Минеральные вещества относятся к необходимым компонентам питания человека, так как обеспечивают развитие и нормальное функционирование организма.
Они являются обязательной составной частью всех жидкостей и тканей человеческого тела и принимают самое активное участие в пластических процессах. Наибольшая часть минеральных элементов сосредоточена в твёрдых опорных тканях организма - в костях, зубах, меньшая - в мягких тканях, крови и лимфе. Если в твёрдых тканях преобладают соединения кальция и магния, то в мягких - калия и натрия.
Анализ химического состава живых организмов показывает, что содержание в них основных элементов - кислорода, углерода и водорода - всегда характеризуется близкими значениями. Что же касается концентрации других элементов, то она может быть очень различной.
Минеральные вещества в зависимости от их содержания в организме и пищевых продуктах делят на макро- и микроэлементы.
К макроэлементам, которые фигурируют в сравнительно больших количествах (десятки, сотни миллиграммов на 100 граммов живой ткани или продукта), относятся кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор, сера.
Микроэлементы же содержатся в организме и продуктах в очень малых, зачастую почти неуловимых количествах, выраженных десятыми, сотыми, тысячными и более мелкими долями миллиграмма. В настоящее время уже 14 микроэлементов признаны необходимыми для жизнедеятельности человеческого организма: железо, медь, марганец, цинк, йод, хром, кобальт, фтор, молибден, никель, стронций, кремний, ванадий и селен.
Роль минеральных веществ в организме человека многообразна. Прежде всего они принимают участие в построении всех тканей организма, особенно костей и зубов, в регуляции кислотно-основного состава организма. В крови и межклеточных жидкостях, например, с помощью микроэлементов поддерживается слабощелочная реакция, изменение которой отражается на химических процессах в клетках и на состоянии всего организма. Разные минеральные вещества пищи по-разному влияют на организм. Такие элементы, как кальций, магний, натрий, калий, оказывают преимущественно щелочное действие, а такие, как фосфор, сера, хлор, - кислотное. Поэтому в зависимости от минерального состава потребляемых человеком продуктов возникают сдвиги щелочные или кислотные. При преимущественном потреблении, например, мяса, рыбы, яиц, хлеба, круп могут иметь место кислотные сдвиги, а таких продуктов, как молочные, овощи, фрукты, ягоды, - щелочные сдвиги. Кстати, при потреблении пищи с преобладанием кислых валентностей в организме происходит усиленный распад белка, что ведёт к увеличению его потребления. В то же время пища с преобладанием щелочной валентности позволяет устранить нерациональное использование белка.
При выборе продуктов, чтобы получить диету с преобладанием кислой или щелочной валентности, хозяйке нужно знать следующее. Кислый вкус продуктов не определяет преобладание в них кислых элементов. К примеру, многие фрукты имеют кислый вкус, но они доставляют организму не кислые, а щелочные валентности. Эти продукты в своем составе содержат соли органических кислот, которые легко сгорают в организме, освобождая щелочные катионы.
С помощью диет кислой или щелочной направленности успешно лечат некоторые болезни. Так, «кислая» диета, например, рекомендуется при мочекаменной болезни, а «щелочная» - при недостаточности кровообращения почек, печени, при тяжёлых формах сахарного диабета. Микроэлементы регулируют водно-солевой обмен в организме, поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях, благодаря которому совершается передвижение между ними питательных веществ и продуктов обмена. Минеральные вещества обеспечивают функциональную деятельность основных систем организма: нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, всех выделительных и других систем. Они влияют на защитные функции организма, его иммунитет. Без железа, меди, никеля, марганца, кальция и некоторых других минеральных веществ не могут происходить, например, процессы кроветворения и свёртывания крови. Минеральные вещества (в основном микроэлементы) входят в состав или активизируют действие ферментов, гормонов, витаминов. Недостаток минеральных веществ, а тем более их отсутствие в рационе неизбежно ведут к нарушению обмена веществ в организме, к заболеванию. У детей при этом резко тормозятся процессы формирования костей, зубов, приостанавливается рост и развитие организма, а у взрослых расстраиваются практически все биохимические процессы. Кроме поддержания постоянного осмотического давления, минеральные вещества создают и поддерживают необходимый уровень электростатического напряжения в отдельных органах и тканях (мозг, мышцы, сердце), что обеспечивает нормальный ход физико-химических процессов.
Минеральные вещества принимают участие во всех видах обмена веществ: белковом, углеводном, жировом, витаминном, водном. Прежде всего они обеспечивают необходимое коллоидное состояние белков, а также такие их важные свойства, как дисперсность, гидрофильность, растворимость, - от этих свойств белка зависит возможность его участия во многих биохимических процессах.
Участвуют минеральные вещества и в жировом обмене. Марганец, например, необходим для усвоения полиненасыщенных жирных кислот и синтеза арахидоновой кислоты из линолевой. В процессе усвоения жиров принимают участие соли фосфора и кальция.
Огромное значение минеральные вещества имеют для водного обмена. Избыточное потребление, например, хлористого натрия (поваренной соли) обусловливает задержку воды в тканях, а его ограничение снижает водонепроницаемость тканей. Соли калия способствуют выведению жидкости из организма. Кстати, это свойство минеральных веществ широко используется в клинике при легочных, почечных и сердечных отёках: назначаются бессолевые, богатые калиевыми соединениями диеты.
Без минеральных солей не могли бы протекать ферментные процессы. Именно с помощью этих веществ создается необходимая благоприятная среда, в которой проявляют свое действие различные ферменты. Пепсин желудка, например, активизируется в соляно-кислой, а птиалин слюны и трипсин кишечного сока - в щелочной среде. Подробнее познакомимся вначале с макроэлементами.
Макроэлементы
Кальций составляет 1,5-2 процента общей массы тела человека, 99 процентов этого количества находится в костях и зубах, а остальное содержится в плазме клеток, крови и других жидкостях организма. Он входит необходимой составной частью в ядро и мембрану клеток, клеточных и тканевых жидкостей.
Основной источник поступления кальция в организм - молочные продукты. Однако при избытке в пище фосфора эффективность всасывания кальция в кишечнике снижается и может даже наблюдаться выведение кальция из костей. Поэтому при определении диеты (особенно лечебной) надо стремиться к тому, чтобы кальций и фосфор поступали в организм в соотношении 1:1 или не более, чем 1:1,5. Молоко и другие молочные продукты как источник кальция хороши тем, что они имеют идеальное соотношение кальция и фосфора: молоко - 1:0,8, творог - 1:1,4, сыр - 1:0,5. А вот в говядине это соотношение равно уже 1:3,4, треске - 1:7, фасоли - 1:3,6, хлебе пшеничном - 1:4, в картофеле и овсяной крупе - 1:6. В некоторых фруктах и овощах эти два элемента тоже хорошо сбалансированы. Так, в моркови - 1:1, в белокочанной капусте и яблоках - 1:0,7.
Сочетая в рационе продукты с разным содержанием кальция и фосфора, можно добиться нужного их соотношения. Например, каши с молоком, хлеб с сыром, овощные гарниры с мясными и рыбными блюдами и другие сочетания позволяют избежать нежелательной диспропорции.
Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 0,7-1,1 грамма (с пищей обычно поступает до 2,5 грамма кальция в сутки). Растущий организм нуждается в большем количестве кальция, чем взрослый, у которого закончено развитие скелета. Велика также потребность в кальции у женщин в период беременности, особенно во вторую ее половину, и в период кормления ребёнка грудью.
Организму требуется больше кальция и при аллергических и воспалительных заболеваниях, в частности сопровождающихся поражением кожи и суставов, при переломах костей, заболеваниях, ведущих к нарушению всасывания кальция (хронические энтериты и панкреатиты, плохое желчеотделение при болезнях желчных путей), заболеваниях паращитовидной и щитовидной желез, надпочечников. Увеличение содержания кальция достигается обычно за счёт молочных продуктов.
Фосфор - постоянная составная часть организма. В теле человека фосфора содержится сравнительно много - около 1,16 процента общего веса. Ежедневная потребность в нем взрослого человека составляет 1-1,2 грамма. У женщин в период беременности потребность в фосфоре увеличивается примерно на 30 процентов, а в период кормления ребёнка грудью - в 2 раза. Потребность детей в фосфоре выше, чем потребность взрослых.
Баланс фосфора в организме человека зависит от многих причин: от его содержания в пище, от потребности в нем организма, от соотношения в рационе человека белков, жиров, углеводов, кальция, кислых или щелочных свойств пищи. Участие фосфора в обменных процессах тесно связано с наличием кальция. Однако фосфор имеет в организме свои специфические функции: 80 процентов его расходуется на минерализацию костей, а 20 - на обеспечение обменных реакций. При недостатке фосфора могут возникнуть заболевания костей.
Лучший источник этого минерального вещества - животные продукты. Хотя большое количество фосфора содержится и в зерновых и в бобовых продуктах, однако из животных продуктов всасывается 70 процентов содержащегося в них фосфора, а из растительных - только 40.
Магний находится во всех живых организмах: растительных и животных. Входя в состав зелёного пигмента хлорофилла, участвуя там в процессах фотосинтеза, он играет важнейшую роль в природе. В хлорофилле растений Земли содержится около 100 миллиардов тонн магния.
У взрослого человека суточная потребность в магнии составляет 10 миллиграммов на килограмм массы тела. Всего в организме взрослого человека содержится около 25 граммов магния, 70 процентов из них входит в состав костей в комплексе с кальцием и фосфором, остальные 30 распределяются в тканях и жидкостях. Усвоенный магний накапливается в печени, а затем значительная часть его переходит в мышцы и кости. Магний содержится также в крови. В нервной системе магний распределяется неодинаково: белое вещество головного мозга содержит его больше, чем серое. О важном значении магния для деятельности нервной системы человека свидетельствует хотя бы такой факт: введение магния подкожно или в кровь человека вызывает состояние наркоза.
Нарушение в организме магниево-кальциевого равновесия нежелательно. Результатом такого нарушения является, например, рахит у детей. При этом количество магния в крови уменьшается вследствие того, что он переходит в кости, вытесняя из них кальций.
Магний активизирует ферменты углеводного и энергетического обмена, участвует в образовании костей, нормализует возбудимость нервной системы и деятельность мышц сердца. Он оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует двигательную функцию кишечника и желчеотделение, способствует выведению из кишечника холестерина.
Калий содержится в организме в небольших количествах (около 30 граммов). Почти весь калий находится в межклеточной жидкости, а также в мышечной ткани, в том числе и в сердечной мышце. Наряду с натрием, калий участвует в поддержании кислотно-щелочного равновесия. Он оказывает влияние на работу мышц. Низкая концентрация калия в крови может вызвать повышенную мышечную возбудимость, а со стороны сердечной мышцы - тахикардию (усиленное сердцебиение). Богаты калием печень и селезёнка. В мышцах содержится до 500 мг% калия.
Калий оказывает значительное влияние на обмен веществ. Он возбуждает парасимпатический отдел вегетативной нервной системы. Доказано, что калий оказывает большое влияние на функцию органов осязания в коже. Значительна роль калия в регулировании функции ферментов (он стимулирует активность карбоангидразы).
Потребность взрослого человека в калии - 2-4 миллиграмма в сутки, а грудного ребёнка - 12-13 миллиграммов на килограмм веса тела.
Натрий - один из элементов, принимающих активное участие в жизнедеятельности организма человека. Поступает в организм обычно в виде хлористой соли и легко всасывается кишечником. Суточная потребность в натрии взрослого человека равна 4-6 граммам. Усвоенный натрий распределяется между всеми тканями организма, но особенно задерживается в печени, коже и мышцах. Для некоторых тканей и органов содержание натрия непостоянно и меняется в зависимости от времени года. Сезонные изменения характерны для сыворотки крови, мышц.
Натрий играет большую роль в важнейших жизненных отправлениях организма: он необходим для сокращения скелетных мышц и нормальной пульсации сердца; для поддержания кислотно-щелочного равновесия. Хлористый натрий способствует удержанию воды тканями.
В организме человека содержится около 15 граммов натрия; 1/3 - в костях, а остальное количество - во внеклеточных жидкостях, в нервной и мышечных тканях.
Хлор - жизненно важный элемент в организме человека. В тканях содержится около 150-160 миллиграммов хлора. Суточная потребность взрослого человека в хлоре составляет 2-4 грамма. В организм он чаще всего поступает в избытке (так же как и натрий) в виде хлористого натрия и хлористого калия. Из пищевых продуктов хлором особенно богаты хлеб, мясные и молочные продукты. Бедны хлором фрукты.
Роль хлора в организме многообразна. Он участвует (косвенно) в регуляции водного обмена, кислотно-щелочного равновесия путём распределения его между кровью и другими тканями. В регуляции обмена самого хлора в организме участвуют железы внутренней секреции, в частности гипофиз, точнее, его задняя доля. При ее удалении или заболевании наблюдается перераспределение хлора между кровью и другими тканями и потеря почками способности концентрировать хлор при выделении его с мочой.
Сера - постоянная составная часть организма человека. Большая часть ее в виде органических соединений входит в состав аминокислот. Много ее в волосах, эпидермисе кожи и других клетках организма. Содержится она также в составе сульфатидов в нервной ткани, хрящах и костях, в желчи.
Микроэлементы
Наряду с макроэлементами пища человека содержит и микроэлементы, которые также необходимы для жизнедеятельности организма. Каждый имеет свои особенности и свою «сферу деятельности». И как бы ни мала была концентрация того или иного микроэлемента, без него организм нормально функционировать как биологическая система не может.
Характер и сила воздействия микроэлементов на различные физиологические системы организма в значительной степени зависят от концентрации, в какой они поступают в организм. В нормальных микродозах эти микроэлементы стимулируют жизненно важные биохимические процессы. В больших дозах микроэлементы способны действовать или как лекарственные средства, или как вещества раздражающие. В ещё более высоких концентрациях микроэлементы оказываются токсичными веществами.
Микроэлементы, поступающие с пищей, ещё называют минеральными витаминами, так как это вещества, имеющие свойства биологических катализаторов. Будучи структурными единицами ряда гормонов, они обусловливают их активность (йод - в тироксине, цинк - в инсулине).
Рассмотрим роль некоторых микроэлементов в процессах жизнедеятельности организма.
Железо необходимо для нормального кроветворения и тканевого дыхания. Лучше всего всасывается железо гемоглобина и миоглобина, то есть крови и мышц, поэтому мясо животных и птиц, мясные субпродукты являются наилучшими источниками железа. Из этих продуктов в кишечнике всасывается до 30 процентов содержащегося там железа, в то время как, например, из яиц, хлеба, крупяных и бобовых - не более 5-10 процентов. Лучшему усвоению железа способствуют лимонная и аскорбиновая кислоты и фруктоза. Поэтому питье фруктовых соков улучшает всасывание железа. Подавляет усвоение железа крепкий чай.
При недостатке железа в организме прежде всего ухудшается клеточное дыхание, что ведёт к дистрофии тканей и органов. К дефициту железа в организме может привести недостаточное поступление его в организм с пищей или преобладание в рационе продуктов, из которых оно плохо усваивается. Возникновению железодефицитных состояний способствует также недостаток в питании животных белков, витаминов, кроветворных микроэлементов, теряется железо и при кровопотерях, заболеваниях желудка и кишечника.
Основными органами обмена железа у человека считают селезёнку и печень, где в течение суток разрушается гемоглобин, содержащий от 100 до 200 миллиграммов железа. Все оно удерживается в организме в виде белковых соединений и образует наряду с усвоенным пищевым железом запасной фонд. Запасное железо из этого фонда кровью доставляется в костный мозг, где оно идёт на построение гемоглобина при формировании новых красных кровяных телец. Весь круговорот железа в организме совершается быстро: поступившее в организм железо уже через несколько часов находится в гемоглобине.
Марганец поступает в организм с пищевыми продуктами в основном растительного происхождения, где он содержится обычно в десятых, сотых долях процента. В животных продуктах его в десятки раз меньше. Всосавшийся марганец поступает с током крови в органы и ткани и задерживается в печени. Относительно много марганца содержится также в поджелудочной железе, лимфатических железах и почках.
Особенно интенсивно идёт накопление марганца в печени эмбриона в последние три месяца его развития. Благодаря этому ребёнок рождается со значительными запасами марганца в печени. Природа устроила так, что этих запасов хватает до того времени, пока грудной ребёнок начинает получать прикорм - фруктово-овощные соки. С молоком матери ребёнок марганца не получает, так как в молоке содержание его ничтожно.
В организме человека марганец выполняет многочисленные и сложные функции. Он принимает участие в регуляции роста и развития организма, работы желез внутренней секреции, обменных процессах, процессах окисления, ферментативной активности. Ткани под воздействием марганца очень энергично обогащаются кислородом, что способствует повышению активности биохимических реакций и устойчивости к воздействию вредных факторов окружающей среды. Под влиянием марганца повышается интенсивность обмена белков. Он участвует в обмене жиров, стимулирует минеральный обмен.
При недостаточном поступлении марганца с пищей наблюдается задержка формирования скелета с нарушением процессов окостенения. При избытке же марганца в костях могут появиться изменения, свойственные рахиту. Соли марганца играют роль в процессах кроветворения. Поэтому недостаток данного микроэлемента может привести к анемии.
Кобальт . На присутствие его в животных организмах впервые указал выдающийся советский учёный В.И. Вернадский в 1922 году. Биологическая роль кобальта в организме пока ещё до конца не изучена. Однако и то, что стало известно учёным, свидетельствует о его важной роли в процессах жизнедеятельности. Он оказывает существенное влияние на процессы обмена веществ, рост и развитие организма. Кобальт повышает основной обмен, улучшает ассимиляцию азота, стимулирует образование мышечных белков, оказывает влияние на содержание углеводов в крови: малые дозы кобальта уменьшают количество сахара в крови, а большие - увеличивают. Но на этом роль микроэлемента в кроветворении не ограничивается. Он активно участвует в образовании эритроцитов и синтезе гемоглобина. Особенно важен он для детского организма: кобальт способствует быстрому развитию ребёнка, повышает его реактивные силы, в частности сопротивление вредным факторам внешней среды. Оказывает влияние кобальт и на нервную ткань: он способен возбуждать и тормозить нервные процессы.
Суточная потребность кобальта - 0,1-0,2 миллиграмма. Особенно необходимо поступление кобальта в организм беременных и кормящих женщин. Содержится он в растительных и животных продуктах: в печени, почках, мозгах, сердце, колбасе, сосисках, фасоли, горошке зелёном, гречихе, ячневой и овсяной крупе, свежей зелени, луке репчатом и брюкве (в последних двух много), в моркови.
Йод входит в состав молекулы тироксина - гормона щитовидной железы и принимает активное участие в обмене веществ в организме. Недостаток тироксина ведёт к развитию зобной болезни, а в детстве - к задержке роста, физического и психического развития. Но биологическая роль йода в организме человека не ограничивается гормональной функцией. Йод обладает резко выраженным антисептическим эффектом с широким спектром действия: антибактериальным, противовирусным, фунгицидным.
Суточная потребность человека в йоде около 150 миллиграммов, но в период роста ребёнка и полового созревания подростка, при беременности и кормлении грудью она значительно увеличивается.
Поступающий в организм с пищей йод всасывается в кровь почти полностью. Организм человека с удивительным постоянством сохраняет в крови концентрацию йода на одном и том же уровне. Правда, летом содержание йода в крови несколько выше. Кроме щитовидной железы, в обмене йода значительную роль выполняет печень.
Медь также относится к числу микроэлементов, без которых существование организма человека невозможно. Поступая с пищей, медь всасывается в верхних отделах тонкого кишечника, а затем накапливается в печени. У детей и эмбрионов количество накопленной меди в печени значительно больше, чем у взрослого. Из печени медь, в виде органических соединений, поступает в кровь и разносится ею во все органы и ткани. В организме человека медь находится в виде сложных органических соединений.
Медные соединения играют важную активирующую роль в кроветворении: они стимулируют деятельность костного мозга, вызывая повышение числа эритроцитов в крови. Медь положительно влияет на интенсивность окислительных процессов, оказывает определённое воздействие на обмен веществ. Увеличение содержания соединений меди в крови приводит к превращению минеральных соединений железа в органические, к использованию накопленного в печени железа на синтез гемоглобина.
Дефицит меди в организме, особенно длительный, может привести к тяжёлым заболеваниям. Например, в детском возрасте при дефиците меди или нарушении ее обмена могут развиваться анемии, которые излечиваются одновременным введением в организм с пищей солей меди и железа. Однако не менее опасно и излишнее поступление меди в организм: при этом происходит общее отравление, сопровождающееся поносами, ослаблением дыхания и сердечной деятельности. Иногда бывают даже удушье и коматозные состояния. Особенно тщательно надо соблюдать соответствующие предохранительно-гигиенические правила при работе на предприятиях медного производства.
Суточная потребность в меди взрослого человека удовлетворяется при ее содержании в пище в количестве 2,5 миллиграмма. Для детского организма ежедневно требуется 0,1 миллиграмма меди на килограмм веса.
Наиболее богаты медью продукты моря, особенно моллюски и ракообразные, у которых кровяным дыхательным пигментом является гемоцианин, содержащий 0,15-0,26 процента меди. В растениях меди значительно меньше, особенно в тех, что выращены на почве, бедной этим элементом.
Фтор содержится в костях, особенно много его в зубах. Поступает в организм преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание фтора в которой 1-1,5 миллиграмма на литр. При недостатке фтора в организме человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении - флюороз. Избыточное количество фтора в организме опасно ввиду того, что его ионы обладают способностью к замедлению ряда ферментативных реакций, а также связыванию важных в биологическом отношении элементов: фосфора, кальция, магния. Вообще, биологическая роль фтора в организме до конца не выяснена. Для того чтобы предупредить недостаток или избыток фтора в организме человека, питьевая вода или обогащается фтором (фторируется), или очищается от его избытка.
Отравления фтором возможны у лиц, работающих на предприятиях, производящих продукцию, в состав которой он входит (например, при производстве фосфорных удобрений). Фтор раздражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи. Возможны и острые отравления фтором с тяжёлыми последствиями.
Цинк - биогенный элемент, присутствующий в организме человека. Физиологическая роль его определяется связью с активностью некоторых ферментов и гормонов.
Цинк участвует в дыхании, в нуклеиновом обмене, повышает деятельность половых желез, влияет на формирование скелета плода. Из слюны околоушной железы человека выделен цинкосодержащий белок, предполагается, что он стимулирует регенерацию клеток вкусовых луковиц языка и поддерживает их вкусовую функцию. Он играет защитную роль в организме при загрязнении среды кадмием.
Дефицит цинка ведёт к карликовости, задержке полового развития; его избыток в организме оказывает токсичное действие на сердце, кровь и другие органы и системы организма. Равновесие баланса цинка в организме наступает только после окончания периода роста. У детей же наблюдается положительный баланс цинка (в их организме задерживается до 45 процентов цинка, поступающего с пищей).
Суточная потребность взрослого человека в цинке - 12-14 миллиграммов, детей - 4-6 миллиграммов.
Из пищевых продуктов растительного происхождения им наиболее богаты пшеница (отруби и зерно), рис (отруби), свекла, салат, томаты, лук, фасоль (зерно), горох, соя. Бедны цинком фрукты, ягоды. Содержат цинк и продукты животного происхождения, но в меньших количествах: мясо, печень, молоко, яйца.
Селен в организме содержится в ничтожно малых концентрациях. Его роль изучена пока недостаточно. Установлено, что он накапливается в печени, почках, селезёнке, сердце. Образует соединения с белками крови (альбуминами, глобулинами, гемоглобином), молока (казеином, альбумином, глобулином) и белками различных органов, то есть участвует в белковом обмене.
Никель - постоянная составная часть человеческого организма. Его физиологическая роль также мало изучена. Доказано, что никель активизирует фермент аргиназу и оказывает влияние на окислительные процессы. Он входит в состав гормона инсулина. Его содержание в организме ничтожно малое.
Стронций - необходимая часть организма человека, биологическая роль которой полностью не выяснена. Накопление его организмом находится в зависимости от его содержания в окружающей среде. Человек получает стронций с пищей. Отложения его в организме зависят от соотношения в пище кальция, фосфора и стронция; при увеличении в рационе кальция откладывается меньше стронция, а при увеличении фосфора - больше.
Хром - входит в состав различных органов и тканей. Больше всего его в волосах и ногтях, меньше всего - в гипофизе, надпочечниках, поджелудочной железе, лёгких, скелетных мышцах и тонких кишках. Всасывается из кишечника. Хром активирует фермент трипсин, входит в состав его.
Из всех тех микроэлементов, которые на сегодняшний день признаны необходимыми для жизнедеятельности организма человека, мы остановились на 11 известных. О других микроэлементах - ванадии, молибдене и кремнии - данных мало, их физиологическая роль в организме пока изучена слабо.
Как следует из сказанного выше, микроэлементы играют важную роль в жизнедеятельности организма человека. Но необходимо, чтобы они поступали в оптимальных концентрациях. В отдельных регионах страны - биохимических провинциях с недостатком или избытком тех или иных элементов в среде - возникают ответные реакции организма человека в виде различных морфологических изменений либо заболеваний. Иногда такие заболевания имеют массовый характер и носят название биохимических эпидемий. Проблемы геохимической экологии, изучающей взаимодействие организмов с окружающей средой, имеют важное значение для здоровья населения и для народного хозяйства страны.
Одноклассники
Анекдот:
Моя девушка уже 2 неделю на диете, а ночью я ее застал на кухне с булкой в зубах.
Заметив меня, она бросает булку и орет:
«Я не я, и булка не моя.», а потом в слезы! Девушки.... 😆
Витамины - важнейшая группа незаменимых пищевых факторов. Они поступают в организм с растительными и животными продуктами, некоторые синтезируются в организме кишечными бактериями (энтерогенные витамины). Однако их доля значительно меньше пищевых. Являются абсолютно незаменимые компоненты пищи, поскольку они используются для синтеза в клетках организма коферментов, являющихся обязательной частью сложных ферментов.
Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики (от нескольких микрограммов до десятков и сотен миллиграммов), но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения. Впервые наличие витаминов в пище было обнаружено русским врачом Н.И.Луниным (1880). В дальнейшем витамины были открыты при изучении таких заболеваний, как бери-бери, цинга и другие, о которых теперь известно, что они возникают вследствие недостачности витаминов. По выражению академика В. А. Энгельгардта, витамины обнаружили себя не своим присутствием в организме, а своим отсутствием.
Болезнь Аддисона - Бирмера (злокачественная анемия, пернициозная анемия) описана более 100 лет назад и долго считалась неизлечимой. Первые случаи выздоровления отмечены в 1926 г., когда для лечения применили сырую печень. Сразу же начались поиски вещества, содержащегося в печени и оказывающего лечебное действие. В 1948 г. это вещество - витамин В 12 - было выделено. Его содержание в печени оказалось очень небольшим - около 1 мкг в 1 г печени, т. е. 1/1 000000 часть веса печени. Семь лет спустя было выяснено строение витамина В 12 (кобаламина) (рис. 62).
Введение витамина В 12 быстро излечивает злокачественную анемию. Однако при этом выяснилось, что имеет значение способ введения: внутримышечные инъекции излечивают анемию, а прием витамина через рот не излечивает. Если же витамин В 12 принимать перорально вместе с желудочным соком, тоже наступает излечение.
Отсюда следует, что в желудочном соке содержится какое-то вещество, необходимое для усвоения витамина В 12 при его введении через рот. Это вещество (внутренний фактор, фактор Касла) сейчас выделено: им оказался гликопротеин, который у здоровых людей синтезируется в клетках желудка и секретируется в желудочный сок. Внутренний фактор избирательно связывает витамин В 12 (одна молекула витамина на одну молекулу белка); затем, уже в кишечнике, этот комплекс присоединяется к специфическим рецепторам мембраны энтероцитов, и происходит перенос витамина через их мембрану, т. е. всасывание.
Злокачественная анемия обычно развивается как осложнение гастрита, причем таких его форм, при которых резко снижается образование желудочного сока. Отсюда такие симптомы, как боли в области желудка, отсутствие аппетита. В желудке при этом нет внутреннего фактора и, следовательно, невозможно всасывание витамина В 12: витамин, содержащийся в пище, выводится с калом. Развитие анемии - это уже следствие недостатка витамина B 12 в тканях.
Витамин В 12 выполняет коферментные функции. В организме человека есть две коферментные формы витамина В 12 (кобаламина):
- метилкобаламин - в цитоплазме
- дезоксиаденозилкобаламин - в митохондриях.
В метилкобаламине вместо аденозильной группы, связанной с атомом кобальта (см. рис. 62), имеется метильная группа. В развитии анемии основная роль принадлежит дефициту метилкобаламина, который служит коферментом в реакциях трансметилирования. Реакции трансметилирования происходят, в частности, при синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Поэтому при недостатке метилкобаламина синтез нуклеиновых кислот нарушается. Это проявляется прежде всего в тканях с интенсивной клеточной пролиферацией. К их числу относится и кроветворная ткань. Деление и созревание клеток эритроцитарного ряда нарушаются, размеры клеток превышают нормальные, значительная часть клеток - предшественников эритроцитов - разрушается еще в костном мозге, в циркулирующей крови количество эритроцитов резко уменьшено, размеры их увеличены. При отсутствии лечения наступают изменения и в других тканях, и болезнь заканчивается гибелью больного. Введение 100-200 мкг витамина В 12 ежедневно в течение примерно двух недель излечивает болезнь.
Другая коферментная форма витамина В 12 - дезоксиаденозилкобаламин - участвует в метаболизме метилмалоновой кислоты, которая получается в организме из жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов, а также из аминокислот с разветвленной углеродной цепью. При дефиците витамина В 12 метил малоновая кислота накапливается в организме и в больших количествах выводится с мочой; ее определение в моче используется для диагностики злокачественной анемии.
Метилмалоновая кислота токсична для нервной ткани, и при отсутствии лечения вызывает дегенерацию заднебоковых столбов спинного мозга.
Единственным источником витамина B 12 в природе являются микроорганизмы, синтезирующие его из других веществ; через почву он попадает в растения, а с растениями в организмы животных. Для человека основным источником витамина В 12 служит животная пища. Наиболее богата витамином печень - около 100 мкг на 100 г печени; в говяжьем мясе содержится около 5 мкг витамина на 100 г мяса. Суточная потребность человека в этом витамине составляет 2,5-5 мкг.
Общая характеристика витаминов
Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита по химическому строению или эффекту действия. В основу современной классификации витаминов положена их способность растворяться в воде и жире. Различают жирорастворимые (A, D, Е) и водорастворимые (B 1 , В 2 , В 6 , В 12 , С и др.) витамины. Характеристика основных витаминов приведена в таб. 12.4.
| Таблица 12.4. Характеристики основных витаминов | ||||
| Название | Потребность в сутки | Источники содержания | Влияние | Признаки недостаточности |
| Жирорастворимые витамины | ||||
| Витамин А (ретинол) | 1,5-2,5 мг | Животные жиры, мясо, рыба, яйца | Зрение, рост, размножение | Нарушение сумеречного зрения, сухость кожи, поражение роговицы глаз (ксерофтальмия) |
| Витамин Д (кальциферол) | 2,5 мкг | Печень, рыба, икра, яйца | Обмен кальция и фосфора | Нарушение образования костей (рахит) |
| Витамин Е (токоферол) | 10-20 мг | Зеленые овощи, семена злаков, яйца, растительные масла | Размножение, обмен веществ | Атрофия скелетных мышц, бесплодие |
| Водорастворимые витамины | ||||
| Витамин К (филлохинон) | 0,2-0,3 мг | Шпинат, салат, томаты, печень, синтезируются микрофлорой кишечника | Свертывание крови витамины | Кровоточивость, кровоизлияния |
| Витамин B 1 (тиамин) | 1,3-2,6 мг | Крупы, молочные продукты, яйца, фрукты | Обмен веществ, функции желудка, сердца | Поражение нервной системы (болезнь бери-бери) |
| Витамин В 2 (рибофлавин) | 2-3 мг | Крупы, дрожжи, овощи, молоко, мясо | Обмен веществ, зрение, кроветворение | Нарушение роста, поражение кожи |
| Витамин В 12 (цианкобаламин) | 2-3 мкг | Печень, почки, рыба, яйца, вырабатывается микроорганизмами | Обмен веществ, кроветворение | Малокровие (анемия) |
| Витамин С (аскорбиновая кислота) | 60-100 мг | Свежие фрукты, ягоды | Обмен веществ, окислительно-восстановительные процессы | Уменьшение прочности капилляров (кровоточивость, цинга) |
| В 3 , РР (никотиновая кислота) | 15-25 мг | Мясо, печень, хлеб грубого помола | Обмен веществ в коже | Пеллагра |
Большинство витаминов входит в состав коферментов и именно по этой причине они необходимы организму. Витамин А служит кофактором белка неферментной природы - родопсина, или зрительного пурпура; этот белок сетчатки глаза участвует в восприятии света. Витамин D (точнее, его производное - кальцитриол) регулирует обмен кальция; по механизму действия он скорее сходен с гормонами - регуляторами обмена и функций организма. Как участвует в обмене веществ витамин Е (токоферол), остается не вполне ясным. Подробнее функции каждого из витаминов рассматриваются в других разделах.
Существует группа веществ, в строгом смысле не относящихся к витаминам (по механизму их участия в обмене веществ), но сходных с витаминами в том отношении, что при определенных условиях возникает их недостаточность: это так называемые витаминоподобные вещества. К ним относят пангамовую кислоту (витамин В 15), S-метилметионин (витамин U), инозит, холин и некоторые другие соединения.
Потребность в пангамовой кислоте и S-метилметионине возникает, вероятно, лишь при недостаточном содержании в пище незаменимой аминокислоты метионина. Оба эти вещества, как и метионин, содержат метальные группы, которые используются для синтеза ряда других соединений. S-Метилметионин применяется как эффективное лекарство при лечении язвенной болезни желудка.
Инозит и холин входят в состав сложных липидов; холин, кроме того, может также служить источником метальных групп при синтезе других соединений. Оба вещества в организме здорового человека синтезируются из глюкозы (инозит) или серина и метионина (холин) в необходимых количествах.
Гиповитаминозы. Состояния, при которых снижена концентрация витаминов в тканях организма, называют гиповитаминозами. Они возникают вследствие недостатка витаминов в пище или нарушения их всасывания в желудочно-кишечном тракте.
Гиповитаминозы клинически могут проявляться весьма характерным образом: при недостатке витамина В 12 развивается злокачественная анемия, витамина D - рахит, витамина С - цинга, витамина В 1 - бери-бери и т. д. Лечение гиповитаминозов сводится к введению витаминов (в состав пищи или лекарственных препаратов). При отсутствии лечения углубляющийся гиповитаминоз неизбежно приводит к летальному исходу.
Наиболее часто возникают легкие формы гиповитаминозов, не проявляющиеся как ясно выраженная болезнь. Их причиной обычно бывает общее нарушение питания, при этом возникает нехватка сразу многих витаминов. Такого рода гиповитаминозы нередки у городских жителей в конце зимы, вследствие недостаточного потребления овощей и сниженного количества витаминов в долго хранившихся продуктах.
Многие витамины синтезируются микроорганизмами, населяющими кишечник человека, и за счет этого источника удовлетворяется часть потребности организма человека в витаминах. При лечении антибиотиками, сульфаниламидами и другими лекарствами, угнетающими кишечную флору, может возникать гиповитаминоз. Поэтому при таком лечении одновременно назначают и витамины.
Бывают и наследcтвенные формы гиповитаминозов. Как уже отмечено, большинство витаминов входит в состав коферментов. Синтез коферментов осуществляется при участии ферментов, как и все химические превращения в организме. Если имеется наследственный дефект фермента, участвующего в превращении какого-либо витамина в кофермент, то возникает недостаточность этого кофермента. Она проявляется как недостаточность соответствующего витамина (гиповитаминоз), хотя концентрация витамина в тканях при этом может быть и высокой.
Гипервитаминозы. Избыточное потребление витаминов приводит к нарушениям обмена и функций организма, которые отчасти связаны со специфической ролью витамина в обмене веществ, отчасти носят характер неспецифического отравления. Гипервитаминозы возникают сравнительно редко, поскольку существуют механизмы устранения избытка витаминов из тканей, и лишь потребление больших количеств витамина может оказаться опасным.
Более других витаминов токсичны жирорастворимые витамины, особенно А и D. Известен, например, гипервитаминоз у новичков в Арктике, которые по неведению употребляют в пищу печень белого медведя (местные жители ее не едят): после небольшой порции возникают головная боль, рвота, расстройство зрения и даже может наступить смерть. Это связано с высоким содержанием витамина А в печени белого медведя: несколько граммов печени могут удовлетворить годовую потребность человека в этом витамине.
Происхождение витаминов. В растениях синтезируются все органические вещества, составляющие их ткани, в том числе витамины (за исключением витамина В 12), а также и все аминокислоты (незаменимых аминокислот для них не существует). Многие микроорганизмы тaкже не нуждаются во внешних источниках этих веществ. Из организмы животных витамины и незаменимые аминокислоты поступают главным образом из растений, у травоядных - непосредственно, у хищников - в результате питания травоядными. Витамин В 12 синтезируется только микроорганизмами. Особенно активно образуют витамин В 12 микроорганизмы, населяющие рубец жвачных животных и размножающиеся также и в навозе: в сточных водах скотных дворов концентрация витамина В 12 может быть в 1000 раз больше, чем в печени животных.
При эволюции гетеротрофных организмов, пища которых содержала готовые витамины и аминокислоты, отпала необходимость образовывать собственные ферменты для синтеза многих из этих веществ, и соответствующие гены были утрачены. При этом достигаются упрощение метаболической системы и экономия ресурсов клетки. Одновременно возникает зависимость организма от внешних источников этих веществ, которые становятся незаменимыми пищевыми факторами. Набор незаменимых пищевых факторов для разных видов животных различен.
Например, аскорбиновая кислота (витамин С) является витамином для человека, обезьян, морской свинки, а собаки, крысы и многие другие животные не нуждаются в ней: аскорбиновая кислота синтезируется в их организме из глюкозы. Cинтез витамина РР происходит почти у всех организмов, начиная от растений и до человека; его предшественником служит триптофан. Однако у человека скорость синтеза недостаточна, чтобы удовлетворить полностью потребность организма в этом витамине. У кошек витамин РР совсем не синтезируется.
Неплохо, наверное, иметь некоторое представстенение о строении нашей пищеварительной системы и о том, что же происходит с едой «внутри»
Неплохо, наверное, иметь некоторое представстенение о строении нашей пищеварительной системы и о том, что же происходит с едой «внутри».
Человек, умеющий вкусно готовить, но не знающий, какая судьба ожидает его блюда после того, как они съедены, уподобляется автолюбителю, который выучил правила движения и научился «крутить баранку», но ничего не знает об устройстве автомобиля.
Отправляться в длительное путешествие с такими знаниями рискованно, даже если машина вполне надежна. В пути бывают всякие неожиданности.
Рассмотрим самое общее устройство «пищеварительной машины».
Процес пищеварения в организме человека
Итак, взглянем на схему.
Мы откусили кусочек чего-нибудь съестного.
ЗУБЫ
Откусили зубами (1) и ими же продолжаем пережевывать. Даже чисто физическое измельчение играет огромную роль – пища должна поступать в желудок в виде кашицы, кусками она переваривается в десятки и даже сотни раз хуже. Впрочем, сомневающиеся в роли зубов могут попробовать что-либо съесть, не откусывая и не перемалывая ими пищу.
ЯЗЫК И СЛЮНА
При жевании происходит также пропитывание слюной, выделяемой тремя парами больших слюнных желез (3) и множеством мелких. В сутки в норме вырабатывается от 0,5 до 2 литров слюны. Ее ферменты в основном расщепляют крахмал!
При должном пережевывании образуется однородная жидкая масса, требующая минимальных затрат для дальнейшего переваривания.
Помимо химического воздействия на пищу, слюна обладает бактерицидным свойством. Даже в промежутках между едой она всегда смачивает полость рта, предохраняет слизистую оболочку от пересыхания и способствует ее обеззараживанию.
Не случайно при мелких царапинах, порезах первое естественное движение - облизать ранку. Конечно, слюна как дезинфектор по надежности уступает перекиси или йоду, но зато всегда под рукой (то есть во рту).
Наконец, наш язык (2) безошибочно определяет, вкусно или невкусно, сладко или горько, солено или кисло.
Эти сигналы служат указанием, сколько и каких соков нужно для переваривания.
ПИЩЕВОД
Пережеванная пища через глотку попадает в пищевод (4). Глотание – довольно сложный процесс, в нем участвуют многие мышцы, и в известной мере оно происходит рефлекторно.
Пищевод представляет собой четырехслойную трубку длиной 22-30 см. В спокойном состоянии пищевод имеет просвет в виде щели, но съеденное и выпитое отнюдь не проваливается вниз, а продвигается за счет волнообразных сокращений его стенок. Все это время активно продолжается слюнное пищеварение.
ЖЕЛУДОК
Остальные пищеварительные органы располагаются в животе. Они отделены от грудной клетки диафрагмой (5) – главной дыхательной мышцей. Через специальное отверстие в диафрагме пищевод попадает в брюшную полость и переходит в желудок (6).
Этот полый орган формой напоминает реторту. На его внутренней слизистой поверхности находится несколько складок. Объем совершенно пустого желудка около 50 мл. При еде он растягивается и может вмещать весьма немало - до 3-4 л.
Итак, проглоченная пища в желудке. Дальнейшие превращения определяются прежде всего ее составом и количеством. Глюкоза, спирт, соли и избыток воды могут сразу всасываться – в зависимости от концентрации и сочетания с другими продуктами. Основная же масса съеденного подвергается действию желудочного сока. Этот сок содержит соляную кислоту, ряд ферментов и слизь. Его выделяют специальные желёзки в слизистой желудка, которых насчитывают около 35 млн.
Причем состав сока каждый раз меняется: на каждую пищу свой сок. Интересно, что желудок как бы заранее знает, какая работа ему предстоит, и выделяет нужный сок порой задолго до еды – при одном виде или запахе пищи. Это доказал еще академик И. П. Павлов в своих знаменитых опытах с собаками. А у человека сок выделяется даже при отчетливой мысли о еде.
Фрукты, простокваша и другая легкая пища требуют совсем немного сока невысокой кислотности и с малым количеством ферментов. Мясо же, особенно с острыми приправами, вызывает обильное выделение весьма крепкого сока. Относительно слабый, но чрезвычайно богатый ферментами сок вырабатывается на хлеб.
Всего за день выделяется в среднем 2-2,5 л желудочного сока. Пустой желудок периодически сокращается. Это знакомо всем по ощущениям «голодных спазмов». Съеденное же на какое-то время приостанавливает моторику. Это важный факт. Ведь каждая порция пищи обволакивает внутреннюю поверхность желудка и располагается в виде конуса, вложенного в предыдущий. Желудочный сок действует в основном на поверхностные слои, контактирующие со слизистой оболочной. Внутри же еще долгое время работают ферменты слюны.
Ферменты – это вещества белковой природы, обеспечивающие протекание какой-либо реакции. Главный фермент желудочного сока – пепсин, отвечающий за расщепление белков.
ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНАЯ КИШКА
По мере переваривания порции пищи, расположенные у стенок желудка, продвигаются к выходу из него – к привратнику.
Благодаря возобновившейся к этому времени моторной функции желудка, то есть его периодическим сокращениям, пища основательно перемешивается.
В результате в двенадцатиперстную кишку (11) поступает уже почти однородная полупереваренная кашица. Привратник желудка «охраняет» вход в двенадцатиперстную кишку. Это мышечный клапан, пропускающий пищевые массы только в одном направлении.
Двенадцатиперстная кишка относится к тонкой кишке. Вообще-то весь пищеварительный тракт, начиная с глотки и вплоть до заднего прохода, представляет собой одну трубку с разнообразными утолщениями (даже таким крупным, как желудок), множеством изгибов, петель, несколькими сфинктерами (клапанами). Но отдельные части этой трубки выделяются и анатомически, и по выполняемым в пищеварении функциям. Так, тонкую кишку считают состоящей из двенадцатиперстной кишки (11), тощей кишки (12) и подвздошной кишки (13).
Двенадцатиперстная кишка самая толстая, но длина ее всего 25-30 см. Ее внутренняя поверхность покрыта множеством ворсинок, а в подслизистом слое находятся небольшие железки. Их секрет способствует дальнейшему расщеплению белков и углеводов.
В полость двенадцатиперстной кишки открываются общий желчный проток и главный проток поджелудочной железы.
ПЕЧЕНЬ
По желчному протоку поставляется желчь, вырабатываемая самой крупной в организме железой – печенью (7). За день печень производит до 1 л желчи – довольно внушительное количество. Желчь состоит из воды, жирных кислот, холестерина и неорганических веществ.
Желчеотделение начинается уже через 5-10 минут после начала еды и заканчивается, когда последняя порция пищи покидает желудок.
Желчь полностью прекращает действие желудочного сока, благодаря чему желудочное пищеварение сменяется на кишечное.
Она также эмульгирует жиры – образует с ними эмульсию, многократно повышая поверхность соприкосновения жировых частиц с воздействующими на них ферментами.
ЖЕЛЧНЫЙ ПУЗЫРЬ
В ее же задачу входит улучшить всасывание продуктов расщепления жиров и других питательных веществ – аминокислот, витаминов, способствовать продвижению пищевых масс и предупредить их гниение. Запасы желчи хранятся в желчном пузыре (8).
Наиболее активно сокращается его нижняя, примыкающая к привратнику часть. Его емкость около 40 мл, однако желчь в нем находится в концентрированном виде, сгущаясь в 3-5 раз по сравнению с печеночной желчью.
При необходимости она поступает через пузырный проток, который соединяется с печеночным протоком. Образуемый общий желчный проток (9) и доставляет желчь в двенадцатиперстную кишку.
ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА
Сюда же выходит проток поджелудочной железы (10). Это вторая по величине железа у человека. Ее длина достигает 15-22 см, вес - 60-100 граммов.
Строго говоря, поджелудочная железа состоит из двух желез – экзокринной, вырабатывающей в день до 500-700 мл панкреатического сока, и эндокринной, производящей гормоны .
Разница между этими двумя видами желез заключается в том, что секрет экзокринных желез (желез внешней секреции) выделяется во внешнюю среду, в данном случае в полость двенадцатиперстной кишки, а производимые эндокринными (то есть внутренней секреции) железами вещества, называемые гормонами, попадают в кровь или в лимфу.
Панкреатический сок содержит целый комплекс ферментов, расщепляющих все пищевые соединения – и белки, и жиры, и углеводы. Этот сок выделяется при каждом «голодном» спазме желудка, непрерывное же его поступление начинается через несколько минут после начала еды. Состав сока меняется в зависимости от характера пищи.
Гормоны поджелудочной железы - инсулин, глюкагон и др. регулируют углеводный и жировой обмен. Инсулин, например, приостанавливает распад гликогена (животного крахмала) в печени и переводит клетки тела на питание преимущественно глюкозой. Уровень сахара в крови при этом снижается.
Но вернемся к превращениям пищи. В двенадцатиперстной кишке она смешивается с желчью и панкреатическим соком.
Желчь приостанавливает действие желудочных ферментов и обеспечивает должную работу сока поджелудочной железы. Белки, жиры и углеводы подвергаются дальнейшему расщеплению. Лишняя вода, минеральные соли, витамины и полностью переваренные вещества всасываются через кишечные стенки.
КИШЕЧНИК
Резко изгибаясь, двенадцатиперстная кишка переходит в тощую (12), длиной 2-2,5 м. Последняя в свою очередь соединяется с подвздошной кишкой (13), длина которой 2,5-3,5 м. Общая протяженность тонкой кишки составляет, таким образом, 5-6 м. Ее всасывающая способность многократно увеличивается благодаря наличию поперечных складок, число которых достигает 600-650. Кроме того, внутреннюю поверхность кишки выстилают многочисленные ворсинки. Их согласованные движения обеспечивают продвижение пищевых масс, через них же поглощаются питательные вещества.
Раньше считалось, что кишечное всасывание процесс чисто механический. То есть предполагалось, что питательные вещества расщепляются до элементарных «кирпичиков» в полости кишки, а затем эти «кирпичики» проникают в кровь через кишечную стенку.
Но оказалось, что в кишке пищевые соединения «разбираются» не до конца, а окончательное расщепление происходит только вблизи стенок кишечных клеток . Этот процесс был назван мембранным, или пристеночным
В чем оно заключается? Питательные компоненты, уже изрядно измельченные в кишке под действием панкреатического сока и желчи, проникают между ворсинками кишечных клеток. Причем ворсинки образуют столь плотную кайму, что для крупных молекул, а тем более бактерий, поверхность кишки недоступна.
В эту стерильную зону кишечные клетки выделяют многочисленные ферменты, и осколки питательных веществ разделяются на элементарные составляющие – аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды, которые и всасываются. И расщепление, и всасывание происходят в очень ограниченном пространстве и часто объединены в один сложный взаимосвязанный процесс.
Так или иначе на протяжении пяти метров тонкой кишки пища полностью переваривается и полученные вещества попадают в кровь.
Но они поступают не в общий кровоток. Если бы это произошло, человек мог бы умереть после первой же еды.
Вся кровь от желудка и от кишечника (тонкого и толстого) собирается в воротную вену и направляется в печень . Ведь пища дает не только полезные соединения, при ее расщеплении образуется множество побочных продуктов.
Сюда же надо добавить токсины , выделяемые кишечной микрофлорой, и многие лекарственные вещества и яды, присутствующие в продуктах (особенно при современной экологии). Да и чисто питательные компоненты не должны сразу попадать в общее кровяное русло, в противном случае их концентрация превысила бы все допустимые пределы.
Положение спасает печень. Ее не зря называют главной химической лабораторией тела. Здесь происходит обеззараживание вредных соединений и регуляция белкового, жирового и углеводного обмена. Все эти вещества могут синтезироваться и расщепляться в печени - по потребности, обеспечивая постоянство нашей внутренней среды.
Об интенсивности ее работы можно судить по тому факту, что при собственном весе 1,5 кг печень расходует примерно седьмую часть всей производимой организмом энергии. За минуту через печень проходит около полутора литров крови, причем в ее сосудах может находиться до 20 % общего количества крови у человека. Но проследим до конца путь пищи.
Из подвздошной кишки через специальный клапан, препятствующий обратному затеканию, непереваренные остатки попадают в толстую кишку . Обитая длина ее от 1,5 до 2 метров. Анатомически она подразделяется на слепую кишку (15) с червеобразным отростком (аппендиксом) (16), восходящую ободочную кишку (14), поперечную ободочную (17), нисходящую ободочную (18), сигмовидную кишку (19) и прямую (20).
В толстой кишке завершается всасывание воды и формируется кал. Для этого кишечными клетками выделяется специальная слизь. В толстой кишке находят прибежище мириады микроорганизмов. Выделяемый кал примерно на треть состоит из бактерий. Нельзя сказать, что это плохо.
Ведь в норме устанавливается своеобразный симбиоз хозяина и его «квартирантов».
Микрофлора питается отходами, а поставляет витамины, некоторые ферменты, аминокислоты и другие нужные вещества. Кроме того, постоянное наличие микробов поддерживает работоспособность иммунной системы, не позволяя ей «дремать». Да и сами «постоянные обитатели» не допускают внедрение чужаков, нередко болезнетворных.
Но такая картина в радужных тонах бывает лишь при правильном питании. Неестественные, рафинированные продукты, избыток пищи и неправильные сочетания изменяют состав микрофлоры. Начинают преобладать гнилостные бактерии, и вместо витаминов человек получает яды. Сильно бьют по микрофлоре и всевозможные лекарства, особенно антибиотики.
Но так или иначе фекальные массы продвигаются благодаря волнообразным движениям ободочной кишки - перистальтике и достигают прямой кишки. На ее выходе для подстраховки расположены целых два сфинктера - внутренний и наружный, которые замыкают задний проход, открываясь лишь при дефекации.
При смешанном питании из тонкой кишки в толстую за сутки в среднем переходит около 4 кг пищевых масс, кала же вырабатывается лишь 150-250 г.
Но у вегетарианцев кала образуется значительно больше, ведь в их пище очень много балластных веществ. Зато и кишечник работает идеально, микрофлора устанавливается самая дружественная, а ядовитые продукты значительной частью даже не достигают печени, поглощаясь клетчаткой, пектинами и другими волокнами.
На этом мы закончим наш экскурс по пищеварительной системе. Но надо отметить, что ее роль отнюдь не сводится только к перевариванию. В нашем теле все взаимосвязано и взаимозависимо как на физическом, так и на энергетическом планах.
Совсем недавно, например, установили, что кишечник является и мощнейшим аппаратом по производству гормонов. Причем по объему синтезируемых веществ он сопоставим (!) со всеми остальными эндокринными железами, вместе взятыми. опубликовано
Отношение к еде у разных людей заметно отличается. Для некоторых это просто способ восполнения утраченных энергетических ресурсов, а для других - удовольствие и наслаждение. Но общим остается одно: мало кто знает, что происходит с едой после того, как она попадает в организм человека.
Между тем вопросы переваривания и усваивания пищи очень важны, если вы хотите иметь крепкое здоровье. Зная законы, в соответствии с которыми устроен наш организм, можно скорректировать свое питание и сделать его более сбалансированным и грамотным. Ведь чем быстрее переваривается пища, тем эффективнее работает пищеварительная система и улучшается обмен веществ.
Рассказываем, что нужно знать о переваривании пищи, усваивании полезных веществ и времени, которое необходимо организму для переваривания тех или иных продуктов.
Как работает обмен веществ
Для начала необходимо дать определение такому важному процессу, как переваривание пищи. Что же это такое? По сути, это совокупность механических и биохимических процессов в организме, преобразующих поглощаемую человеком пищу в вещества, которые могут быть усвоены.
Сначала еда попадает в желудок человека. Это начальный процесс, который обеспечивает дальнейшее всасывание веществ. Затем пища поступает в тонкий кишечник, где подвергается действию различных пищевых ферментов. Так, именно на этом этапе углеводы превращаются в глюкозу, липиды расщепляются на жирные кислоты и моноглицериды, а белки преобразуются в аминокислоты. Все эти вещества попадают в кровь, всасываясь через стенки кишечника.
Переваривание и последующее усваивание пищи - это сложный процесс, который между тем не длится часами. Кроме того, далеко не все вещества действительно усваиваются организмом человека. Это нужно знать и учитывать.
От чего зависит переваривание пищи
Сомнений в том, что переваривание пищи - это сложный и комплексный процесс, не осталось. От чего же он зависит? Существуют определенные факторы, которые могут как ускорить, так и замедлить переваривание пищи. Их обязательно нужно знать, если вы заботитесь о своем здоровье.
Так, переваривание пищи во многом зависит от обработки продуктов питания и способа их приготовления. Так, время усвоения жареной и вареной пищи увеличивается на 1,5 часа по сравнению с сырой едой. Это связано с тем, что модифицируется изначальная структура продукта и разрушаются некоторые важные ферменты. Именно поэтому следует отдавать предпочтение сырым продуктам, если есть возможность есть их без термической обработки.
Помимо этого, на переваривание пищи влияет ее температура. Холодная еда, например, переваривается гораздо быстрее. В связи с этим между горячим и теплым супом предпочтительнее выбирать второй вариант.
Важным является также фактор смешивания пищи. Дело в том, что каждый продукт имеет свое время усваивания. А есть и такие продукты, которые вовсе не перевариваются. Если смешивать продукты с разным временем усваивания и употреблять их за один прием пищи, то время их переваривания заметно изменится.
Всасывание углеводов
Углеводы расщепляются в организме под действием пищеварительных ферментов. Ключевым для этого процесса является амилаз слюнной и поджелудочной желез.
Еще один важный термин, если мы говорим о всасывании углеводов, - это гидролиз. Это превращение углеводов в усваиваемую организмом глюкозу. Этот процесс напрямую зависит от гликемического индекса того или иного продукта. Объясняем: если гликемический индекс глюкозы равен 100%, то это значит, что организм человека усвоит ее на 100% соответственно.
При равной калорийности продуктов их гликемический индекс может отличаться друг от друга. Следовательно, концентрация глюкозы, которая попадет в кровь при расщеплении такой пищи, будет неодинаковой.
Как правило, чем ниже гликемический индекс продукта, тем он полезнее. Он содержит меньше калорий и заряжает организм энергией на более долгий срок. Таким образом, у сложных углеводов, к которым относятся зерновые, бобовые, ряд овощей, есть преимущество перед простыми (кондитерские и мучные изделия, сладкие фрукты, фастфуд, жареная пища).
Рассматриваем на примерах. В 100 граммах жареного картофеля и чечевицы содержится 400 килокалорий. Их гликемический индекс равен 95 и 30 соответственно. После переваривания этих продуктов в кровь в виде глюкозы поступает 380 килокалорий (жареный картофель) и 120 килокалорий (чечевица). Разница является достаточно существенной.
Всасывание жиров
Тяжело переоценить роль жиров в рационе человека. Они должны присутствовать обязательно, ведь это ценный источник энергии. Они обладают более высокой калорийностью по сравнению с белками и углеводами. Кроме того, жиры напрямую связаны с поступлением и усваиванием витаминов A, D, E и ряда других, так как они являются их растворителями.
Многие жиры также являются источником полиненасыщенных жирных кислот, которые крайне важны для полноценного роста и развития организма и для укрепления иммунитет а. Вместе с жирами человек получает и комплекс биологически активных веществ, благоприятно влияющих на работу пищеварительной системы и обмен веществ.
Как же перевариваются жиры в организме человека? В ротовой полости они не подвергаются никаким изменениям, так как в слюне человека нет ферментов, расщепляющих жиры. В желудке взрослого человека жиры также не претерпевают значительных изменений, так как там нет особых условий для этого. Таким образом, расщепление жиров у человека происходит в верхних отделах тонкого кишечника.
Среднее суточное оптимальное потребление жиров для взрослого человека составляет 60–100 граммов. Большинство жиров в пище (до 90%) относятся к категории нейтральных жиров, то есть триглицеридов. Остальные жиры – это фосфолипиды, эфиры холестерина и жирорастворимые витамины.
Полезные жиры, к которым относятся мясо, рыба, авокадо, оливковое масло, орехи, используются организмом практически сразу после употребления. А вот трансжиры, которые считаются нездоровой пищей (фастфуд, жареная пища, сладкое), откладываются в жировые запасы.
Всасывание протеинов
Белок является очень важным веществом для здоровья человека. Он обязательно должен присутствовать в рационе. Белки, как правило, советуют употреблять на обед и на ужин, сочетая их с клетчаткой. Однако хороши они и на завтрак. Этот факт подтверждают многочисленные исследования ученых, в ходе которых было установлено, что яйца - ценный источник белка - это идеальный вариант для вкусного, сытного и полезного завтрака.
На всасывание протеинов влияют различные факторы. Самыми важными из них являются происхождение и состав белка. Белки бывают растительные и животные. К животным относятся мясо, птица, рыба и ряд других продуктов. В основном эти продукты усваиваются организмом на 100%. Чего не скажешь о белках растительного происхождения. Немного цифр: чечевица всасывается организмом на 52%, нут - на 70%, а пшеница - на 36%.
Питание — важнейшая вещь для каждого человека. Организм нуждается в огромном количестве химических веществ. Они регулируют его работу и являются строительным материалом для новых клеток. Неправильное питание — причина большинства заболеваний, терроризирующих современного человека. Поэтому информация о том, как работает пищеварение, будет полезна каждому, независимо от вкусов и предпочтений. Давайте узнаем, где происходит всасывание питательных веществ в организме человека.
Ротовая полость
Полезные микроэлементы из пищи начинают усваиваться ещё во рту. Во время приёма еды выделяется слюна, которая содержит в себе ферменты, помогающие расщепить сложные вещества. Находясь во рту, пища пропитывается слюной и превращается в более-менее однородную массу. К сожалению, она находится в ротовой полости в течение короткого промежутка времени, поэтому поступления питательных веществ на этой стадии незначительны. Чтобы изменить эту досадную тенденцию, нужно долго и тщательно пережёвывать пищу. Все знают об этом, но практически никто не следует этому простому правилу.
Раз из ротовой полости почти не поступают в кровь, то эта стадия пищеварения бесполезна? Ни в коем случае! Слюна, которой пропитывается еда, принимает активное участие в процессах пищеварения, проходящих в желудке. Поэтому не стоит недооценивать важность пищеварительных трансформаций, которые происходят во рту.
Желудок
Одно из мест, где питательные вещества поступают в кровь, — желудок. Измельчённая и пропитанная слюной пища проходит через пищевод и оказывается в этом органе, где её ждёт следующая стадия пищеварительного процесса. Желудок вырабатывает соляную кислоту, слизь и ферменты. Именно в его глубинах всасывается основное количество воды, а также минералы и аминокислоты, которые уже успели расщепиться. Некоторое количество глюкозы тоже всасывается в желудке.
Алкоголь, как многие убедились на собственном опыте, тоже усваивается именно здесь. Поэтому, если принимать его на голодный желудок, то эффект наступает быстро, что частенько приводит к плачевным последствиям. Если же употребление алкогольных напитков проходит вместе с приёмом пищи, то ядовитое вещество медленнее усваивается, и эффект проявляется не так стремительно и беспощадно.
Тонкий кишечник
Основное место, где происходит всасывание питательных веществ в кровь, — это кишечник. Именно он является главным в котором функционируют наиболее важные процессы. В тонком кишечнике происходит наиболее интенсивное и эффективное усвоение полезных элементов из пищи. Этим он обязан своему строению — поверхность тонкой кишки покрыта легионами ворсинок, что увеличивает площадь поглощения в сотни раз. Благодаря такой конструкции основные питательные вещества поступают в кровь через ворсинки При их сокращении усвоенные элементы попадают в кровь, а во время расслабления свободное место заполняется новой порцией веществ. Также ворсинки способствуют механическому продвижению пищи по кишечнику.
В толстой кишке проходит заключительный этап пищеварительной цепочки. Здесь усваиваются остатки воды, некоторые мономеры и витамины, а также соли. Если предыдущие этапы усвоения пищи прошли хорошо, то в толстый кишечник попадает масса, почти лишённая питательных веществ. Поэтому после финального этапа усвоения из остатков пищи будут сформированы каловые массы, которые проследуют к выходу.
Кишечник — не только место, где питательные вещества поступают в кровь. На самом деле именно он отвечает за иммунитет человека. Помимо этого, микрофлора, обитающая в кишечнике, вырабатывает витамины группы В, витамин К, а также некоторые аминокислоты, многие из которых признаны незаменимыми. Развитие полезной микрофлоры и уничтожение патогенной — важная задача в деле сохранения здоровья.
Микрофлора
Полезные бактерии, населяющие кишечник, являются жизненно необходимыми обитателями нашего организма. Они являются ключевым звеном иммунной системы, без которого немыслима нормальная работа защитных механизмов. Также многие незаменимые вещества, участвующие в построении новых клеток, вырабатываются именно благодаря микроорганизмам, населяющим наш кишечник.
Логично было бы заботиться о драгоценной микрофлоре, всячески её оберегать и подкармливать. Но большинство людей совершают прямо противоположные действия, прикладывая уйму усилий для уничтожения полезных микроорганизмов. Более того, они не только убивают полезные бактерии, но и создают в кишечнике условия, идеально подходящие для зарождения патогенной микрофлоры. Такое положение дел вызвано тем, что современный человек употребляет в пищу продукты, не являющиеся едой. Например, полуфабрикаты, фастфуды, всевозможные закуски, щедро посыпанные химикатами.
Загрязнение кишечника
Чтобы держать в чистоте место, где питательные вещества поступают в кровь, нужно питаться здоровой пищей, не употреблять за один приём Например, не стоит совмещать белковую пищу с углеводной, молочные продукты лучше есть отдельно от всего, как и фрукты. Также не будет лишним ввести побольше овощей в свой рацион. Волокна, из которых они состоят, пройдут по кишечнику, удаляя нечистоты, скопившиеся на его стенках.
Что происходит с питательными веществами?
После попадания в кровь полезные вещества и микроэлементы начинают разноситься в клетки тканей, составляющих наш организм. Там они принимают участие в обмене веществ, или метаболизме. Обменные процессы невероятно важны для поддержания нашей жизнедеятельности, так как именно благодаря им образуются необходимые белки, аминокислоты и другие кирпичики, из которых построено человеческое тело. Стройматериалы проходят долгий путь от места, где происходит всасывание питательных веществ у человека, до каждого органа, любой клеточки нашего организма.
Слаженный и гармоничный обмен веществ закладывает прочный фундамент для построения здорового тела. Тот человек, чей метаболизм в порядке, имеет крепкое здоровье, массу энергии и хорошее настроение. Если же этот процесс будет нарушен, то проблемы не заставят себя долго ждать. Это может привести к нарушениям в работе эндокринной системы, подагре, избытку холестерина, нарушению психического развития и многим другим нехорошим вещам.
Важность усвоения пищи
Важность мест, где питательные вещества поступают в кровь, трудно переоценить. Здоровье всего организма зависит от их слаженной и гармоничной работы. Если возникнет проблема с желудком или с кишечником, то строительные материалы для обновления клеток перестанут поступать. А это чревато массой проблем как с физическим здоровьем, так и с психическим.
Задача человека — всеми возможными способами помогать этим жизненно важным процессам или хотя бы не мешать им. Питайтесь здоровой пищей, и ваша жизнь засияет новыми красками!
