Роль минеральных веществ и воды в жизнедеятельности организма
Минеральные вещества имеют не меньшее значение, чем белки, жиры, углеводы и витамины. Минеральные вещества в зависимости от их содержания в организме подразделяются на макроэлементы и микроэлементы. Макроэлементы содержатся в количествах, измеряемых десятками и сотнями миллиграммов на 100 г живой ткани. К ним относятся кальций, фосфор, калий, магний, натрий, хлор, сера. Микроэлементы присутствуют в концентрациях, выраженных единицами, десятыми и сотыми тысячными долями миллиграммов. Для нормальной жизнедеятельности организма необходимы 14 микроэлементов: железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, олово, кремний, селен.
Минеральные вещества составляют значительную часть человеческого тела (около 3 кг золы). Они содержатся в клетках и межклеточных жидкостях организма. Входя в состав ферментов, минеральные вещества нормализуют физико-химические процессы; регулируют водно-солевой обмен и осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях, способствующих передвижению между ними питательных веществ и продуктов обмена. Участвуют в кислотно-щелочных реакциях, ферментативной и гормональной деятельности организма; участвуют в образовании секретов пищеварительных желез; в пластических процессах построения различных тканей организма. Регулируют функции нервной, сердечно-сосудистой систем и мышечной ткани; принимают участие в кроветворении, влияют на защитные реакции организма.
У новорожденного минеральные вещества составляют 2,55% от массы тела, у взрослого — 5%.
При смешанном питании взрослый человек получает все необходимые ему минеральные вещества в достаточном количестве с пищей. Только добавляется поваренная соль к пище. Растущий детский организм очень нуждается во многих минеральных веществах.
Минеральные вещества необходимы для нормального развития ребенка. Так, кальций и фосфор необходимы для роста костей, окостенения хрящей, окислительных процессов в организме. Кальций влияет на возбудимость нервной системы, сократимость мышц, свертываемость крови, белковый и жировой обмен в организме. Фосфор нужен не только для роста костей, но и для нормального функционирования нервной системы, для железистых органов,
Железо входит в состав гемоглобина крови. Особенно нуждаются в этом минерале дети младшего возраста. Потребность в железе у детей выше, чем у взрослых (1—1,2 мг на 1 кг массы в сутки, а у взрослых — 0,9 мг). Наибольшая потребность в кальции отмечается на 1-м году жизни ребенка; в этом возрасте она в 8 раз больше, чем на 2-м году жизни, и в 13 раз больше, чем на 3-м году, затем потребность в кальции снижается, несколько повышаясь в период полового созревания. Суточная потребность в кальции у школьников 0,68—2,36 г. Суточная потребность в фосфоре 1,5—4,0 г.
Для оптимального усвоения кальция его соотношение к фосфору должно быть 1 : 1,5 для взрослых (по некоторым данным 1 : 1), для грудных детей — 1,5 : 1, для детей дошкольного возраста — 1,25 : 1, в возрасте 8—10 лет — 1 : 15, для подростков и старших школьников — 1 : 2. При таких соотношениях развитие скелета протекает нормально. В коровьем молоке отношении кальция к фосфору равно 1: 0,75, твороге — 1 : 1,4, сыре — 1 : 0,52, яйцах куриных — 1 : 34, хлебе пшеничном — 1 : 4, картофеле и овсяной крупе — 1 : 6, капусте, яблоках — 1 : 0,7, моркови — 1 : 1.
Таким образом, наилучшее соотношение этих веществ в молоке и некоторых овощах и фруктах. Необходимо включение молока в рацион питания детей.
Значение воды для организма. Вода — основная среда для организма. С возрастом количество воды постепенно уменьшается: в теле З-хмесячного плода 95%, 5— месячного -86%, новорожденного ребенка — 70% и взрослого — 55—65%. По мере старения человека количество воды в теле продолжает снижаться. Вода и продукты ее диссоциации — ионы водорода являются исключительно важными факторами, определяющими структуру и биологические свойства белков, нуклеиновых кислот, липидов, а также структуру и функциональные свойства биологических мембран и клеточных органелл.
Вода — участник химических реакций и физико-химических процессов (ассимиляции, диссимиляции, осмоса, диффузии, транспорта и др.). Постоянство внутренней среды организма, в том числе и определенное содержание воды — одно из главных условий его нормальной жизнедеятельности. Вода, содержащаяся в организме, имеет отличительные особенности. Во-первых, это структурированная вода (имеет структуру льда), что дает возможность протекать биофизическим и биохимическим реакциям.
Так, например, проводить энергию от места ее нахождения до места потребления в организме. Во-вторых, структурированная вода в живых организмах обладает является источником свободной энергии. В-третьих, вода обладает памятью, причем эта память хорошо хранится и ее можно стереть, если прокипятить 2—3 раза или заморозив до температуры ниже —9,3 С°.
Водный обмен в организме происходит постоянно. Местом его осуществления служат капилляры: в артериальном конце капиллярного русла вода выходит из сосудов во внеклеточные пространства, а в венозном конце она возвращается из тканей в кровь. Основным фактором, определяющим переход воды из крови в ткань и из ткани в кровь, является онкотическое давление и его соотношение с гидростатическим давлением.
Онкотическое давление плазмы обусловлено главным образом содержанием в ней альбуминов, оно способствует удержанию воды вокруг поверхности белковых частиц, то есть в сосудистом русле. Гидростатическое (кровяное) давление действует в обратном направлении: под его влиянием безбелковая часть плазмы переходит из сосудов в ткань, то есть происходит ультрафильтрация воды и растворенных в ней молекулярных веществ.
Артериальный конец Капилляр Венозный конец
| 34 мм |
| 22 мм |
| 12 мм |
| 25—30 мм |
| Вода |
| Вода |
Рис. 27. Схема движения воды между кровью и тканями:
белые стрелки — гидростатическое давление; черные — онкотическое давление (по: Држевецкая, 1994)
На рис. 27 показано, что на артериальном конце капилляра величина гидростатического давления больше, чем онкотического, вследствие чего вода переходит из крови во внеклеточные пространства. По мере дальнейшего продвижения крови по капиллярам гидростатическое давление снижается. В то же время онкотическое давление слегка увеличивается, так как из-за выхода воды кровь несколько сгущается и соответственно увеличивается концентрация альбуминов. В результате этого на венозном конце капилляра онкотическое давление преобладает над гидростатическим, и ток воды устремляется из тканей в кровь. Таким образом, завершается процесс водообмена между кровью и тканями.
Водный обмен в организме протекает с большой интенсивностью. За сутки взрослый человек выделяет с мочой, калом и выдыхаемым воздухом примерно 2,5 л воды (при умеренной температуре окружающей среды и небольшой физической нагрузке). При выведении воды из организма наиболее важную роль играют почки, ими за сутки удаляется 1,2—1,5 л воды. Потовыми железами через кожу в виде пота удаляется 500—700см3 воды в сутки. При обычных условиях человек выдыхает с выдыхаемым воздухом около 300 мл воды в день. Потери жидкости с калом в норме сравнительно невелики (100—150 см3), вследствие интенсивного всасывания воды в кишечнике. Потеря значительных количеств воды приводит к тяжелым последствиям. Так, при расстройстве пищеварения у грудных детей может возникать обезвоживание организма, что влечет за собой судороги, потерю сознания.
Потребность организма в воде обеспечивается не только за счет выпивания жидкости, за счет воды, содержащейся в продуктах питания, но и за счет воды, образовавшейся в организме в результате химических реакций в процессе обмена веществ. Так, при окислении 1 г жиров образуется 1,07 мл воды, 1 г белков — 0,41 мл воды, 1 г углеводов — 0,55 мл воды.
Водный баланс.Между количеством потребленной и выделенной воды, как правило, существует равновесие. В нормальных условиях потребность взрослого человека в воде составляет около 40 мл/кг в сутки; у детей эта потребность значительно выше. У трехмесячного ребенка она составляет 150—170 г воды на кг массы, в 2 года — 95 г, в 12—13 лет — 45 г. Суточная потребность в воде у годовалого ребенка 800мл, в четыре года — 950—1 000 мл, в 5—6 лет — 1 200 мл, в 7—10 лет — 1 350 мл, в 11—14 лет — 1 500 мл. Водный баланс в организме определяется следующими величинами: вода, потребляемая при питье (около 1л); вода, содержащаяся в пище (около 1л); вода, образующаяся в организме при обмене белков, жиров, углеводов (300—400 мл). Таким образом, суточная потребность организма в воде составляет 2 300—2 700 мл, причем количество жидкости в любом виде, поступающей в организм извне, составляет в среднем 2 000—2 500 мл. Потребность в воде зависит от возраста, характера питания и деятельности, климата, состояния здоровья.
Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса. Определенную роль в формировании периферического компонента жажды играют рецепторы, заложенные в слизистой оболочке рта и глотки. Следовательно, жажда формируется с участием различных типов рецепторов, расположенных на периферии и в ЦНС. Чувство жажды формирует соответствующее поведение, направленное на поиск и потребление воды.
Питьевой режим.Рекомендуется принимать воду или соки утром после пробуждения, через 2—3 часа после еды, не позднее чем за 30 минут до следующего приема пищи и вечером перед сном. При интенсивных физических нагрузках с потоотделением, рекомендуется делать несколько глотков до, во время и после таких нагрузок.
Утром до приема пищи желательно выпивать стакан чистой воды. Воду можно заменить настоями или отварами трав, ягод, фруктов, соками (предпочтительнее с мякотью, так как они лучше адсорбируют токсины). Не рекомендуется пить шипучие напитки, кофе и черный чай, которые действуют как мочегонные средства и обезвоживают организм.
Для утоления жажды имеет значение не только абсолютное качество, но и ее вкусовые свойства. Хлебный квас, отвар из сушеных фруктов, зеленый чай, клюквенный морс лучше утоляют жажду, усиливая слюноотделение. В жаркое время года большое значение имеет соблюдение правильного водного режима. Утром полезно выпивать сравнительно большое количество чая (в организме создается «депо жидкости»). Днем, в разгар жары, питье следует ограничивать.
В условиях нормальной температуры и умеренных физических нагрузках бывает достаточно той воды, которая содержится в салатах и фруктах. В свежих ягодах, фруктах, овощах, соках содержится 70—90% структурированной воды: 2—8% нерастворенных веществ и 7—16% — растворимых.
Если воды употребляется недостаточно, то в тканях возникают застойные явления, способствующие возникновению различных заболеваний; накапливаются продукты обменных процессов.
Витамины и их значение.Витамины — это низкомолекулярные органические соединения с высокой биологической активностью, которые необходимы для нормального развития и жизнедеятельности организма в очень малых количествах. Эти вещества не синтезируются организмом или синтезируются недостаточно. Источником витаминов служат пищевые продукты животного и растительного происхождения, В пищевых продуктах витамины находятся либо в активной, либо неактивной форме (провитамины). В последнем случае для их использования в организме требуется предварительное превращение в активное состояние. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника.
Витамины входят в состав ферментов и играют решающую роль в регулировании аминокислотного, жирового и углеводного обменов в организме человека. Служат катализаторами реакций процессов пищеварения и обновления клеточных структур различных тканей; являются катализаторами усвоения микроэлементов. Они необходимы для нормального обмена веществ, течения физиологических процессов, развития и роста организма, повышения его сопротивляемости к различным неблагоприятным факторам окружающей среды.
Недостаточная обеспеченность витаминами ведет к снижению устойчивости организма взрослых и детей к различным инфекционным заболеваниям, а также к снижению умственной и физической работоспособности; нарушению обмена веществ.
Нарушение нормального функционирования организма при недостаточном введений с пищей того или иного витамина называют гиповитаминозом, при полном отсутствии его в пище — авитаминозом, нарушение обмена веществ при избыточном потреблении витаминов — гипервитаминозом.
По физиологическому действию витамины подразделяются на водорастворимые и жирорастворимые. К водорастворимым витаминам относят группу витаминов В, витамины С, Р, РР, К к жирорастворимым — витамины А, Д, Е, К. Источником жирорастворимых витаминов являются животные, жиросодержащие продукты (особенно печень как «депо» витаминов), растительные масла и отчасти зеленые листья овощей. Носителями водорастворимых витаминов являются продукты питания растительного происхождения (зерновые и бобовые культуры, овощи, фрукты, ягоды) и в меньшей степени продукты животного происхождения.
Витамин В1 (тиамин)играет важную роль в обмене веществ, прежде всего углеводов; он способствует окислению продуктов распада углеводов, участвует в обмене аминокислот, в образовании ненасыщенных жирных кислот, в переходе углеводов в жиры в организме; необходим для нормальной деятельности центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой и эндокринной систем.
При В1-гиповитаминозе могут проявляться нарушения функции нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем; повышенная раздражительность, беспокойство, головные боли, снижение памяти, умственная и физическая утомляемость. Крайняя степень недостаточности тиамина — болезнь бери-бери. Больной теряет аппетит, быстро утомляется, постепенно появляется слабость в мышцах ног. Затем наступает потеря чувствительности в мышцах ног, поражение слухового и зрительного нервов, гибнут клетки продолговатого и спинного мозга, наступает паралич конечностей.
Наиболее богаты тиамином хлеб и хлебобулочные изделия из муки грубого помола, крупы (в особенности гречневая, овсяная), зернобобовые (горох, фасоль, соя), орехи, печень. Содержание тиамина очень высоко в пивных дрожжах, используемых в лечебной практике в качестве дополнительного источника витаминов группы В. Суточная потребность в витамине у детей до 7 лет 1 мг, от 7 до 14—1,5 мг, с 14 лет — 2 мг, у взрослых — 2—3 мг.
Витамин В2 (рибофлавин)принимает участие в углеводном, белковом и жировом обменах; участвует в окислительно-восстановительных процессах и синтезе АТФ, построении зрительного пурпура; защищает сетчатку от избыточного воздействия УФ -лучей и вместе с витамином А обеспечивает нормальное зрение — остроту восприятия цвета и света, а также темновую адаптацию; положительно влияет на состояние нервной системы, кожи и слизистых оболочек, на функцию печени; стимулирует кроветворение; важен для нормального развития плода в период беременности и для роста детей.
При недостатке витамина В2 появляются трещины на губах; отмечается воспаление слизистой оболочки языка, уголков рта, шелушение кожи вокруг рта, на крыльях носа, ушах, носогубных складках, зуд и слезоточивость глаз, светобоязнь, медленное заживание кожных повреждений; дети отстают в росте. Важнейшие пищевые источники рибофлавина: молоко и молочные продукты, мясо, рыба, печень, гречневая и овсяная крупа, хлеб. Витамина В2 в большинстве овощей и плодов содержится мало, хотя при интенсивном их использовании источником его может быть зеленый горошек, капуста разных сортов, шпинат, орехи, лук зеленый и репчатый, перец сладкий, чеснок, салат, картофель, тыква, абрикосы, клубника, редис, огурцы, свекла, помидоры, репа, дыня. Суточная потребность в нем у детей 7—10 лет — 1,6 мг, от 11 до 13—1,9 мг (для мальчиков) и 1,7 мг (для девочек), с 14 до 17 лет — 2 мг (для юношей) и 1,8 мг (для девушек), для взрослых — 1,3—2,4 мг.
Витамин В6 (пиридоксин)необходим для функционирования нервной системы, для нормального обмена белков и жирных кислот; для синтеза гемоглобина красных кровяных телец. Дефицит витаминаВ6 встречается редко, так как он содержится во многих продуктах питания и образуется в организме кишечной микрофлорой. При его недостатке наблюдаются нарушения функции нервной системы, депрессия, нервозность, сонливость, утомляемость, дерматиты, конъюнктивиты, растрескивание кожи в уголках рта.
Витамином В6 особенно богата гречневая крупа, мясо, рыба, печень, почки, сердце, яичные желтки, дрожжи, орехи и семечковые, бобовые, картофель. Молоко, овощи, фрукты бедны витамином В6, зато много его содержится в оболочках зерен. Суточная потребность в этом витамине для детей такая же, как и витамина В2 для взрослых — 1,8—2,0 мг.
Витамин В12 (кобаломин) необходим для нормального кроветворения; стимулирует рост, благоприятно влияет на жировой обмен в печени, состояние центральной и периферической нервной системы.
Для всасывания витамина В12 необходим особый белковый фактор, синтезируемый в слизистой оболочке желудка, так называемый внутренний фактор Касла, представляющий собой гликопротеид, способный образовывать прочный комплекс с витамином В12.
Дефицит витамина В12 в питании встречается при длительном строгом вегетарианском питании (чисто растительной пищей без молока, яиц, мяса и рыбы). В12-гиповитаминоз возникает также при нарушении его усвоения при атрофических гастритах, резекции желудка или кишечника, при глистных заболеваниях. При недостаточности этого витамина отмечается нерезко выраженная анемия из-за нарушения нормального образования эритроцитов, нарушения со стороны нервной системы. Характерна слабость, повышенная утомляемость, головокружение, головные боли, сердцебиение и одышка при физической нагрузке, снижение аппетита, бледность с легкой желтушностью кожи, чувство онемения и ползания мурашек по телу.
Основным источником витамина В12 служат продукты животного происхождения (печень, почки, мясо, некоторые виды рыб, яичный желток, сыр, продукты моря). Много витамина В12 обнаружено в морской капусте. Суточная потребность в витамине взрослого человека составляет 3 мкг, беременных и кормящих женщин — 4 мкг (микрограмм).
Витамин РР (никотиновая кислота)входит в состав окислительно-восстановительных ферментов, участвующих в процессах клеточного дыхания, выделения энергии из углеводов и жиров, обмене белков; влияет на высшую нервную деятельность, на функции всех органов пищеварения, на образование эритроцитов; влияет на деятельность сердечно-сосудистой системы, в частности расширяет периферические мелкие сосуды, улучшает кровообращение в коже и подкожных тканях.
При гиповитаминозе РР отмечаются: вялость, апатия, утомляемость, головокружение, головная боль, раздражительность, бессонница, сердцебиение, снижение аппетита, запоры, падение веса, бледность и сухость кожи; снижается сопротивляемость организма к инфекциям.
При авитаминозе РР отмечаются: поносы (стул 3—5 раз в день), водянистый, без крови и слизи; потеря аппетита, тяжесть в желудке, изжога, отрыжка. Язык становится малиново-красным. На руках, шее, лице появляются красные пятна (эритема). Кожа становится грубой, шероховатой, отчего заболевание получило название пеллагра (шершавая кожа). При тяжелом течении болезни ослабевает память, развиваются психозы и галлюцинации.
Важнейшими пищевыми источниками витамина РР служат хлеб из муки грубого помола, бобовые, печень, сердце, почки, мясо, рыба, а также овощи, в особенности картофель, зеленый горошек, томаты, перец красный сладкий. Очень высокое содержание этого витамина в дрожжах, сушеных грибах, арахисе и кофе.
При обильном употреблении источником витамина РР могут быть: брюква, морковь, корень петрушки, чеснок, орехи, капуста, персики, абрикосы, салат, баклажаны, шпинат, тыква, дыня, яблоки, лук, клубника, виноград, редька, цитрусовые, груши, репа, редис. Суточная потребность взрослого человека в витамине РР составляет 14—28 мг.
Витамин С (аскорбиновая кислота)стимулирует рост, участвует в окислительно-восстановительных процессах, тканевом дыхании, обмене аминокислот, улучшает использование углеводов. Витамин С необходим для образования белка коллагена, скрепляющего клетки сосудов, костной ткани, кожи, нужного для заживления ран. Витамин С действует на функцию центральной нервной системы, стимулирует деятельность эндокринных желез, особенно надпочечников, улучшает функцию печени. Он способствует усвоению железа и нормальному кроветворению, влияет на обмен многих витаминов. Витамин С повышает сопротивляемость организма инфекциям, интоксикациям химическими веществами, перегреванию, охлаждению, кислородному голоданию. В организме взрослого человека содержится около 5 г витамина С.
Эта величина понижается при курении, стрессах, высокой температуре, приеме аспирина, антибиотиков и сульфаниламидов.
Дефицит витамина С в пище через 1 месяц ведет к С— гиповитаминозу, а через 3—6 месяцев может возникнуть авитаминоз — цинга. При полном отсутствии витамина в пище его незначительные запасы в организме исчерпываются через 2—3 месяца. С-гиповитаминоз может быть при неправильном искусственном вскармливании грудных детей (без прикорма овощей и фруктов), у малообеспеченных пожилых людей, при нарушении принципов рационального питания или как следствие заболеваний. К С-гиповитаминозу предрасполагают следующие причины: отсутствие в рационе свежих овощей и фруктов, преимущественно углеводное питание за счет крупяных и мучных блюд. Дефицит в пище животных белков, витаминов А и группы В ускоряет развитие С-гиповитаминоза. Имеет значение и сезонный фактор — в зимне-весенний период меньше как самих овощей и фруктов, так и количества в них витамина С.
К недостаточности витамина С может приводить повышенная потребность в нем при интенсивной физической нагрузке, беременности и т. п.; различные острые хронические заболевания, особенно инфекционные.
Для начальных стадий С-гиповитаминоза характерны неспецифические симптомы: снижение умственной и физической работоспособности, вялость, слабость, снижение сопротивляемости к инфекциям, замедление выздоровления при различных заболеваниях. Так, повышенная заболеваемость верхних дыхательных путей в школьных коллективах может быть обусловлена не только сквозняками, низкой температурой в помещении, но и дефицитом витамина С в питании. Далее при С-гиповитаминозе наблюдается повышенная чувствительность к холоду, беспричинная зябкость, очень быстрая утомляемость, плохой сон, подавленность или раздражительность, снижение аппетита, слабость в ногах. Отмечается набухание десен, они становятся синюшно-красными, легко кровоточат после надавливания и чистки зубной щеткой. У детей поражение десен бывает только после прорезывания постоянных зубов.
При выраженном С-гиповитаминозе на ягодицах, бедрах, разгибательной поверхности рук и ног кожа становится шероховатой («гусиная кожа»). Переход С-гиповитаминоза в С-авитаминоз характеризуется нарастанием указанных явлений. Основным симптомом цинги является повышенная кровоточивость, связанная с увеличением проницаемости сосудистой стенки. Возникают кровоизлияния в мышцы, под кожу, суставы. При цинге десны сильно разрыхляются и опухают, они болезненны, легкоранимы, кровоточат. Зубы расшатываются и могут выпадать.
У маленьких детей С-авитаминоз проявляется болезненностью конечностей при движении, беспокойством или апатией, субфебрильной температурой, снижением количества гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в крови. Характерны кровоизлияния и болезненные припухания в области костей рук, бедер, костно-хрящевой части ребер. Десны при отсутствии зубов не поражаются.
Важнейшие меры профилактики авитаминоза и гиповитаминоза С: постоянное потребление достаточных количеств свежих овощей и фруктов, использование в питании квашеной капусты, а также соков, компотов, содержащих аскорбиновую кислоту; широкое использование в рационе вареных фруктов и овощей.
Особенно высоко содержание аскорбиновой кислоты в плодах шиповника, черной смородины, облепихи и сладкого перца. Высоким содержанием витамина С характеризуются также укроп, петрушка, цветная капуста, апельсины, клубника, рябина. Достаточно много (50 мг%) аскорбиновой кислоты и в белокочанной капусте, причем даже в квашенной капусте сохраняется до 20 мг% количества витамина С. Довольно высокое содержание витамина С отмечено в некоторых сортах яблок, в мандаринах, черешне, щавеле, шпинате. В 100 г хвои содержится 250 мг витамина С. Суточная потребность в витамине С у детей от 7—10 лет составляет 60 мг, от 11—13 лет — 70 мг (мальчики), 60 мг (девочки), от 14—17 лет — 75 мг (юноши), 6—5мг (девушки), у взрослого — 70—100 мг.
Витамин А (ретинол)влияет на рост и развитие организма, формирование скелета и нормальное существование клеток эпителия кожи и слизистых оболочек глаз, дыхательных, пищеварительных и мочевыводящих путей. Он обнаружен в составе ряда биологических мембран; витамин А оказывает существенное влияние на обмен жиров, процессы их перекисного окисления. Он обеспечивает функцию глаз, участвуя в процессах сумеречного и цветного зрения, повышает сопротивляемость организма к инфекциям, влияет на состояние мембран клеток, тканевое дыхание и энергетический обмен, на функцию половых и щитовидной желез.
В организме человека витамин А образуется из распространенного природного пигмента каротина, находящегося в больших количествах свежей моркови, помидорах, салате, абрикосах, а также животных продуктах (печень, сливочное масло, сливки, сыр, яичный желток, рыбий жир). К А-витаминной недостаточности приводит как продолжительный дефицит витамина в пище, в частности в зимне-весенний период, когда уменьшается содержание витамина А во многих животных продуктах, так и несбалансированное питание. Кроме того, при заболеваниях печени и желчевыводящих путей, поджелудочной железы, кишечника, нарушающих всасывание и усвоение витамина А и каротина, уменьшается поступления витамина в организм.
Недостаточность витамина А проявляется: изменениями со стороны органа зрения, кожи и слизистых оболочек глаз, задержкой роста у детей; нарушением функций нервной системы, органов дыхания, пищеварения и других органов и систем. Характерны нарушения способности глаз приспосабливаться к слабому освещению, например, при переходе из светлого помещения в тёмное — куриная слепота. Человек плохо видит или совсем не видит в сумерках и в плохо освещенном помещении. Ухудшается восприятие синего и желтого цвета и умеренно снижается острота зрения. Одновременный дефицит в пище витаминов В12 и С усиливает эти явления.
При выраженной недостаточности витамина А нарушается функция слезных желез, поражается эпителий конъюнктивы и роговицы глаз. У детей старше 4 лет и взрослых поражения глаз ограничиваются конъюнктивой, у детей младше 4 лет распространяются на роговицу. Суточная потребность детей в витамине А — 1,5 мг, у взрослые — 2 мг.
Витамин D (кальциферол). Витамином D называют группу химических веществ (кальциферолов). Основные представители витаминов группы D — эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3). Витамин D, в отличие от других витаминов, не только поступает в организм с пищей, но и образуется в коже под действием солнечных лучей и искусственного ультрафиолетового облучения. Витамин D регулирует обмен кальция и фосфора и необходим для нормального образования костей. Он повышает всасывание кальция и фосфора из кишечника, способствует усвоению этих минеральных веществ организмом и отложению их в костях. Имеются также данные на роль витамина D в регуляции свойств мембран клетки и субклеточных структур, в частности их проницаемости для ионов Са2+ и других катионов.
Витамин D содержится в основном в животных продуктах. Богаты им печень рыб, молочные жиры, яйца, икра, жирные сорта рыбы. Количество витамина D обозначают в международных единицах (МЕ): 1 МЕ равна 0,025 мкг.
Нормальное усвоение и действие на организм этого витамина зависит от характера питания в целом. Недостаток в рационе белков, незаменимых жирных кислот, кальция и фосфора, витаминов А, С и группы В отрицательно влияет на обмен витамина D, избыток в пище фосфора тормозит образование в печени и почках активных форм витамина D.
D-авитаминоз у детей проявляется в виде рахита, у взрослых — остеопороза (перестройка костной структуры) и остеомаляции (размягчение костей). Особо широко распространена недостаточность витамина D среди детей раннего возраста. Отмечается задержка прорезывания зубов и закрытия родничка, размягчение и последующая деформация костей позвоночника, ребер, нижних конечностей; мышечная гипотония, слабость.
Витамин D может образовываться в коже человека из провитамина эргостерола под влиянием ультрафиолетовых лучей. В связи с этим ультрафиолетовое облучение грудных детей играет важную роль в профилактике рахита. На крайнем Севере, в условиях недостаточности солнечного света, необходимо искусственное облучение для профилактики гиповитаминоза не только грудных детей, но и детей более старшего возраста и взрослых. Помимо ультрафиолетового облучения для профилактики рахита у детей необходим и рыбий жир. Суточная потребность в витамине D у детей составляет 100—400 МЕ (0,0025—0,01 мг). Потребность взрослых людей в витамине точно не установлена.
В обычных условиях жизни и питания взрослый человек не испытывает недостатка в витамине D. При малом же солнечном облучении (жители северных районов) в рационе должно быть до 500 МЕ витамина D. У грудных детей при искусственном вскармливании потребность в витамине D выше, чем у детей, получающих молоко матери.
Витамин Е (токоферол)участвует в процессах тканевого дыхания и обмене белков, жиров и углеводов. Он улучшает использование белка организмом, способствует усвоению жиров и витаминов А и D. Витамин Е влияет на функцию половых и других эндокринных желез, защищая производимые ими гормоны от чрезмерного окисления, необходим для нормального течения беременности. Он стимулирует деятельность мышц, способствуя накоплению в них гликогена и нормализуя обменные процессы. Витамин Е повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу (распаду). Доказано, что витамин Е замедляет старение.
Авитаминоз Е у человека не описан. Симптомом гиповитаминоза Е является усиленный распад эритроцитов, обусловленный нарушением стабильности их мембран, при потреблении с пищей избытка полиненасыщенных жирных кислот, которые способствуют усиленному его расходованию. Недостаточность витамина Е у детей, проявляется гемолитической анемией с повышенным распадом эритроцитов, а также нарушением зрения.
Основными пищевыми источниками витамина Е служат растительные масла, причем нерафинированные. Самым богатым источником витамина Е является облепиховое масло (от 100 до 200 мг%). Имеется он также в печени, яйцах, злаковых (особенно мука грубого помола, гречневая и овсяная крупа) и бобовые. Ржаные и пшеничные отруби, орехи, семена и завязи растений также богаты витамином Е. Суточная потребность в витамине Е у детей от 7—10 лет составляет 10 мг, у детей 11—13 лет — 12 мг (мальчики), 10 мг (девочки), у 14—17-летних — 15 мг (юноши), 12 мг (девушки), у взрослых — 8—10 мг.
Энергетический обмен
Энергетический обмен связан с обменом энергии, в результате которого богатые энергией питательные вещества усваиваются и химически преобразуются в организме, а конечные продукты обмена веществ с более низким содержанием энергии выделяются из организма.
Находящаяся в белках, жирах и углеводах пищи потенциальная химическая энергия в процессе обмена веществ превращается в тепловую, механическую и электрическую. Высвобождающаяся при этом энергия используется организмом для различных целей, так например, на поддержание температуры тела и выполнение работы, на воссоздание структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедеятельности, роста и развития детского организма, а также для обеспечения специфических форм клеточной активности, в частности, как сокращение мышечных клеток.
Преобладающим результатом энергетических процессов в организме является теплообразование, поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, измеряется в килокалориях (ккал) на единицу времени; в Международной системе единиц (СИ) в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж): 1 ккал = 4,19 кДж.
Для измерения количества выделяемой теплоты в организме используются прямая калориметрия, непрямая калориметрия.
Прямая калориметрия.Данный метод основан на непосредственном учете тепловых потерь организма. Калориметрия впервые была осуществлена еще в 1870 г. Лавуазье.
Калориметр представляет собой герметизированную и хорошо теплоизолированную от внешней среды камеру, в которой по трубкам циркулирует вода. Тепло, выделяемое находящимся в камере человеком или животным, нагревает циркулирующую воду. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры рассчитывают количество выделенного организмом тепла.
Непрямая калориметрия.Непрямое измерение интенсивности обменных процессов основано на измерении количества потребленного кислорода и выделенного углекислого газа организмом. Однако, поскольку способности организма к накоплению углекислого газа весьма велики, то нет уверенности в том, что количество выдыхаемого СО2 достаточно точно соответствует тому количеству СО2, которое вырабатывается в организме в то же самое время. Способность организма к накоплению кислорода незначительна, поэтому количество О2, поглощенного легкими, является хорошей мерой, того его количества, которое было использовано тканями организма.
Кислород, поглощенный организмом, используется для окисления белков, жиров и углеводов. Так при окислении в организме 1 г белка освобождается 17,16 кДж, 1 г жира — 38,84 кДж и 1 г углевода — 17,16 кДж. Это калорические коэффициенты пищевых веществ, или количество теплоты, которое образуется при окислении их в организме. При потреблении организмом 1 л кислорода освобождается разное количество тепла в зависимости от того, на окисление каких веществ кислород используется. Количество тепла, освобождающегося после потребления организмом 1л кислорода называется энергетическим эквивалентом (калорическим эквивалентом).
Зная количество потребленного организмом кислорода и какие вещества (белки, жиры или углеводы) организмом окислились, можно вычислить энергетические затраты. Так, например, окисление глюкозы можно выразить следующей формулой:
С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2+ бН2О.
При окислении глюкозы количество молекул образовавшегося углекислого газа и количество поглощенного кислорода равны. Для того чтобы выяснить, какие вещества окисляются в организме, определяют дыхательный коэффициент; этот показатель определяют следующим образом:
| ДК | = | Vсо2 | = | Выделение СО2 | |
| VО2 | Потребление О2 |
При окислении глюкозы дыхательный коэффициент равен единице. Значение ДК при окислении жиров характеризуется более низкими величинами и равен 07, в связи с тем, что в жирных кислотах на один атом углерода приходится меньше атомов кислорода, чем в углеводах. В случае окисления чисто белковой пищи ДК оказывается равным 0,81 (табл. 35).
Табл. 35. Значение дыхате