Макроелементи

Чотири макроелементи складають органічну основу живих організмів. Це кисень (62,43%), вуглець (21,15%), водень (9,86%) і азот (3,10%). Решту макроелементів прийнято вважати мінеральними. З них найбільше значення мають такі:

Кальцій. На частку кальцію доводиться майже третина всіх мінеральних речовин організму (1,9% загальної маси тіла). 97% кальцію зосереджено в скелеті у вигляді солей фосфорної і вугільної кислот. Близько 1 % кальцію знаходиться в іонізованому стані.

Всмоктування кальцію відбувається переважно в тонкій кишці. Інтенсивність всмоктування залежить від вмісту кальцію в раціоні, потреби і наявності вітаміну D. При нормальному складі раціонів всмоктується близько 50% кальцію. Вітамін D є складовою частиною білкового переносника – кальцій-зв’язуючого протеїну, який виконує при всмоктуванні три функції: стимулятора дифузії, носія і концентратора. Всмоктування відбувається в два етапи – поглинання кальцію клітинами кишкового епітелію і транспортування його до серозної оболонки. 40% кальцію організму зв'язано з альбумінами крові, які беруть участь в транспортуванні кальцію до тканин і клітин.

Кальцій бере участь у регуляції порозності ендотелію судин, у створенні структури кісткової тканини, в процесах зсідання крові. Він знижує збудливість нервової системи, стимулює діяльність серцевого м'яза, знижує проникність клітинних мембран, зменшує здатність колоїдів зв'язувати воду, бере участь у регуляції діяльності багатьох ферментів. Так, кальцій є інгібітором енолази і дипептидази, активатором лецитинази і актоміозин-АТФ-ази. При недостатній кількості в раціоні кальцію виникає гіпокальційемія. Вона супроводжується гіперфосфатеміею, підвищенням проникності клітинних мембран, остеопорозом, ламкістю і викривленням кісток, остеомаляцією, рахітом, судомами.

Обмін кальцію в організмі регулюється паратгормоном і кальцитоніном. Надлишок кальцію з організму видаляється з калом (в основному шляхом секреції слизових оболонок кишок) і сечею.

Фосфор. Вміст фосфору в організмі в середньому складає 1% загальної маси. В організмі фосфор є складовою частиною кісток і зубів, компонентом нуклеїнових кислот, фосфопротеїдів і фосфатидів, входить до складу буферних систем, макроергічних фосфатів і посередника гормональної регуляції (3', 5'-АМФ), бере участь в багатьох реакціях обміну речовин, перш за все, гліколізу, глікогенолізу і окислювального фосфорилування.

Всмоктується фосфор в проксимальній ділянці тонкої кишки. Для всмоктування фосфору необхідна наявність іонів Ca²⁺ і, мабуть, K⁺ в химусі. Всмоктування фосфору через стінку кишок здійснюється проти градієнта концентрації з участю білкових переносників. Фосфор, всмоктується у вигляді аніона РО^3-₄, поступає в кров, швидко поглинається печінкою, нирками, селезінкою, повільніше – нервовою, м'язовою і кістковою тканинами. Фосфор характеризується високим ступенем метаболізму, наприклад фосфор кісток і зубів оновлюється протягом 4 діб. Виділяється з сечею, калом і потом.

Обмін фосфору в організмі регулюється паратгормоном, частково – статевими гормонами. При недостатній кількості фосфору, порушенні співвідношення Ca:P або захворюваннях паращитовидної залози виникає рахіт, остеомаляція і фіброзний остит.

Mагній. Магній складає близько 0,05% загальної маси. В основному магній міститься в скелеті і м'яких тканинах. Магній входить до складу кісток і зубів, бере участь у функціонуванні нервово-м'язового апарату й імунобіологічних процесах, є складовою частиною і активатором багатьох ферментів (АТФ-ази м'язів, АХЕ, фосфатаз), регулятором окислювального фосфорилування, бере участь у біосинтезі білка (служить своєрідним містком між рРНК і тРНК+іРНК) і ацетилхоліну, діяльності мітохондрій, терморегуляції й ін.

Всмоктування магнію відбувається в шлунку і дванадцятипалій кишці. Мабуть, для кальцію і магнію існує одна і та ж система всмоктування (див. вище). Найкраще всмоктується магній молока. Дещо гірше всмоктується магній у вигляді солей MgSO₄•7H₂O і MgCO₃. У крові знаходиться у вигляді іонів, солей і сполук з альбумінами і глобулінами. Депонується в печінці, потім поступає в м'язову і кісткову тканини. Магній – антагоніст кальцію. Виділяється з сечею, калом і потом у вигляді солей.

При недостатній кількості магнію виникає трав'яна тетанія або гіпомагнезія, яка виявляється в м'язових судомах, уповільненні росту, порушенні нервово-м'язової діяльності.

Калій. Його вміст в організмі досягає 0,22 – 0,23% загальної маси. Калій бере участь в підтримці осмотичного тиску всередині клітини, передачі нервових імпульсів, регуляції скорочень серцевого й інших м'язів, входить до складу буферних систем крові і тканин, підтримує гідратацію іонів і колоїдних частинок, активує діяльність багатьох ферментів (АТФ-ази, піруват- і фруктокіназ й ін.), є складовою частиною натрій-калієвого насоса.

Найбільше калію зосереджено в тканинах печінки, нирок, шкіри, м'язів і нервової системи. Калій в основному зосереджений у клітинах (540 – 620 мг%), мало його в міжклітинній рідині (15,5 – 21 мг%). Знаходиться у вигляді солей – хлоридів, фосфатів, карбонатів і сульфатів, в іонізованому стані і у зв'язаному стані з білками або іншими органічними сполуками.

Всмоктування калію відбувається всіма частинами харчового каналу. Через кишкову стінку калій проникає в результаті дифузії. Екзогенний калій спочатку потрапляє в міжклітинний простір, потім у кровоносну систему і печінку. Надлишок калію з організму видаляється з сечею, калом і потом.

Обмін калію в організмі регулюється мінералокортикостероїдами кори наднирників. Гіперкаліємія спостерігається при посиленому розпаді тканин, травмах, інфекціях, порушеннях регуляції з боку наднирників. При цьому гальмуються реакції гліколізу, клітинне дихання, окислювальне фосфорилування, збудливість, наступає інтоксикація. Гіпокаліємія виникає при недостатній кількості калію і виявляється у вигляді блювоти, ентеритів і ін. Це призводить до появи парезів, паралічів, нефриту і ін.

Натрій. Обмін натрію тісно пов'язаний з обміном калію. Його вміст в організмі складає 0,08% загальної маси. Натрій є складовою частиною буферних систем, разом з калієм бере участь у створенні в організмі і його клітинах відповідного осмотичного тиску, в підтримці кислотно-лужної рівноваги і проведенні нервових імпульсів. Невелику кількість гідрокарбонату натрію секретують слинні і підшлункова залози. Він і створює необхідну реакцію середовища для процесів травлення в ротовій порожнині і кишках. Натрій поступає в організм в основному у вигляді хлориду натрію. Основна маса натрію зосереджується в плазмі крові, лімфі, лікворі й інших біологічних рідинах у вигляді хлоридів, гідрокарбонатів, фосфатів і т.д. Багата натрієм шкіра, легені, мозок.

Велика кількість натрію всмоктується в тонкій кишці, а також в шлунку і товстій кишці. Натрій проникає через стінку кишок проти градієнта концентрації з участю спеціальних переносників. 90 – 95% поглиненого натрію виділяється з сечею, 5 – 10% – з калом і потом.

Обмін натрію в організмі регулюється альдостероном. Гіпонатріємія виникає при недостатній кількості натрію в раціоні, посиленій роботі, діабеті, захворюваннях наднирників. Це призводить до ослаблення апетиту, млявості, зменшення продукції залозами дна шлунку соляної кислоти, посиленої евакуації химуса з шлунку в кишки, гальмуванню виділення соку підшлункової залози. Гіпернатріємія виникає при зменшенні реадсорбції натрію в ниркових канальцях і порушенні інкреції альдостерону або антидиуретичного гормону гіпофіза. Розвиваються набряки в тканинах. Ці явища спостерігаються при нефриті, цирозах печінки, міо- і перикардитах.

Хлор. Хлор складає близько 0,08% загальної маси. Бере участь у регуляції осмотичного тиску, служить компонентом для синтезу соляної кислоти залозами шлунку. Є активатором амілази і поліпептидази. Всмоктується хлор головним чином у тонкій кишці. Концентрується в позаклітинних рідинах (до 85%), усередині клітин хлор в основному зосереджений в еритроцитах. Найбільше хлору міститься в сироватці крові. В організмі в середньому утримується 31% спожитого хлору. Надлишок хлору видаляється з сечею, калом і потом.

Обмін хлору в організмі регулюється мінералокортикоїдами кори наднирників.

Сірка. Вміст сірки в організмі коливається від 0,08 до 0,5% загальної маси. Сірка – складова частина багатьох білків, глутатіону, коензиму А, вітамінів, мукополісахаридів, деяких жовчних кислот, сульфатидів, парних сполук і ін.

Поступає з їжею у вигляді органічних (білків, амінокислот, вітамінів) і неорганічних (сульфатів) сполук. З неорганічних сполук сульфат-іони відразу ж всмоктуються кишками. Частина сірки засвоюється бактеріями харчового каналу і перетворюється в органічну. Органічні сірковмісні сполуки (білки, пептиди) організм засвоює після попереднього їх розщеплення в харчовому каналі. Частина екзогенної сірки нагромаджується в організмі у вигляді біологічно активних речовин.

Сірка бере участь в біосинтезі кератинів шерсті і волосся, в утворенні багатьох білків, гормонів, хондроітинсірчаної і таурохолевої кислот. Деяка частина сірки піддається окисленню, перетворюючись на сірчану кислоту, яка використовується клітинами печінки для нейтралізації токсичних продуктів у вигляді парних сполук – фенолсірчаної кислоти, тваринного індикана. З організму сірка виводиться з сечею, калом, потом у вигляді сульфатів або ефірів з фенолами. При недостатній кількості сірки спостерігається втрата апетиту, випадання шерсті і волосся, слюно- і сльозотеча й ін.