Біохімічна роль макроелементів

Натрій — екстрацелюлярний елемент, який міститься в міжклітинному просторі у вигляді іонів. Іони натрію разом з іонами хлору забезпечують підтримання сталості осмотичного тиску та об'єму фізіологічних рідин організму, сприяють затримці води в ньому. Так, 1 f натрію може зв'язувати 25 г води. Натрій бере участь також у транспорті амінокислот, цукрів та інших сполук, у передачі нервових імпульсів, формуванні короткочасної пам'яті, впливає на збудливість м'язових волокон та серцево-судинної системи. Іони натрію разом з іншими іонами забезпечують кислотно-лужну рівновагу крові та інших рідин організму. Вміст натрію в організмі становить 0,15 ⁽'о. Нестача його викликає порушення багатьох процесів і може супроводжуватись втратою апетиту, апатією, тахікардією.

Надлишок натрію також негативно впливає на стан організму, зокрема на серцево-судинну систему, функцію нирок, може підвищуватись тиск, з'являються набряки, судоми тощо. Регуляція.вмісту натрію здійснюється за участю гормонів кори надниркових залоз, нирками та антидіуретичним гормоном гіпофізу. Добова потреба — 10—15 г у вигляді хлориду натрію.

Калій — інтрацелюлярний елемент, що міститься в усіх тканинах організму та травних соках. Вміст калію в організмі становить 0,35 %. Він відіграє важливу роль у передачі нервових імпульсів у м'язових і нервових клітинах, забезпеченні осмотичних явищ, стимулює діяльність серцевих м'язів. При нестачі калію порушується синтез глікогену, з'являються серцева аритмія, набряки, посилюється розщеплення білків. Надлишок калію супроводжується порушеннями розумової діяльності, фізичного розвитку, функціонування систем організму. Добова потреба — 2-т-4 г. Міститься в картоплі, абрикосах, квасолі, чорносливі та багатьох інших овочах і фруктах. При надлишку калію спостерігається посилене виділення натрію з організму.

Кальцій. Вміст в організмі 1,5 %. Майже 97 % його міститься в кістках у вигляді нерозчинних солей фосфорної кислоти — гідроксилапа-титів. Решта знаходиться в іонному вигляді, а також у комплексі з біл-

нами альбумінової фракції в усіх тканинах і рідинах організму. Невелика кількість міститься в крові у вигляді СаС1₂. Солі кальцію відіграють важливу роль у регуляції процесів скорочення м'язів, зсідання крові, формуванні опірних і покривних тканин. Регуляція вмісту і кальцію забезпечується гормонами паращитовидних залоз (паратгор-мон, кальцитомін).

Всмоктування кальцію відбувається у тонкій кишці за участю специфічних механізмів, які залежать від наявності вітаміну D. Порушення всмоктування може спостерігатись при наявності в продуктах харчування надлишку жирів, фосфатів, фітинової та щавлевої кислот. Добова потреба —0,1—0,2 г.

Магній — досить важливий макроелемент. Міститься в плазмі крові, органах і тканинах, а також у вигляді фосфатів входить до складу кісткової тканини, де знахолиться основна його маса. Вміст магнію в організмі становить 0,15 %, добова потреба —0,3—1,2 г. Біологічна роль магнію різноманітна. Іони забезпечують формування просторової конформації таких важливих біополімерів, як білки і нуклеїнові кислоти та підтримання структури клітинних органел (міто-хоидрій, рибосом), що необхідно для виконання ними біологічних функцій. Це зумовлено здатністю іонів Mg²+ до комплексоутіюрю-вання з біолігандами.

Іони Mg²+ необхідні для функціонування багатьох ферментних систем, які забезпечують катаболічпі й аиаболічні реакції в процесі проміжного та внутрішньоклітинного обміну білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот. Важлива роль магнію також у забезпеченні процесів трансляції, транскрипції та реплікації.

Іони Mg²+ виявляють синергічну дію з іонами Мп²+ та антагоністичну — з іонами Са²+. При надлишку іонів Mg²+ пригнічується всмоктування іонів Са²⁺ і заміна його в складі органічних сполук на магній. Останній бере участь у формуванні системи комплементу, що сприяє підвищенню стійкості організму проти інфекційних захворювань. При нестачі магнію розвивається комплекс симптомів — апатія, слабкість, сонливість, спостерігається кальцифікація артеріальних судин, серцевого м'яза, нирок.

Залізо. Біологічна роль заліза в організмі зводиться переважно до участі його в таких важливих процесах, як кровотворення та тканинне дихання. Іони Fe²+ входять до складу залізопорфіринових комплексів, які є складовою частиною гемоглобіну, міоглобіну, цито-хромів, цитохромоксидази та інших ферментів, що забезпечують транспорт електронів по системі дихального ланцюга, входять до складу каталази, пероксидази та інших ферментів.

В організмі людини залізо становить 2 —5 г, з яких близько 70 % міститься в гемоглобіні, 4—5 % — в міоглобіні. Це так зване гемінове залізо. Крім того, в організмі міститься негемінове залізо у вигляді

залізобілкового комплексу — ферритину. Ферритин є запасною Тюрмою заліза, яка міститься в печінці, селезінці, кістковому мозку. Незначна кількість заліза (0,1 %) міститься в плазмі крові, в складі залізовмісного білка трансферину, який є транспортною ({юрмою заліза в організмі. Певна кількість заліза утворює міцні комплекси з аніонними групами біополімерів (ДНК, РНК). Більша частина заліза використовується кістковим мозком для синтезу гемоглобіну, тому при нестачі його виникають різні форми анемій. Всмоктування заліза пригнічується в присутності фітинової кислоти. Основним джерелом валіза для організму є продукти харчування тваринного походження. Добова потреба в залізі в середньому становить 15 мг.

Хлор. Іони хлору разом з іонами Na ^ь виконують важливу функцію — підтримують деякі показники гомеостазу в організмі. Майже 70 % осмотичного тиску плазми забезпечується хлоридами. Важлива роль іонів хлору також у підтриманні кислотно-лужної рівноваги, рН шлункового соку. Іони хлору містяться в усіх біологічних рідинах організму. Вміст в організмі хлору становить0,15 %. Добова потреба забезпечується за рахунок вживання хлориду натрію — кухонної солі.

Сірка. В організмі знаходиться переважно в складі органічних та неорганічних сполук. Значна кількість сірки міститься в білках покривних тканин, входить до складу біологічно-активних сполук — ферментів, гормонів, пептидів, а також багатьох інших сполук, які забезпечують численні реакції проміжного обміну в організмі. В складі глутатіону і таурипу сірка бере участь в обміні білків і ліпідів, окислювально-відновних процесах. Сірка входить до складу кофактора переметилювання S-аденозилметіоніну та ацетил-КоА, який відіграє важливу роль в обмінних процесах організму. У вигляді сульфатів сірка бере участь у знешкодженні різних токсичних продуктів обміну. Вміст сірки в організмі—0,35%.

Фосфор. Основна маса фосфору в організмі міститься в складі органічних і неорганічних сполук. Кальцієві солі фосфору входять до складу кісткової тканини, виконуючи структурну функцію. В кістковій тканині міститься понад 75 % фосфору. Значна кількість фосфору міститься в складі біополімерів клітин — білків, нуклеїнових кислот, ліпідів.

Фосфоліпіди та фосфопротеїди відіграють важливу роль в утворенні мембранних структур клітини і клітинних органел. Фосфор входить до складу багатьох макроергічних сполук, які беруть участь в енергетичному обміні організму. Так, фосфор міститься в складі АТФ — основної енергетичної сполуки організму, а також креатинфосфату, який забезпечує біоенергетику скелетних м'язів та міокарду.

Неорганічні сполуки фосфору містяться в еритроцитах і плазмі крові в складі фосфатних буферних систем. Для організму важливе

значення має підтримання еквівалентного співвідношення між фосфором і кальцієм (1: 1,5). При порушенні цього співвідношення виникають розлади в діяльності організму. При цьому небажаним є як збільшення, так і зменшення вмісту фосфору в організмі. Підвищена потреба в даному макроелементі спостерігається при значних фізичних та розумових навантаженнях, туберкульозі. Підтримання постійного вмісту його в організмі здійснюється за участю вітаміну D та деяких гормонів.