Взрослый человек в обычных условиях употребляет около 2,5 л воды в сутки. Кроме того, в организме образуется около 300 мл метаболической воды, как одного из конечных продуктов энергообмена. В соответствии с потребностями человек в течение суток теряет около 1,5 л воды в виде мочи, 0,9 л путем испарения через легкие и кожу (без потоотделения) и приблизительно 0,1 л с калом. Таким образом обмен воды в обычных условиях не превышает 5 % массы тела в сутки. Повышение температуры тела и высококалорийная пища способствуют выделению воды через кожу и легкие, увеличивают ее потребление.
Лишение организма воды и минеральных солей вызывает тяжелые нарушения и смерть.
Нормальное функционирование тканей обеспечивается не только наличием в них тех или иных солей, но и строго определенными их количественными соотношениями. При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий - в скелетных мышцах, кальций и фосфор - в костях.
Все необходимые для организма минеральные элементы поступают с пищей и водой. Большинство минеральных солей легко всасываются в кровь; их выведение из организма происходит главным образом с мочой и потом. При напряженной мышечной деятельности потребность в некоторых минеральных веществах увеличивается.
Регуляция водного обмена в основном контролируется гормонами гипоталамуса, гипофиза и надпочечников . Минеральные соли создают столь необходимое для жизнедеятельности клеток определенное осмотическое давление.
При смешанном питании взрослый человек получает все необходимые ему минеральные вещества в достаточном количестве.
Витамины играют роль катализаторов в обменных процессах . Они представляют собой вещества химической природы, необходимые для нормального обмена веществ, роста, развития организма, поддержания высокой работоспособности и здоровья.
Витамины делят на водорастворимые (группа В, С, Р и др.) и.
жирорастворимые (А, Д, Е, К).
Достаточное потсупление витаминов в организм зависит от правильного рациона питания
и нормальной функции процессов пищеварения; некоторые витамины (К, В ) синтезируются бактериями в кишечнике. Недостаточное поступление витаминов в организм (гиповитаминоз) или полное их отсутствие (авитаминоз) приводят к нарушению многих функций.
Витамины - биологически активные вещества разнообразной химической природы. Они необходимы нам для нормального обмена веществ и течения физиологических процессов, развития и роста организма, повышения его сопротивляемости к различным неблагоприятным факторам окружающей среды
Витамин А - необходим для нормального роста и развития организма.
Витамин В1 – играет большую роль в функционировании органов пищеварения и центральной нервной системы (ЦНС)
Витамин В2 - играет большую роль в углеводном, белковом и жировом обмене, процессах тканевого дыхания, способствует выработке энергии в организме.
Витамин С (Аскорбиновая кислота) – повышает устойчивость организма к вредным факторам внешней среды, особенно к инфекционным агентам.
Витамин D - регулирует транспорт кальция и фосфатов, участвуют в синтезе костной ткани, усиливают ее рост.
Основной обмен, факторы, влияющие на его величину. Условия определения. Суточный расход энергии при различных видах деятельности.
В зависимости от активности организма и воздействий на него факторов внешней среды различают три уровня энергетического обмена: основной обмен, энерготраты в состоянии покоя и энерготраты при различных видах труда.
Основной обмен - энергозатраты связаны с поддержанием минимально необходимого для жизни клеток уровня окислительных процессов и с деятельностью постоянно работающих органов и систем - дыхательной мускулатуры, сердца, почек, печени. Некоторая часть энергозатрат в условиях основного обмена связана с поддержанием мышечного тонуса. Освобождение в ходе всех этих процессов тепловой энергии обеспечивает ту теплопродукцию, которая необходима для поддержания температуры тела на постоянном уровне, как правило, превышающем температуру внешней среды.
Условия определения основного обмена: обследуемый должен находиться
1) в состоянии мышечного покоя (положение лежа с расслабленной мускулатурой), не подвергаясь раздражениям, вызывающим эмоциональное напряжение;
2) натощак, т. е. через 12- 16 ч после приема пищи;
3) при внешней температуре «комфорта» (18-20 °С), не вызывающей ощущения холода или жары.
Основной обмен определяют в состоянии бодрствования. Во время сна уровень окислительных процессов и, следовательно, энергетических затрат организма на 8-10 % ниже, чем в состоянии покоя при бодрствовании.Основной обмен у большинства взрослых здоровых людей составляет в среднем около 1 800-2100 Ккалорий. При активной мышечной деятельности расход энергии очень быстро увеличивается: и чем тяжелее такая мышечная работа, соответственно, тем и больше энергии расходует человек.
Вода у взрослого человека составляет 60%, а у новорожденного - 75% от массы тела. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм - одно из основных условий поддержания его жизнедеятельности. Около 70% всей воды в организме входит в состав протоплазмы клеток, составляя так называемую внутриклеточную воду. Внеклеточная вода входит в состав тканевой или интерстициальной жидкости (около 25%) и воды плазмы крови (около 5%). Баланс воды складывается из ее потребления и выделения. С пищей человек получает в сутки около 750 мл воды, в виде напитков и чистой воды - около 630 мл. Около 320 мл воды образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров. При испарении с поверхности кожи и альвеол легких в сутки выделяется около 800 мл воды. Столько же необходимо для растворения экскретируемых почкой осмотически активных веществ при максимальной осмолярности мочи. 100 мл воды выводится с фекалиями. Следовательно, минимальная суточная потребность составляет около 1700 мл воды.
Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды, которая зависит от осмотической концентрации веществ в жидкостях и их объема. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса.
Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей (регуляция водно-солевого обмена описана в гл. 8).
Минеральные соли. Натрий (Na +) является основным катионом внеклеточных жидкостей. Его содержание во внеклеточной среде в 6- 12 раз превышает содержание в клетках. Натрий в количестве 3-6 г в сутки поступает в организм в виде поваренной соли и всасывается преимущественно в тонком отделе кишечника. Роль натрия в организме многообразна. Он участвует в поддержании кислотно-основного состояния, осмотического давления внеклеточных и внутриклеточных жидкостей, принимает участие в формировании потенциала действия, оказывает влияние на деятельность практически всех систем организма; ему придается большое значение в развитии ряда заболеваний. В частности, считают, что натрий опосредует развитие артериальной гипертензии за счет как увеличения объема внеклеточной жидкости, так и повышения сопротивления микрососудов. Баланс натрия в организме в основном поддерживается деятельностью почек (см. гл. 8).
Важнейшие источники натрия - поваренная соль, мясные консервы, брынза, сыр, соленые огурцы, помидоры, квашеная капуста, соленая рыба. При недостатке поваренной соли происходят обезвоживание, потеря аппетита, рвота, мышечные судороги; при передозировке - жажда, депрессия, рвота. Постоянный избыток натрия повышает АД.
Калий (К +) является основным катионом внутриклеточной жидкости. В клетках содержится 98% калия. Всасывается калий в тонком и толстом кишечнике. Особое значение калий имеет благодаря своей потенциалобразующей роли на уровне поддержания мембранного потенциала покоя. Калий принимает также активное участие в регуляции равновесия кислотно-основного состояния клеток. Он является фактором поддержания осмотического давления в клетках. Регуляция его выведения осуществляется преимущественно почками (см. гл. 8).
Наиболее богаты калием картофель с кожурой, чеснок, петрушка, тыква, кабачки, курага, урюк, изюм, чернослив, бананы, абрикосы, бобовые культуры, мясо, рыба.
При дефиците калия отмечается потеря аппетита, аритмия, снижение АД; при передозировке - мышечная слабость, нарушение сердечного ритма и функции почек.
Кальций (Са 2+) обладает высокой биологической активностью. Он является основным структурным компонентом костей скелета и зубов, где содержится около 99% всего Са 2+ . В большом количестве кальция нуждаются дети ввиду интенсивного роста костей. Всасывается кальций преимущественно в ДПК в виде одноосновных солей фосфорной кислоты. Примерно 3 / 4 кальция выводится пищеварительным трактом, куда эндогенный кальций поступает с секретами пищеварительных желез, и */ 4 - почками. Велика роль кальция в осуществлении жизнедеятельности организма. Кальций принимает участие в генерации потенциала действия, в инициации мышечного сокращения, является необходимым компонентом свертывающей системы крови, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга и обладает симпатикотропным действием.
Основные поставщики кальция - молоко и молочные продукты, сыр, печень, рыба, яичный желток, изюм, крупы, финики.
При дефиците кальция появляются мышечные судороги, боль, спазмы, ригидность, у детей - деформация костей, у взрослых - остеопороз, у спортсменов - судороги, шум в ушах, гипотония. При передозировке отмечаются потеря аппетита, веса, слабость, лихорадка и запоры. Регуляция осуществляется главным образом гормонами - тиреокальцитонином, паратгормоном и витамином Z) 3 (см. гл. 10).
Магний (Mg 2+) содержится в ионизированном состоянии в плазме крови, эритроцитах, в составе костной ткани в виде фосфатов и бикарбонатов. Магний обладает спазмолитическим и сосудорасширяющим действием, стимулирует перистальтику кишечника и повышает выделение желчи. Входит в состав многих ферментов, которые высвобождают энергию из глюкозы, стимулируя активность ферментов, оказывает успокаивающее действие на сердце и нервную систему.
Магний содержится в хлебе из муки грубого помола, крупах (гречка, рис полнозерный, овсяные хлопья), курином яйце, фасоли, горохе, бананах, шпинате. В молоке и молочных продуктах магний содержится в небольшом количестве, но хорошо усваивается.
При дефиците магния отмечаются судороги, мышечные боли, головокружение, апатия, депрессия. Недостаток магния увеличивает содержание кальция в сердечной и скелетных мышцах, что ведет к нарушению сердечного ритма и другим заболеваниям. При передозировке угнетаются функции дыхания и ЦНС.
Хлор (СГ) участвует в образовании желудочного сока, поступает в организм человека в составе поваренной соли и вместе с натрием и калием участвует в создании мембранного потенциала и проведении нервного импульса, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, способствует транспорту углекислого газа эритроцитами. Хлор способен откладываться в коже, задерживаться в организме при избыточном поступлении.
Хлор в основном содержится в поваренной соли, мясных консервах, сыре, брынзе.
При дефиците хлора отмечаются потливость, диарея, недостаточная секреция желудочного сока, развиваются отеки. Повышение содержания хлора наступает при обезвоживании организма и при нарушении выделительной функции почек.
Фосфор (Р) - жизненно важное вещество, входит в состав костной ткани и является основной частью ядер клеток нервной системы, особенно мозга. Он активно участвует в обмене белков, жиров и углеводов; необходим для образования костей и зубов, нормального функционирования нервной системы и сердечной мышцы; принимает участие в синтезе ферментов, белков и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и органических соединений (фосфаты).
Фосфор содержится в продуктах животного происхождения: молоке, твороге, сыре, печени, мясе, яйцах; в пшеничных отрубях, хлебе из муки грубого помола, проросшей пшенице; богаты фосфором различные крупы, картофель, бобовые культуры, сухофрукты, орехи, семечки подсолнуха, продукты моря и, особенно, рыба.
Дефицит фосфора отмечается при длительном голодании (организм расходует фосфор, содержащийся в тканях). Симптомы: слабость, в дальнейшем потеря аппетита, боли в костях, нарушение обменных процессов в миокарде. При избытке фосфора происходит снижение уровня кальция в крови, возможно нарушение сердечного ритма. Избыток фосфора может развиться у детей, которые находятся на искусственном вскармливании. В регуляции принимает участие паратгормон и тиреокальцитонин (см. гл. 10).
Сера (S) входит в состав белков, хрящевой ткани, волос, ногтей, участвует в синтезе коллагена. Она необходима для обезвреживания в печени ядовитых веществ, поступающих из толстого кишечника в результате гниения.
Важнейшим источником серы являются белковые продукты: мясо, рыба, молочные продукты, яйца, бобовые.
Суточная потребность, дефицит и передозировка достоверно не установлены. Считается, что суточная потребность компенсируется обычным рационом.
Железо (Fe) является основной составной частью многих тканей организма и некоторых ферментов. Значительное количество железа содержится в эритроцитах, около 70% - в гемоглобине. Основное физиологическое значение железа - участие в процессе кроветворения, транспорте кислорода и углекислого газа, обеспечение клеточного дыхания. Железо способно депонироваться в организме. Такими «депо» для него являются селезенка, печень и костный мозг.
Железо особенно необходимо девочкам, вступающим в период полового созревания, и маленьким детям. Недостаток железа в организме может привести к развитию малокровия и угнетению защитных сил организма. Железо содержится в мясе, печени (особенно свиной), сердце, мозге, яичном желтке, белых грибах, бобах, горохе, чесноке, хрене, свекле, моркови, помидорах, тыкве, капусте белокочанной, салате, шпинате.
Дефицит железа снижает активность дыхательных ферментов, что может привести к расстройству тканевого дыхания, развитию железодефицитной анемии (малокровию). Многие модные диеты, направленные на быстрое похудение, приводят к дефициту железа. Избыток железа может нарушить функции печени и пищеварительной системы.
Йод (I -) участвует в образовании тироксина - гормона щитовидной железы, способствует снижению уровня холестерина в крови, повышению усвоения организмом кальция и фосфора.
Наибольшее количество йода содержится в морских водорослях (морская капуста), морской рыбе, яйцах, мясе, молоке, овощах (свекла, морковь, салат, капуста, картофель, лук, сельдерей, помидоры), фруктах (яблоки, слива, виноград). Необходимо помнить, что при длительном хранении пищевых йодосодержащих продуктов и их тепловой обработке теряется до 60% йода.
Недостаток йода в организме приводит к гипотиреозу, увеличению щитовидной железы (зоб), в детском возрасте - к кретинизму (остановка роста и снижение интеллекта). Избыток йода приводит к гипертиреозу (токсический зоб). Для профилактики принимают йодированную соль (см. гл. 10).
Медь (Си) участвует в образовании ряда ферментов и гемоглобина, способствует всасыванию железа в кишечнике, освобождению энергии из жиров и углеводов; ионы меди принимают участие в реакциях окисления веществ в организме. Содержание меди в организме человека связано с полом, возрастом, суточными и сезонными колебаниями температуры, воспалительными заболеваниями.
Медь содержится в мясе, печени, продуктах моря (кальмары, крабы, креветки), во всех овощах, бахчевых и бобовых культурах, орехах, крупах (овсяная, гречневая, пшенная и др.), грибах, фруктах (яблоки, груши, абрикосы, сливы), ягодах (земляника, клубника, клюква, крыжовник, малина и др.).
Недостаток меди при заболеваниях скарлатиной, дифтерией, болезнью Боткина, туберкулезе легких осложняет их течение. У беременных при недостатке меди чаще возникают токсикозы. Недостаток меди в продуктах питания снижает активность окислительных ферментов и приводит к различным формам анемии (малокровие). Передозировка меди приводит к отравлению.
Фтор (F -) в небольших количествах содержится во всех тканях организма, но основная его роль - участие в процессе формирования дентина, зубной эмали и костной ткани. Основной источник фтора - питьевая вода. Фтор в достаточных количествах содержится в продуктах питания - рыбе, печени, баранине, орехах, овсяной крупе, чае и фруктах. Из овощей богаты фтором салат, петрушка, сельдерей, картофель, капуста белокочанная, морковь, свекла.
Резкое снижение фтора в питьевой воде приводит к кариесу и разрушению зубов, повышенное содержание угнетающе действует на щитовидную железу и ведет к развитию флюороза (пятнистое поражение зубов).
Цинк (Zn 2+) участвует в синтезе белков, РНК, в образовании большинства ферментов и кроветворении, находится в костной системе, коже и волосах, является составной частью мужского полового гормона - тестостерона, способствует заживлению ран, повышению иммунитета, принимает участие в механизме клеточного деления, нормализует углеводный обмен. Хронические психоэмоциональные стрессы, алкоголь, табакокурение ухудшают усвоение цинка. Дефицит цинка в рационе питания может привести к бесплодию, анемии, кожным заболеваниям, замедлению роста ногтей и выпадению волос, усилению роста опухолей, задержке полового развития, замедлению роста в пубертатный период.
При недостатке цинка плохо заживают раны, отмечается потеря аппетита, ослабевают вкусовая и обонятельная чувствительность, появляются язвы во рту, на языке, на коже образуются гнойнички. При передозировке возрастает риск отравления. В большом количестве цинк оказывает канцерогенное действие, в связи с чем не рекомендуется хранить воду и пищевые продукты в оцинкованной посуде.
Цинк содержится в грецких орехах, продуктах моря, мясе, птице, во всех овощах, особенно в чесноке и луке, бобовых культурах, крупах (особенно в овсяной). Усвояемость цинка из продуктов животного происхождения составляет свыше 40%, а растительного - до 10%.
Регуляция большинства микроэлементов практически не изучена.
Все превращения веществ в организме совершаются в водной среде. Вода растворяет пищевые вещества, поступившие в организм. Вместе с минеральными веществами она принимает участие в построении клеток и во многих реакциях обмена.
Вода участвует в регуляции температуры тела; испаряясь, охлаждает тело, предохраняя его от перегрева; транспортирует растворенные вещества.
Вода и минеральные соли создают в основном внутреннюю среду организма, являясь основной составной частью плазмы крови, лимфы и тканевой жидкости. Они участвуют в поддержании осмотического давления и реакции плазмы крови и тканевой жидкости. Некоторые соли, растворенные в жидкой части крови, участвуют в переносе газов кровью.
Вода и минеральные соли входят в состав пищеварительных соков, что во многом определяет их значение для процессов пищеварения. И хотя ни вода, ни минеральные соли не являются источниками энергии в организме, поступление их в организм и выведение оттуда являются обязательным условием его нормальной деятельности.
Потеря организмом воды приводит к очень тяжелым нарушениям. Например, при расстройстве пищеварения у грудных детей самым опасным является обезвоживание организма, что влечет за собой судороги, потерю сознания и т. д. Именно резкое обезвоживание организма вследствие потери жидкости служит причиной столь тяжелого течения такого инфекционного заболевания, как холера. Лишение воды на несколько дней смертельно для человека.
Обмен воды
Пополнение тела водой происходит постоянно за счет всасывания ее из пищеварительного тракта. Человеку нужно в сутки 2-2,5 л воды при нормальном пищевом режиме и нормальной температуре окружающей среды. Это количество воды поступает из следующих источников: а) воды, потребляемой при питье (около 1 л); б) воды, содержащейся в пище (около 1 л); в) воды, которая образуется в организме при обмене белков, жиров и углеводов (300-350 мл).
Основные органы, удаляющие воду из организма, - почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почки за сутки из организма удаляют 1,2-1,5 л воды в составе мочи. Потовые железы через кожу в виде пота удаляют 500-700 мл воды в сутки. При нормальной температуре и влажности воздуха на 1 см2 кожного покрова каждые 10 мин выделяется около 1 мг воды. В пустынях Аравийского полуострова, однако, человек ежедневно теряет с потом около 10 л воды. При интенсивной работе в виде пота выделяется также много жидкости: например, за два тайма напряженного футбольного матча футболист теряет около 4 л воды.
Легкие в виде водяных паров выводят 350 мл воды. Это количество резко возрастает при углублении и учащении дыхания, и за сутки тогда может выделиться 700-800 мл воды.
Через кишечник с калом выводится в сутки 100-150 мл воды. При расстройстве деятельности кишечника с калом может выводиться большое количество воды (при поносе), что может привести к обеднению организма водой. Для нормальной деятельности организма важно, чтобы поступление воды полностью покрывало ее расход.
Отношение количества потребленной воды к количеству выделенной составляет водный баланс .
Если воды из организма выводится больше, чем поступает в него, то возникает чувство жажды . В результате жажды человек пьет воду до восстановления нормального водного баланса.
Обмен солей
При исключении из пищевого рациона животных минеральных веществ наступают тяжелые расстройства в организме и даже смерть. С наличием минеральных веществ связано явление возбудимости - одного из основных свойств живого. Рост и развитие костей, нервных элементов, мышц зависят от содержания минеральных веществ; они определяют реакцию крови (рН), способствуют нормальной деятельности сердца и нервной системы, используются для образования гемоглобина (железо), соляной кислоты желудочного сока (хлор).
Минеральные соли создают столь необходимое для жизнедеятельности клеток определенное осмотическое давление.
При смешанном питании взрослый человек получает все необходимые ему минеральные вещества в достаточном количестве. Только поваренную соль добавляют к пище человека при ее кулинарной обработке. Растущий детский организм особенно нуждается в дополнительном поступлении многих минеральных веществ.
Организм постоянно теряет некоторое количество минеральных солей в составе мочи, пота и кала. Поэтому минеральные соли, так же как и вода, должны постоянно поступать в организм. Содержание отдельных элементов в теле человека неодинаково (табл. 13).
Регуляция водно-солевого обмена
Постоянство осмотического давления внутренней среды организма, определяемое содержанием воды и солей, регулируется организмом.
При недостатке воды в организме повышается осмотическое давление тканевой жидкости. Это приводит к раздражению расположенных в тканях особых рецепторов - осморецепторов . Импульсы от них по специальным нервам направляются в головной мозг к центру регуляции водно-солевого обмена. Оттуда возбуждение направляется к железе внутренней секреции - гипофизу, который выделяет в кровь специальный гормон, вызывающий задержку мочеотделения. Уменьшение выделения воды с мочой восстанавливает нарушенное равновесие.
Этот пример наглядно показывает взаимодействие нервных и гуморальных механизмов регуляции физиологических функций. Рефлекс начинается нервным путем с осморецепторов, а затем включается гуморальный механизм - поступление в кровь специального гормона.
Центр регуляции водно-солевого обмена контролирует все пути транспорта воды в организме: выделение ее с мочой, потом и через легкие, перераспределение между органами тела, всасывание из пищеварительного тракта, секрецию, а также потребление воды. Особенно важными в этом отношении оказываются некоторые участки промежуточного мозга. Если животному в эти участки ввести электроды, а затем через них начать раздражать мозг электрическим током, то животные начинают жадно пить воду. При этом количество выпитой воды может превышать 40% массы тела. В результате появляются признаки водного отравления, связанные с понижением осмотического давления плазмы крови и тканевой жидкости. В естественных условиях эти центры промежуточного мозга находятся под контролирующим влиянием коры больших полушарий головного мозга.
Механизм регуляции водного баланса очень важен в практической жизни. В случаях, когда воду приходится экономить, пить ее ни в коем случае не следует залпом, а обязательно очень маленькими глотками. Вы почувствуете, что напились, хотя воды выпили немного. Знание особенностей регуляции водно-солевого обмена важно еще в одном случае. В жаркую погоду обычно очень хочется пить, и, сколько бы вы ни выпили воды, пить все равно хочется. Но стоит сознательно потерпеть немного, несмотря на чувство жажды, и она проходит. Именно поэтому не следует много пить на жаре, в походе и т. д. Правильная тактика здесь такая: зная, что предстоит трудный поход или длительное пребывание на солнце, лучше заранее выпить воды "про запас", в момент, когда пить еще не хочется. В этом случае потом не возникает такое сильное чувство жажды, как если бы вы начали пить на жаре.
Еще два практических совета. Перед отправлением в поход надо выпить минеральной или подсоленной воды или съесть немного умеренно соленой пищи - брынзы, соленого сыра и т. д. - и хорошо запить ее водой. Дело в том, что с потом теряется много солей, а это приводит к нарастанию утомления, мышечной слабости и т. д. Необходимо знать также, что на жаре нередко возникает "ложная жажда": пить хочется не потому, что в организме мало жидкости, а из-за пересыхания слизистой оболочки полости рта. В этом случае достаточно просто пополоскать рот водой.
Вода у взрослого человека составляет 60% от массы тела, а у новорожденного - 75%. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм является одним из основных условий поддержания его жизнедеятельности. Основная масса (около 71 %) всей воды в организме входит в состав протоплазмы клеток, составляя так называемую внутриклеточную воду. Внеклеточная вода входит в состав тканевой, или интерстициалъной, жидкости (около 21%) и воды плазмы крови (около 8%). Баланс воды складывается из ее потребления и выделения. С пищей человек получает в сутки около 750 мл воды, в виде напитков и чистой воды - около 630 мл. Около 320 мл воды образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров. При испарении с поверхности кожи и альвеол легких в сутки выделяется около 800 мл воды. Столько же необходимо для растворения экскретируемых почкой осмотически активных веществ при максимальной осмолярности мочи. 100 мл воды выводится с фекалиями. Следовательно, минимальная суточная потребность составляет около 1700 мл воды.
Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса.
Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей. Наиболее важное значение имеют натрий, калий, кальций.
Натрий является основным катионом внеклеточных жидкостей. Его содержание во внеклеточной среде в 6-12 раз превышает содержание в клетках. Натрий в количестве 3-6 г в сутки поступает в организм в виде NaCl и всасывается преимущественно в тонком отделе кишечника. Роль натрия в организме многообразна. Он участвует в поддержании равновесия кислотно-основного состояния, осмотического давления внеклеточных и внутриклеточных жидкостей, принимает участие в формировании потенциала действия, оказывает влияние на деятельность практически всех систем организма. Ему придается большое значение в развитии ряда заболеваний. В частности, считают, что натрий опосредует развитие артериальной гипертензии за счет как увеличения объема внеклеточной жидкости, так и повышения сопротивления микрососудов. Баланс натрия в организме в основном поддерживается деятельностью почек.
Калий является основным катионом внутриклеточной жидкости. В клетках содержится 98% калия. СП человека в калии составляет 2-3 г. Основным источником калия в пище являются продукты растительного происхождения. Всасывается калий в кишечнике. Особое значение калий имеет благодаря своей потенциалобразующей роли как на уровне поддержания мембранного потенциала, так и в генерации потенциала действия. Калий принимает также активное участие в регуляции равновесия кислотно-основного состояния. Он является фактором поддержания осмотического давления в клетках. Регуляция его выведения осуществляется преимущественно почками.
Кальций обладает высокой биологической активностью. Он является основным структурным компонентом костей скелета и зубов, где содержится около 99% всего Са 2+ . В сутки взрослый человек должен получать с пищей 800-1000 мг кальция. В большем количестве кальция нуждаются дети ввиду интенсивного роста костей. Всасывается кальций преимущественно в двенадцатиперстной кишке в виде одноосновных солей фосфорной кислоты. Примерно 3/4 кальция выводится пищеварительным трактом, куда эндогенный кальций поступает с секретами пищеварительных желез, и 1/4 - почками. Велика роль кальция в осуществлении жизнедеятельности организма. Кальций принимает участие в генерации потенциала действия, играет определенную роль в инициации мышечного сокращения, является необходимым компонентом свертывающей системы крови, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга и обладает симпатикотропным действием.
Кислород, углерод, водород, азот, кальций и фосфор составляют основную массу живого вещества.
В организме значительную роль в осуществлении жизнедеятельности играют и элементы, находящиеся в небольшом количестве. Их называют микроэлементами. К микроэлементам, имеющим высокую биологическую активность, относят железо, медь, цинк, кобальт, молибден, селен, хром, никель, олово, кремний, фтор, ванадий. Кроме того, в организме обнаруживается в незначительном количестве много других элементов, биологическая роль которых не установлена. Всего в организме животных и человека найдено около 70 элементов.
Большинство биологически значимых микроэлементов входит в состав ферментов, витаминов, гормонов, дыхательных пигментов.
Витамины не имеют существенного пластического и энергетического значения и не характеризуются общностью химической природы. Они находятся в пищевых продуктах в незначительном количестве, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекул ферментов. Источниками витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения - в них они находятся или в готовом виде, или в форме провитаминов, из которых в организме образуются витамины. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника. При отсутствии какого-либо витамина или его предшественника возникает патологическое состояние, получившее название авитаминоз, в менее выраженной форме оно наблюдается при недостатке витамина - гиповитаминозе. Отсутствие или недостаток определенного витамина вызывает свойственное лишь отсутствию данного витамина заболевание. Авитаминозы и гиповитаминозы могут возникать не только в случае отсутствия витаминов в пище, но и при нарушении их всасывания при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Состояние гиповитаминоза может возникнуть и при обычном поступлении витаминов с пищей, но возросшем их потреблении (во время беременности, интенсивного роста), а также в случае подавления антибиотиками микрофлоры кишечника.
По растворимости все витамины делят на две группы: водорастворимые (витамины группы В, витамин С и витамин Р) и жирорастворимые (витамины A, D, Е и К).
Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей . Они поступают в организм с пищевыми продуктами и водой, за исключением поваренной соли, которая специально добавляется к пище. Всего в организме животных и человека найдено около 70 химических элементов, из которых 43 считаются незаменимыми (эссенциальными; лат. essentia - сущность).
Потребность организма в различных минеральных веществах неодинакова. Одни элементы, называемые макроэлементами , вводятся в организм в значительном количестве (в граммах и десятых долях грамма в сутки). К макроэлементам относятся натрий, магний, калий, кальций, фосфор, хлор. Другие элементы - микроэлементы (железо, марганец, кобальт, цинк, фтор, йод и др.) нужны организму в крайне малых количествах (в микрограммах - тысячных долях миллиграмма).
Функции минеральных солей:
1) являются биологическими константами гомеостаза;
2) создают и поддерживают осмотическое давление в крови и тканях (осмотическое равновесие);
3) поддерживают постоянство активной реакции крови
(рН=7,36 – 7,42);
4) участвуют в ферментативных реакциях;
5) участвуют в водно-солевом обмене;
6) ионы натрия, калия, кальция, хлора играют большую роль в процессах возбуждения и торможения, мышечного сокращения, свертывания крови;
7) являются составной частью костей (фосфор, кальций), гемоглобина (железо), гормона тироксина (йод), желудочного сока (соляная кислота) и т.д.;
8) являются составными компонентами всех пищеварительных соков, которые выделяются в больших количествах.
Рассмотрим вкратце обмен натрия, калия, хлора, кальция, фосфора, железа и йода.
1) Натрий поступает в организм преимущественно в виде поваренной (столовой) соли. Является единственной минеральной солью, которая добавляется к пище. Растительная пища бедна поваренной солью. Суточная потребность в поваренной соли для взрослого человека составляет 10-15 г. Натрий активно участвует в поддержании осмотического равновесия и объема жидкости в организме, влияет на рост организма. Совместно с калием натрий регулирует деятельность сердечной мышцы, существенно изменяя ее возбудимость. Симптомы дефицита натрия: слабость, апатия, подергивание мышц, потеря свойства сократимости мышечной ткани.
2) Калий поступает в организм с овощами, мясом, фруктами. Суточная норма его - 1 г. Вместе с натрием участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала (калиево-натриевый насос), поддерживает осмотическое давление внутриклеточной жидкости, стимулирует образование ацетилхолина. При недостатке калия наблюдается торможение процессов ассимиляции (анаболизма), слабость, сонливость, гипорефлексия (снижение рефлексов).
3) Хлор поступает в организм в виде поваренной соли. Анионы хлора вместе с катионами натрия участвуют в создании осмотического давления плазмы крови и других жидкостей организма. Хлор входит также в состав соляной кислоты желудочного сока. Симптомов дефицита хлора у человека не обнаружено.
4) Кальций поступает в организм с молочными продуктами, овощами (зелеными листьями). Содержится в костях вместе с фосфором и является одной из важнейших биологических констант крови. Содержание кальция в крови человека в норме составляет 2,25-2,75 ммоль/л (9-11 мг%). Снижение кальция приводит к непроизвольным мышечным сокращениям (кальциевая тетания) и смерти вследствие остановки дыхания. Кальций необходим для свертывания крови. Суточная потребность в кальции - 0,8 г.
5) Фосфор поступает в организм с молочными продуктами, мясом, злаками. Суточная потребность в нем - 1,5 г. Вместе с кальцием содержится в костях и зубах, входит в состав макроэргических соединений (АТФ, креатинфосфат и др.). Отложение фосфора в костях возможно только при наличии витамина D. При недостатке фосфора в организме наблюдается деминерализация костей.
6) Железо поступает в организм с мясом, печенью, бобами, сухофруктами. Суточная потребность - 12-15 мг. Является составной частью гемоглобина крови и дыхательных ферментов. В организме человека содержится 3 г железа, из которого 2,5 г находится в эритроцитах как составная часть гемоглобина, остальные 0,5 г входят в состав клеток организма. Недостаток железа нарушает синтез гемоглобина и как следствие приводит к малокровию.
7) Йод поступает с питьевой водой, обогащенной им при протекании через горные породы или со столовой солью с добавлением йода. Суточная потребность - 0,03 мг. Участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. Недостаток йода в организме приводит к возникновению эндемического зоба - увеличению щитовидной железы (некоторые области Урала, Кавказа, Памира и т.д.).
Нарушение минерального обмена может приводить к заболеванию, при котором в почечных чашках, лоханках и мочеточниках образуются камни разной величины, структуры и химического состава (почечнокаменная болезнь - нефролитиаз). Оно может способствовать также образованию камней в желчном пузыре и желчных протоках (желчнокаменная болезнь).
