, карликовый рост.

К основным причинам, вызывающим недостаток минеральных веществ в организме относятся:

1. Некачественная питьевая вода.

2. Однообразное питание.

3. Регион проживания.

4. Заболевания, приводящие к потере минеральных веществ (кровотечение, язвенный колит).

5. Лекарства, препятствующие усвоению макро и микроэлементов.

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ПРОДУКТАХ. Единственным способом доставить организму все необходимые минеральные вещества является сбалансированное здоровое питание и вода. Нужно регулярно употреблять растительную пищу: зерно, бобовые, корнеплоды, фрукты, зеленые овощи — это важный источник микроэлементов. А также рыбу, птицу, красное мясо. Большая часть минеральных солей при кулинарной обработке не теряется, но значительное их количество переходит в отвар.

В разных продуктах различно и содержание минеральных веществ. Например, молочные продукты содержат более 20 минералов: железо, кальций, йод, марганец, цинк, фтор и др. В мясных продуктах содержатся: медь, серебро, цинк, титан и др. В морских продуктах – фтор, йод, никель. В некоторых продуктах питания избирательно концентрируются только определенные минеральные вещества.

Соотношение различных минеральных веществ, поступающих в организм, имеет большое значение, так как они могут снижать полезные качества друг друга. Например, при избытке фосфора и магния снижается усвоение кальция. Поэтому их соотношение должно быть 3:2:1 (фосфор, кальций и магний).

СУТОЧНАЯ НОРМА МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ. Для подержания здоровья человека официально установлены суточные нормы потребления минеральных веществ. Например, для взрослого мужчины ежедневная норма минеральных веществ составляет: кальций – 800 мг, фосфор – 800 мг, магний – 350 мг, железо – 10 мг, цинк – 15 мг, йод – 0,15 мг, селен – 0,07 мг, калий – от 1,6 до 2 г, медь – от 1,5 до 3 мг, марганец – от 2 до 5 мг, фтор – от 1,5 до 4 мг, молибден – от 0,075 до 0,25 мг, хром – от 0,05 до 0,2 мг. Для получения суточной нормы минеральных веществ требуется разнообразное питание и правильное приготовление пищи.

Также следует учитывать, что по некоторым причинам требуется повышенное потребление минеральных веществ. Например, при тяжелом физическом труде, при беременности и кормлении грудью, при различных заболеваниях, при снижении иммунитета.

Минеральные соли. МАГНИЙ

Роль магния в организме:

Магний в организме необходим для нормального протекания биологических процессов в головном мозге, мышцах. Соли магнияпридают особую твердость костям и зубам, нормализуют работу сердечно-сосудистой и нервной системы, стимулируют желчевыделение и деятельность кишечника. При недостатке магния наблюдается нервное напряжение. При заболеваниях: атеросклероз, гипертония, ишемия, желчного пузыря, кишечника необходимо увеличить количество магния.

Суточная норма магния для здорового взрослого человека – 500-600 мг.

Магний в продуктах:

Больше всего магния — 100 мг (в 100г продуктов) — в отрубях, овсяной крупе, пшене, морской капусте (ламинарии), черносливе, урюке.

Много магния — 50-100 мг – в сельди, скумбрии, кальмарах, яйцах. В крупах: гречневой, перловой, горохе. В зелени: петрушке, укропе, салате.

Меньше 50 мг магния – в курах, сыре, манной крупе. В мясе, вареной колбасе, молоке, твороге. В рыбе: ставриде, треске, хеке. В белом хлебе, макаронах. В картофеле капусте помидорах. В яблоках, абрикосах, винограде. В моркови, свекле, черной смородине, вишне, изюме.

Минеральные соли. КАЛЬЦИЙ :

Роль кальция в организме:

Кальций в организме способствует лучшему усвоению фосфора и белков. Соли кальция входят в состав крови, влияют на свертываемость крови. Недостаток кальция ослабляет сердечную мышцу. Соли кальция и фосфора необходимы для построения зубов и костей скелета и являются основными элементами костной ткани.Лучше всего кальций усваивается из молока и молочных продуктов. Суточную потребность в кальции удовлетворят 100г сыра или 0,5л молока. Молоко также способствует повышению усвояемости кальция из других продуктов, поэтому, оно должно присутствовать в любом рационе.

Суточная норма кальция – 800-1000 мг.

Кальций в продуктах:

Больше всего кальция — 100 мг (в 100г продуктов) – в молоке, твороге, сыре, кефире. В зеленом луке, петрушке, фасоли.

Много кальция — 50-100 мг – в яйцах, сметане, гречке, овсянке, горохе, моркови. В рыбе: сельди, ставриде, сазане, в икре.

Меньше 50 мг кальция – в сливочном масле, хлебе 2 сорта, пшене, перловке, макаронах, манной крупе. В рыбе: судак, окунь, треска, скумбрия. В капусте, свекле, зеленом горошке, редисе, картофеле, огурцах, помидорах. В абрикосах, апельсинах, сливе, винограде, вишне, клубнике, арбузах, в яблоках и грушах.

Минеральные соли. КАЛИЙ :

Роль калия в организме:

Калий в организме способствует перевариванию жиров и крахмала, необходим для построения мускулов, для печени, селезенки, кишечника, полезен при запорах, при болезни сердца, при кожных воспалениях, при приливах. Калий выводит из организма воду и натрий. Недостаток солей калия снижает умственную активность, делает дряблыми мышцы.

Суточная норма калия – 2-3г. Количество калия необходимо увеличить при гипертонии, болезни почек, во время приема мочегонных средств, при поносе и рвоте.

Калий в продуктах:

Больше всего калия содержится в яичных желтках, молоке, картофеле, капусте, горохе. Много калия содержат лимоны, клюква, отруби, орехи.

Минеральные соли. ФОСФОР :

Роль фосфора в организме:

Соли фосфора участвуют в обмене веществ, в построении костной ткани, гормонов, необходимы для нормальной деятельности нервной системы, сердца, мозга, печени и почек. Из животных продуктов фосфор усваивается на 70%, из растительных продуктов – на 40%. Усвоение фосфора улучшается при замачивании круп перед приготовлением.

Суточная норма фосфора – 1600 мг. Количество фосфора необходимо увеличить при заболевании костей и переломах, при туберкулезе, при заболевании нервной системы.

Фосфор в продуктах:

Больше всего фосфора содержится в сырах, печени говяжьей, икре, фасоли, в овсянке и перловке.

Много фосфора – в курице, рыбе, твороге, горохе, гречке и пшене, в шоколаде.

Меньше фосфора – в говядине, свинине, вареных колбасах, яйцах, молоке, сметане, макаронах, рисе, манке, в картофеле и моркови.

Минеральные соли. ЖЕЛЕЗО :

Роль железа в организме:

Железо в организме необходимо для образования гемоглобина крови и миоглобина мышц. Лучшими источниками железа являются: мясо, куры, печень. Для лучшего усвоения железа применяют лимонную и аскорбиновую кислоту, фрукты, ягоды и соки из них. При добавлении мяса и рыбы к зерновым и бобовым продуктам улучшается усвоение железа из них. Крепкий чай препятствует усвоению железа из продуктов. Усвоение солей железа снижается при заболеваниях кишечника и желудка.

При недостатке железа развивается малокровие (железодефицитная анемия). Анемия развивается при недостатке в питании белков животного происхождения, витаминов и микроэлементов, при большой кровопотере, при заболеваниях желудка (гастритах, энтеритах), глистах. В таких случаях необходимо увеличить количество железа в питании.

Суточная норма железа – 15 мг для взрослого человека.

Железо в продуктах:

Больше всего железа (более 4 мг) в 100г продуктов – в говяжьей печени, почках, языке, белых грибах, гречке, фасоли, горохе, чернике, в шоколаде.

Много железа – в говядине, баранине, кролике, яйцах, хлебе 1 и 2 сорта, овсянке и пшене, в орехах, яблоках, грушах, хурме, айве, инжире, в шпинате.

Минеральные соли. НАТРИЙ:

Роль натрия в организме:

Натрий поставляет в организм в основном поваренная соль (натрия хлорид). Благодаря натрию в организме, в крови и тканях удерживается известь и магний, а железо захватывает из воздуха кислород. При недостатке солей натрия происходит застой крови в капиллярах, отвердевают стенки артерий, развиваются сердечные заболевания, образуются желчные и мочевые камни, страдает печень.

При увеличении физической нагрузки возрастает и потребность организма в минеральных солях, прежде всего в калии и натрии. Их содержание в рационе питания следует повысить на 20-25%.

Суточная потребность в натрии:

Для взрослого человека достаточно 2-6 г соли в сутки. Избыточное содержание соли в пище способствует развитию заболеваний: атеросклероз, гипертоническая болезнь, подагра. Недостаток соли приводит к похудению.

Натрий в продуктах:

Больше всего натрия – в сыре, брынзе, колбасах, соленой и копченой рыбе, квашеной капусте.

Минеральные соли. ХЛОР:

Роль хлора в организме:

Хлор в продуктах в большом количестве содержится в яичном белке, молоке, молочной сыворотке, устрицах, капусте, петрушке, сельдерее, бананах, ржаном хлебе.

Минеральные соли. ЙОД:

Роль йода в организме:

Йод в организме присутствует в щитовидной железе, регулирует обмен веществ. При недостатке йода в организме, ослабляется иммунитет, развивается заболевание щитовидной железы. Болезнь развивается при недостатке животного белка, витаминов А и С и некоторых микроэлементов. С целью профилактики используется йодированная поваренная соль.

Суточная норма йода – 0,1-0,2 мг. Количество йода необходимо увеличить при недостаточной функции щитовидной железы, при атеросклерозе и ожирении.

Йод в продуктах:

Много йода – в морских водорослях (ламинария), морской рыбе, морепродуктах. Также йод содержится в свекле, помидорах, репе, салате.

Йод присутствует в малых количествах — в мясе, в пресноводной рыбе и питьевой воде.

Минеральные соли. ФТОР :

Роль фтора в организме:

Фтор в организме находится в костях и зубах. При недостатке фтора гниют зубы, трескается эмаль зубов, болят кости скелета.

Суточная норма фтора – 0,8-1,6 мг.

Фтор в продуктах:

Больше всего фтора содержится – в морской рыбе и морепродуктах, в чае.

Фтор также содержится — в хлебных злаках, орехах, горохе и бобах, яичном белке, в зеленых овощах и фруктах.

Минеральные соли. СЕРА :

Роль серы в организме:

Сера находится во всех тканях организма человека: в волосах, ногтях, в мышцах, желчи, моче. При недостатке серы появляется раздражительность, различные опухоли, кожные заболевания.

Суточная потребность серы – 1 мг.

Сера в продуктах:

Сера в большом количестве содержится в яичном белке, капусте, репе, хрене, в отрубях, в грецких орехах, пшенице и ржи.

Минеральные соли. КРЕМНИЙ:

Кремний в организме человека идет на построение волос, ногтей, кожи, мышц и нервов. При недостатке кремния выпадают волосы, ломаются ногти, возникает риск сахарного диабета.

Кремний в продуктах:

Кремнийв большом количествесодержится в злаках, в кожуре свежих фруктов. В малом количестве: в свекле, огурцах, петрушке, землянике.

Минеральные соли. МЕДЬ:

Медь в организме человека участвует в кроветворении, рекомендуется больным сахарным диабетом.

Норма меди – 2 мг.

Медь в продуктах содержится – в говяжьей и свиной печени, в печени трески и палтуса, в устрицах.

Минеральные соли. ЦИНК:

Цинк в организме человека нормализует функцию эндокринной системы, участвует в кроветворении.

Суточная потребность в цинке – 12-16 мг.

Цинк в продуктах:

Больше всего цинка – в мясе и субпродуктах, рыбе, устрицах, яйцах.

Минеральные соли. АЛЮМИНИЙ:

Суточная потребность в алюминии – 12-13 мг.

Минеральные соли. МАРГАНЕЦ:

Марганец в организме человека:

Марганец благотворно влияет на нервную систему, активно участвует в обмене жиров и углеводов, препятствует жиру откладываться в печени, снижает холестерин. Марганец повышает выносливость мышц, участвует в кроветворении, повышает свертываемость крови, участвует в построении костной ткани, помогает всасыванию витамина В1.

Суточная потребность в марганце – 5-9 мг в день.

Марганец в продуктах:

Основными источниками марганца являются: куриное мясо, печень говяжья, сыр, яичный желток, картофель, свекла, морковь, лук, фасоль, горох, салат, сельдерей, бананы, чай (листовой), имбирь, гвоздика.

Фундук – 4,2 мг, овсяная крупа (геркулес) – 3,8 мг, грецкие и миндальные орехи – около 2 мг, хлеб ржаной – 1,6 мг, гречка – 1,3 мг, рис – 1,2 мг.

Рекомендуется чаще по утрам включать в свой рацион питательную овсяную кашу – с ней вы получите почти половину дневной нормы марганца. Марганец не теряется при кулинарной обработке продуктов, но при размораживании и замачивании теряется значительная его часть. Чтобы сохранить большую часть марганца, замороженные овощи нужно жарить и варить не оттаивая. Марганец сохраняется в овощах, сваренных в кожуре или на пару.

Недостаток марганца в организме:

При недостатке марганца повышается уровень холестерина в крови, плохой аппетит, бессонница, тошнота, мышечная слабость, иногда судороги в ногах (т. к. нарушается усвоение витамина В1), происходит деформация костной ткани.

Минеральные соли. КАДМИЙ – содержится в моллюске-гребешке.

Минеральные соли. НИКЕЛЬ – участвует в кроветворении.

Минеральные соли. КОБАЛЬТ, ЦЕЗИЙ, СТРОНЦИЙ и другие микроэлементы необходимы организму в малых количествах, но их роль в обмене веществ очень большая.

Минеральные соли: КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОЕ РАВНОВЕСИЕ В ОРГАНИЗМЕ:

Правильное, здоровое питание поддерживает в организме человека кислотно-щелочное равновесие постоянно. Но иногда изменение рациона питания с преобладанием кислотных или щелочных минеральных веществ может нарушить кислотно-щелочной баланс. Чаще всего происходит преобладание кислотных минеральных солей, что является причиной развития атеросклероза, диабета, заболеваний почек, желудка и др. Если в организме повышается содержание щелочи, то возникают болезни: столбняк, сужение желудка.

Людям зрелого возраста в пищевом рационе нужно увеличивать количество щелочных продуктов.

Кислые минеральные соли: фосфор, серу, хлор, содержат такие продукты: мясо и рыба, хлеб и крупы, яйца.

Щелочные минеральные соли: кальций, калий, магний, натрий содержат такие продукты: молочные продукты (кроме сыра), картофель, овощи, фрукты, ягоды. И хотя овощи и фрукты кислые на вкус, в организме они превращаются в щелочные минеральные вещества.

Как восстановить кислотно-щелочное равновесие?

* В организме человека постоянно идет борьба между минеральными солями калия и натрия. Недостаток калия в крови проявляется отеками. Необходимо исключить соль из питания, а заменить её продуктами богатыми солями калия: чесноком, луком, хреном, укропом, сельдереем, петрушкой, тмином. Кроме этого употреблять морковь, петрушку, шпинат, печеный картофель, капусту, зеленый горошек, помидоры, редис, изюм, курагу, грейпфрут, бобовые, овсянку, ржаной хлеб подсушенный.

* Соблюдать питьевой режим: пить чистую воду; воду с добавлением яблочного уксуса, лимонного сока, меда; настой шиповника, листьев малины и черной смородины.

Полезные статьи:

Химический состав клеток растений и животных весьма сходен, что говорит о единстве их происхождения. В клетках обнаружено более 80 химических элементов, однако только в отношении 27 из них известна физиологическая роль.

Все элементы делят на три группы:

• макроэлементы, содержание которых в клетке составляет до 10 - 3%. Это кислород, углерод, водород, азот, фосфор, сера, кальций, натрий и магний, составляющие вместе свыше 99% массы клеток;
• микроэлементы, содержание которых колеблется от 10 - 3% до 10 - 12%. Это марганец, медь, цинк, кобальт, никель, йод, бром, фтор; на их долю приходится менее 1,0 % массы клеток;
• мультрамикроэлементы, составляющие менее 10 - 12%. Это золото, серебро, уран, селен к др. - в сумме менее 0,01% массы клетки. Физиологическая роль большинства этих элементов не установлена.

Все перечисленные элементы входят в состав неорганических и органических веществ живых организмов или содержатся в виде ионов.

Неорганические соединения клеток представлены водой и минеральными солями.

Самое распространенное неорганическое соединение в клетках живых организмов - вода. Ее содержание в разных клетках колеблется от 10% в эмали зуба до 85% в нервных клетках и до 97 % в клетках развивающегося зародыша. Количество воды в клетках зависит от характера обменных процессов: чем они интенсивнее, тем выше содержание воды. В среднем в теле многоклеточных содержится около 80 % воды. Такое высокое содержание воды говорит о важной роли, обусловленной ее химической природой.

Дипольный характер молекулы воды позволяет ей формировать вокруг белков водную (сольватную) оболочку, препятствующую склеиванию их друг с другом. Это связанная вода, составляющая 4 - 5% от всего ее содержания. Остальную воду (около 95%) называют свободной. Свободная вода является универсальным растворителем для многих органических и неорганических соединений. Большинство химических реакций идет только в растворах. Проникновение веществ в клетку и выведение из нее продуктов диссимиляции в большинстве случаев возможно только в растворенном виде. Вода принимает и непосредственное участие в биохимических реакциях, протекающих в клетке (реакции гидролиза). С водой связана также регуляция теплового режима клеток, так как она обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью.

Вода активно участвует в регуляции осмотического давления в клетках. Проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор вещества называется осмосом, а давление, с которым растворитель (вода) проникает через мембрану, - осмотическим. Величина осмотического давления возрастает с увеличением концентрации раствора. Осмотическое давление жидкостей организма человека и большинства млекопитающих равно давлению 0,85 % раствора хлорида натрия. Растворы с таким осмотическим давлением называются изотоническими, более концентрированные - гипертоническими, а менее концентрированные - гипотоническими. Явление осмоса лежит в основе напряжения стенок растительных клеток (тургор).

По отношению к воде все вещества делятся на гидрофильные (водорастворимые) - минеральные соли, кислоты, щелочи, моносахариды, белки и др. и гидрофобные (водонерастворимые) - жиры, полисахариды, некоторые соли и витамины и др. Кроме воды растворителями могут быть жиры и спирты.

Минеральные соли в определенных концентрациях необходимы для нормальной жизнедеятельности клеток. Так, азот и сера входят в состав белков, фосфор - в состав ДНК, РНК и АТФ, магний - в состав многих ферментов и хлорофилла, железо - в состав гемоглобина, цинк - в состав гормона поджелудочной железы, йод - в состав гормонов щитовидной железы и т. д. Нерастворимые соли кальция и фосфора обеспечивают прочность костной ткани, катионы натрия, калия и кальция - раздражимость клеток. Ионы кальция принимают участие в свертывании крови.

Анионы слабых кислот и слабые щелочи связывают ионы водорода (Н+) и гидроксила (ОН-), вследствие чего в клетках и межклеточной жидкости на постоянном уровне поддерживается слабощелочная реакция. Это явление называется буферностъю.

Органические соединения составляют около 20 - 30 % массы живых клеток. К ним относятся биологические полимеры - белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также жиры, гормоны, пигменты, АТФ и др.

Белки

Белки составляют 10 - 18 % от общей массы клетки (50 - 80 % от сухой массы). Молекулярная масса белков колеблется от десятков тысяч до многих миллионов единиц. Белки - это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Все белки живых организмов построены из 20 аминокислот. Несмотря на это, разнообразие белковых молекул огромно. Они различаются по величине, структуре и функциям, которые определяются количеством и порядком расположения аминокислот. Помимо простых белков (альбумины, глобулины, гистоны) имеются и сложные, представляющие собой соединения белков с углеводами (гликопротеиды), жирами (липопротеиды) и нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды).

Каждая аминокислота состоит из углеводородного радикала, соединенного с карбоксильной группой, имеющей кислотные свойства (-СООН), и аминогруппой (-NH2), обладающей основными свойствами. Аминокислоты отличаются одна от другой только радикалами. Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладающими одновременно свойствами и кислот, и оснований. Это явление обусловливает возможность соединения кислот в длинные цепочки. При этом устанавливаются прочные ковалентные (пептидные) связи между углеродом кислотной и азотом основной групп (-CO-NH-) с выделением молекулы воды. Соединения, состоящие из двух аминокислотных остатков, называются дипептидами, из трех - трипептидами, из многих - полипептидами.

Белки живых организмов состоят из сотен и тысяч аминокислот, т. е. представляют собой макромолекулы. Различные свойства и функции белковых молекул определяются последовательностью соединения аминокислот, которая закодирована в ДНК. Эту последовательность называют первичной структурой молекулы белка, от которой, в свою очередь, зависят последующие уровни пространственной организации и биологические свойства белков. Первичная структура белковой молекулы обусловлена пептидными связями.

Вторичная структура белковой молекулы достигается ее спирализацией благодаря установлению между атомами соседних витков спирали водородных связей. Они слабее ковалентных, но, многократно повторенные, создают довольно прочное соединение. Функционирование в виде закрученной спирали характерно для некоторых фибриллярных белков (коллаген, фибриноген, миозин, актин и др.).

Многие белковые молекулы становятся функционально активными только после приобретения глобулярной (третичной) структуры. Она формируется путем многократного сворачивания спирали в трехмерное образование - глобулу. Эта структура сшивается, как правило, еще более слабыми дисульфидными связями. Глобулярную структуру имеет большинство белков (альбумины, глобулины и др.).

Для выполнения некоторых функций требуется участие белков с более высоким уровнем организации, при котором возникает объединение нескольких глобулярных белковых молекул в единую систему - четвертичную структуру (химические связи могут быть разные). Например, молекула гемоглобина состоит из четырех различных глобул и геминовой группы, содержащей ион железа.

Утрата белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией. Причиной ее могут быть различные химические (кислоты, щелочи, спирт, соли тяжелых металлов и др.) и физические (высокие температура и давление, ионизирующие излучения и др.) факторы. Вначале разрушается очень слабая - четвертичная, затем третичная, вторичная, а при более жестких условиях и первичная структура. Если под действием денатурирующего фактора не затрагивается первичная структура, то при возвращении белковых молекул в нормальные условия среды их структура полностью восстанавливается, т. е. происходит ренатурация. Это свойство белковых молекул широко используется в медицине для приготовления вакцин и сывороток и в пищевой промышленности для получения пищевых концентратов. При необратимой денатурации (разрушении первичной структуры) белки теряют свои свойства.

Белки выполняют следующие функции: строительную, каталитическую, транспортную, двигательную, защитную, сигнальную, регуляторную и энергетическую.

Как строительный материал белки входят в состав всех клеточных мембран, гиалоплазмы, органоидов, ядерного сока, хромосом и ядрышек.

Каталитическую (ферментативную) функцию выполняют белки-ферменты, в десятки и сотни тысяч раз ускоряющие течение биохимических реакций в клетках при нормальном давлении и температуре около 37 °С. Каждый фермент может катализировать только одну реакцию, т. е. действие ферментов строго специфично. Специфичность ферментов обусловлена наличием одного или нескольких активных центров, в которых происходит тесный контакт между молекулами фермента и специфического вещества (субстрата). Некоторые ферменты применяются в медицинской практике и пищевой промышленности.

Транспортная функция белков заключается в переносе веществ, например кислорода (гемоглобин) и некоторых биологически активных веществ (гормонов).

Двигательная функция белков состоит в том, что все виды двигательных реакций клеток и организмов обеспечиваются специальными сократительными белками - актином и миозином. Они содержатся во всех мышцах, ресничках и жгутиках. Их нити способны сокращаться с использованием энергии АТФ.

Защитная функция белков связана с выработкой лейкоцитами особых белковых веществ - антител в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов. Антитела связывают, нейтрализуют и разрушают не свойственные организму соединения. Примером защитной функции белков может служить превращение фибриногена в фибрин при свертывании крови.

Сигнальная (рецепторная) функция осуществляется белками благодаря способности их молекул изменять свою структуру под влиянием многих химических и физических факторов, вследствие чего клетка или организм воспринимают эти изменения.

Регуляторная функция осуществляется гормонами, имеющими белковую природу (например, инсулин).

Энергетическая функция белков заключается в их способности быть источником энергии в клетке (как правило, при отсутствии других). При полном ферментативном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

Углеводы

Углеводы - обязательный компонент как животных, так и растительных клеток. В растительных клетках их содержание достигает 90 % сухой массы (в клубнях картофеля), а в животных - 5 % (в клетках печени). В состав молекул углеводов входят углерод, водород и кислород, причем количество атомов водорода в большинстве случаев вдвое превышает число атомов кислорода.

Все углеводы подразделяются на моно-, ди- и полисахариды. Моносахариды чаще содержат пять (пентозы) или шесть (гексозы) атомов углерода, столько же кислорода и вдвое больше водорода (например, C6H12OH - глюкоза). Пентозы (рибоза и дезоксирибоза) входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Гексозы (глюкоза и фруктоза) постоянно присутствуют в клетках плодов растений, придавая им сладкий вкус. Глюкоза содержится в крови и служит источником энергии для клеток и тканей животных. Дисахариды объединяют в одной молекуле два моносахарида. Пищевой сахар (сахароза) состоит из молекул глюкозы и фруктозы, молочный сахар (лактоза) включает глюкозу и галактозу. Все моно- и дисахариды хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус. Молекулы полисахаридов образуются в результате полимеризации моносахаридов. Мономером полисахаридов - крахмала, гликогена, целлюлозы (клетчатки) является глюкоза. Полисахариды практически нерастворимы в воде и не обладают сладким вкусом. Основные полисахариды - крахмал (в растительных клетках) и гликоген (в клетках животных) откладываются в виде включений и служат запасными энергетическими веществами.

Углеводы образуются в зеленых растениях в процессе фотосинтеза и могут использоваться в дальнейшем для биосинтеза аминокислот, жирных кислот и других соединений.

Углеводы выполняют три основные функции: строительную (структурную), энергетическую и запасающую. Целлюлоза образует стенки растительных клеток; сложный полисахарид - хитин - наружный скелет членистоногих. Углеводы в соединении с белками (гликопротеиды) входят в состав костей, хрящей, сухожилий и связок. Углеводы выполняют роль основного источника энергии в клетке: при окислении 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии. Гликоген откладывается в мышцах и клетках печени в качестве запасного питательного вещества.

Липиды

Липиды (жиры) и липоиды являются обязательными компонентами всех клеток. Жиры представляют собой сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина, а липоиды - жирных кислот с другими спиртами. Эти соединения нерастворимы в воде (гидрофобны). Липиды могут образовывать сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами (гликолипиды), остатками фосфорной кислоты (фосфолипиды) и др. Содержание жиров в клетке колеблется от 5 до 15 % массы сухого вещества, а в клетках подкожной жировой клетчатки - до 90 %.

Жиры выполняют строительную, энергетическую, запасающую и защитную функции. Бимолекулярный слой липидов (преимущественно фосфолипиды) образует основу всех биологических мембран клеток. Липиды входят в состав оболочек нервных волокон. Жиры являются источником энергии: при полном расщеплении 1 г жира высвобождается 38,9 кДж энергии. Они служат источником воды, выделяющейся при их окислении. Жиры являются запасным источником энергии, накапливаясь в жировой ткани животных и в плодах и семенах растений. Они защищают органы от механических повреждений (например, почки окутаны мягким жировым «футляром»). Накапливаясь в подкожной жировой клетчатке некоторых животных (киты, тюлени), жиры выполняют теплоизоляционную функцию.

Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты имеют первостепенное биологическое значение и представляют собой сложные высокомолекулярные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Они впервые были обнаружены в ядрах клеток, откуда и их название.

Существует два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). ДНК входит в основном в хроматин ядра, хотя небольшое ее количество содержится и в некоторых органоидах (митохондрии, пластиды). РНК содержится в ядрышках, рибосомах и в цитоплазме клетки.

Структура молекулы ДНК была впервые расшифрована Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. Она представляет собой две полинуклеотидные цепи, соединенные друг с другом. Мономерами ДНК являются нуклеотиды, в состав которых входят: пятиуглеродный сахар - дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты и азотистое основание. Нуклеотиды отличаются один от другого только азотистыми основаниями. В состав нуклеотидов ДНК входят следующие азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Нуклеотиды соединяются в цепочку путем образования ковалентных связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты соседнего нуклеотида. Обе цепочки объединяются в одну молекулу водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями разных цепочек, причем в силу определенной пространственной конфигурации между аденином и тимином устанавливаются две связи, а между гуанином и цитозином - три. Вследствие этого нуклеотиды двух цепочек образуют пары: А-Т, Г-Ц. Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в парных цепочках ДНК называется комплементарное. Это свойство лежит в основе репликации (самоудвоения) молекулы ДНК, т. е. образования новой молекулы на основе исходной.

Репликация

Репликация происходит следующим образом. Под действием специального фермента (ДНК-полимеразы) разрываются водородные связи между нуклеотидами двух цепочек, и к освободившимся связям по принципу комплементарности присоединяются соответствующие нуклеотиды ДНК (А-Т, Г-Ц). Следовательно, порядок нуклеотидов в «старой» цепочке ДНК определяет порядок нуклеотидов в «новой», т. е. «старая» цепочка ДНК является матрицей для синтеза «новой». Такие реакции называются реакциями матричного синтеза, они характерны только для живого. Молекулы ДНК могут содержать от 200 до 2 x 108 нуклеотидов. Огромное разнообразие молекул ДНК достигается разными их размерами и различной последовательностью нуклеотидов.

Роль ДНК в клетке заключается в хранении, воспроизведении и передаче генетической информации. Благодаря матричному синтезу наследственная информация дочерних клеток точно соответствует материнской.

РНК

РНК, как и ДНК, представляет собой полимер, построенный из мономеров - нуклеотидов. Структура нуклеотидов РНК сходна с таковой ДНК, но имеются следующие отличия: вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов РНК входит пятиуглеродный сахар - рибоза, а вместо азотистого основания тимина - урацил. Остальные три азотистых основания те же: аденин, гуанин и цитозин. По сравнению с ДНК в состав РНК входит меньше нуклеотидов и, следовательно, ее молекулярная масса меньше.

Известны двух- и одноцепочечные РНК. Двухцепочечные РНК содержатся в некоторых вирусах, выполняя (как и ДНК) роль хранителя и передатчика наследственной информации. В клетках других организмов встречаются одноцепочечные РНК, которые представляют собой копии соответствующих участков ДНК.

В клетках существуют три типа РНК: информационная, транспортная и рибосомальная.

Информационная РНК (и-РНК) состоит из 300 - 30 000 нуклеотидов и составляет примерно 5 % от всей РНК, содержащейся в клетке. Она представляет собой копию определенного участка ДНК (гена). Молекулы и-РНК выполняют роль переносчиков генетической информации от ДНК к месту синтеза белка (в рибосомы) и непосредственно участвуют в сборке его молекул.

Транспортная РНК (т-РНК) составляет до 10 % от всей РНК клетки и состоит из 75-85 нуклеотидов. Молекулы т-РНК транспортируют аминокислоты из цитоплазмы в рибосомы.

Основную часть РНК цитоплазмы (около 85 %) составляет рибосомальная РНК (р-РНК). Она входит в состав рибосом. Молекулы р-РНК включают 3 - 5 тыс. нуклеотидов. Считают, что р-РНК обеспечивает определенное пространственное взаиморасположение и-РНК и т-РНК.