Соединения регулирующие обмен веществ. Как происходит пищеварение и усваивание пищи в организме человека

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

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):

1. метилкобаламин - в цитоплазме
2. 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.

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.... 😆

Как поступают в организм питательные вещества, микроэлементы, витамины? Конечно же, путём употребления пищи и, разумеется, здровой. А что именно необходимо нашему органзму? Читайте об этом в нашей статье, посвящённой здоровому питанию!

0 122194

Фотогалерея: Как поступают в организм питательные вещества, микроэлементы, витамины

В основе правильного, рационального питания лежит баланс между поступлением в организм питательных веществ и их расходом. Идеал: трех или четырехразовый рацион, состоящий из первого завтрака, ланча, обеда и ужина. По желанию, ланч может быть заменен на полдник. Дневная норма углеводов, белков, жиров, микро- и макроэлементов и витаминов находится в прямой зависимости от пола человека, его возраста, а также от условий труда и конституции. Калорийность рациона колеблется в пределах 1200-5000 ккал.

3000-3500 ккал необходимо употреблять средним или крупным мужчинам и женщинам с высоким уровнем физ. активности.

Основными приемами пищи являются завтрак и обед, которые должны быть наиболее калорийными и достаточными по объему. А вот во время ужина рекомендуется употреблять в пищу только легкоусваиваемые продукты - отварную рыбу, блюда из творога, овощей (включая картофель), а также молочнокислые продукты, которые предотвращают процессы гниения и брожения в кишечнике.

Жиры. Крайне необходимо ограничивать употребление продуктов, богатых животными жирами. Желательно заменять их на постную говядину, телятину, белое мясо птицы. Один из вариантов - чередование в первых блюдах мясных бульонов с вегетарианскими, а жареных, тушеных и мясных блюд - с отварными и паровыми. Но жиры, тем не менее, необходимы для организма, так как они, в частности, холестерин, способствуют нормальному росту клеток организма. Жиры содержатся в различных орехах, животных и растительных маслах, а также в сметане.

Одним из полезных диетических продуктов является сливочное масло: оно усваивается организмом на 98%, а также содержит незаменимые аминокислоты, которые не синтезируются организмом и должны попадать в него извне. Растительные масла обладают свойством детоксикации (т.е. выводят из организма токсины, радиоактивные вещества).

Белки. Человеку требуется примерно 1 грамм белка в день на каждый килограмм своего веса, половина из которых должна быть животного происхождения. К богатым белками продуктам относятся мясо, рыба, молоко, яйца, бобовые культуры.

Углеводы. Суточная потребность - 500-600 грамм. Углеводы подразделяются на быстро и медленно усваиваемые. Первые приводят к резкому повышению уровня глюкозы в крови, длительное и значительное повышение которой приводит зачастую к развитию сахарного диабета. К этим углеводам относится сахар, молочный шоколад и кондитерская выпечка. Вторые повышают уровень глюкозы крови постепенно, за счет чего не происходит нарушения углеводного обмена, способствуют длительному насыщению организма и не приводят к повышению массы тела. Содержатся в основном в зерновых культурах, в макаронных изделиях из твердых сортов пшеницы, в овощах.

Несколько слов о полезности соков. Вопрос остается спорным. Более полезными считаются натуральные овощные, которые, в отличие от фруктовых консервированных соков, также сохраняют уровень глюкозы в пределах нормы и являются полезным для здоровья продуктом, одновременно являясь источником витаминов и минералов в более концентрированном виде, чем в аналогичном по объему цельном овоще или фрукте.

Микро- и макроэлементы.

Одним из принципов рационального питания является то, что большая часть макро- и микроэлементов и витаминов должна поставляться в организм с фруктами, овощами и зеленью.

Железо принимает участие в доставке кислорода клетками крови к органам и тканям из легких; содержится в картофеле, горохе, шпинате, яблоках, но больше всего находится в мясе (причем именно содержащееся в мясе железо усваивается лучше всего).

Калий участвует в обменных процессах и необходим для нормальной работы сердечной мышцы; содержится в репе, огурцах, зелени и петрушке, персиках, кожуре картофеля (поэтому полезно периодически есть запеченный или отварной картофель «в мундире»).

Магний влияет на внутреннюю выстилку сосудов. Дефицит магния приводит к повреждению сосудистой стенки, склеротическому повреждению сосудов, повышению уровня холестерина. Исследования показали, что длительно существующий дефицит магния является фактором риска развития острых нарушений мозгового кровообращения. Магний содержат перец, соя, капуста.

Кальций необходим для нормальной работы центральной нервной системы, а также сохраняет прочность костей скелета, содержится в хрене, шпинате, фасоли и в молочных продуктах.

Сера , также крайне необходимая для работы организма, содержится в бобовых культурах и в белокочанной капусте.

Фосфор нужен для улучшения мозговой деятельности, в частности, памяти; наибольшее количество содержится в рыбе (которая также является источников незаменимых аминокислот), в зеленом горошке и репчатом луке.

Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, содержится в морской и белокочанной капусте, чесноке и в хурме.

Витамины.

Одним из постулатов правильного питания является получение организмом витаминов их натуральных продуктов, так как при недостаточном их потреблении нарушается обмен веществ, ослабляется зрение, развивается остеопороз и иммунодефицит, ухудшается работа центральной и периферической нервной системы, состояние кожи.

Витамин А участвует в процессе формировании тканей, улучшает сумеречное зрение; содержится в томатах, моркови, рябине, чернике, дыне, в сливочном масле, молоке.

Витамины группы В необходимы для синтеза элементов крови и адекватной работе нервной системы; содержатся в зерновых культурах, молочнокислых продуктах.

Витамин С способствует повышению иммунитета и укреплению сосудистой стенки, защищает организм от развития злокачественных опухолей; содержится в шиповнике, клубнике, черной смородине, зелени петрушки, в хрене, цитрусовых, чесноке, картофеле, в яблоках.

Витамин Е способствует развитию плода, а также, являясь антиоксидантом, предотвращает губительное воздействие свободных радикалов на организм человека, тем самым продлевая его молодость. Содержится в оливковом, кукурузном и подсолнечном масле.

Основная функция витамина D - укрепление костей; содержится в яичных желтках, молоке, икре, печени трески.

И напоследок, здоровье человека и его детей в первую очередь зависит от правильного, сбалансированного питания. Теперь вы знаете о том, как поступают в организм питательные вещества, микроэлементы, витамины. Помните об этом, и вы сможете навсегда забыть о походах к врачам!

До середины XX в. природные источники ионизирующих излу­чений были единственными в облучении человека, создавая есте­ственный радиационный фон (ЕРФ). Основным дозообразующим компонентом ЕРФ является земное излучение от естественных ра­дионуклидов, существующих на протяжении всей истории Земли. Космическое излучение и излучение природных радионуклидов, содержащихся в почве, воде и воздухе, составляют естественный фон излучения, к которому адаптирована современная биота. Наименьший уровень природной радиоактивности у поверхности моря и в его верхних слоях, а наибольший - в горах с гранитными породами. Он колеблется от 8-12 до 20-50мкР/ч. Космическое излучение на большей части территории России составляет 28- О мрад/год с максимальными величинами в горах. В среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего излу­чения составляет в год около 200 мР, хотя это значение может ко­лебаться в разных регионах земного шара от 50 до 1000 мР/год и более.

Естественная радиоактивность определяется содержанием ра­дионуклидов в почвах. За год суммарное количество естественных продуктов их деления на Земле эквивалентно количеству продук­тов деления от взрыва одной атомной бомбы небольшой мощнос­ти. Естественная радиоактивность атмосферы определяется в ос­новном содержанием радона, гидросферы - содержанием урана, радия, радона. От этих источников человек подвергается воздей­ствию как внешнего (в результате излучения радионуклидов, нахо­дящихся в окружающей среде), так и внутреннего облучения (за счет радионуклидов, попадающих внутрь организма с воздухом, водой и продуктами питания). Большинство исследователей счи­тают, что наибольшее значение имеют источники внутреннего об­лучения, которые обусловливают, по данным разных авторов, примерно от 50 до 68 % ЕРФ.

Основное значение во внутреннем облучении имеют поступаю­щие с воздухом, водой и продуктами питания радионуклиды се­мейств урана-238 и тория-232, их многочисленные дочерние продукты, а также изотоп калия - калий-40. Средняя величина эф­фективной эквивалентной дозы внутреннего облучения при неиз­менном фоне составляет 0,72 мЗв/год, из которых основная часть приходится на долю семейства урана (56 %), калия-40 (25 %) и то­рия (16%).

Основным источником природных радиоактивных элементов, поступающих в организм человека, являются пищевые продукты. Удельная активность изотопов свинца 2|0РЬ и полония 210Ро в рас­тительной пище составляет от 0,02 до 0,37 Бк/кг. Особенно вы­сокая активность 210РЬ и 210Ро обнаружена в чае (до 30,5 Бк/кг). В продуктах животного происхождения (молоке) удельная актив­ность 2*°РЬ колеблется в пределах от 0,013 до 0,18 Бк/кг, а 210Ро -от 0,13 до 3,3 Бк/кг. Таким образом, суммарная радиоактивность растений в 10 раз выше, чем тканей животных. Поверхностные водоисточники могут также содержать повышенное количество радионуклидов.

В настоящее время естественный радиационный фон в резуль­тате деятельности человека качественно и количественно изме­нился. Повышение ЕРФ под влиянием новых видов технологи­ческой деятельности человека получило название техногенно-усиленного фона. Примерами такой деятельности являются широкое применение минеральных удобрений, содержащих примеси урана (например, фосфорных); увеличение добычи урановых руд; массо­вое увеличение числа авиационных перевозок, при которых кос­мическое облучение растет.

Среднегодовая эквивалентная доза облучения всего тела чело­века естественными источниками ионизирующих излучений при­мерно была равна 1 мЗв (100 мбэр). Однако с учетом техногенно-усиленного фона, поданным ООН, значение эффективной эк­вивалентной дозы облучения увеличилось в 2 раза-до 2 мЗв (200 мбэр) в год (1982). В наиболее развитых странах уровень фо­новой радиации достигает 3-4 мЗв в год.

Радиоактивное загрязнение биосферы связано с антропоген­ным воздействием, к основным источникам которого относятся производство и испытание ядерного оружия, строительство атом­ных электростанций (АЭС) и ядерных научно-исследовательских учреждений, сжигание угля. За 15 лет (с 1971 по 1986 г.) в 14 стра­нах мира на предприятиях атомной промышленности произошло 152 аварии разной степени сложности, с разными последствиями для населения и окружающей среды. Крупные аварии произошли в Великобритании, США и СССР. Серьезную опасность загряз­нений представляют аварийные выбросы радиоактивных матери­алов на названных объектах. Крупнейшие аварийные выбросы радиоактивных материалов произошли в 1957 г. на Южном Урале (Челябинская обл., окрестности г. Кыштыма) и в апреле 1986 г. в Чернобыле. Общая загрязненная площадь в результате черно­быльской аварии составила в первые дни около 200 тыс. км2. Радиоактивные осадки достигли Западной Европы, Кольского полу­острова, Кавказа. Выбросы в атмосферу при аварии на ЧАЭС име­ли специфический состав - в первые недели после взрыва основ­ным был радиоактивный йод, затем - радиоизотопы цезия- 137, стронция-90.

При густом растительном покрове травянистой растительнос­тью сорбируется около 80 % выпавших радионуклидов, при ред­ком - 40%, остальная часть радионуклидов попадает в почву. Миграция значительной части выпавших радионуклидов происхо­дит с водой по гидрологической сети.

По радиоэкологической значимости наибольший вклад в ради­ационную нагрузку вносят следующие элементы: 3 Н, 14 С, 137 Cs, 238 U, 234J, 226 Ra, 222 Rn, 2 l 0 Po, 239 Ru, 90 Sr (Клюев, 1993).

Практика обезвреживания радиоактивных отходов заключается в их разбавлении, рассеянии и длительном хранении путем остекловывания, цементирования, захоронения в слабопроницаемые участки литосферы. Отходы, разбавленные и рассеянные челове­ком, накапливаются в элементах биосферы, передаются по пище­вым цепям и в конечных их звеньях достигают величин, намного превышающих установленные нормативы. Радиоактивные выб­росы и отходы становятся безопасными для окружающей среды в течение промежутка времени, равного 20 периодам полурас­пада входящих в их состав радиоактивных элементов, основу которых составляют l 37 Cs, 90 Sr. Период полураспада стронция-90 равен 28,5 года, цезия- 1 37 - 30,2 года, и для их естественной дезактивации потребуется соответственно 570 и 604 года, что сопоставимо с продолжительностью исторических эпох. Техно­генный пресс за счет 90 Sr на порядок, a ^Cs в тысячу раз и бо­лее превышает их естественное содержание. Зона максималь­ной аккумуляции этих радионуклидов за счет их глобальных выпадений сформировалась в Северном полушарии между 20" и 60° с. ш., с наибольшей активностью в лесных заболоченных ландшафтах.

Для случаев возникновения радиационных аварий были разра­ботаны временно допустимые уровни (ВДУ) и допустимые уровни (ДУ) поступления радионуклидов внутрь организма с учетом ин­тегральных поглощенных доз за ряд последующих лет. ВДУ актив­ности радиоактивных веществ в продуктах питания в этих услови­ях рассчитывают, исходя из того, что интегральные дозы облуче­ния тела человека не должны превышать 0,1 3 в/год, а дозы облучения щитовидной железы - 0,3 Зв/грд.

Принятые комиссией Codex Alimentarius ФАО/ВОЗ допусти­мые уровни радиоактивных веществ в загрязненных пищевых продуктах, реализуемых на международном рынке и предназна­ченных для всеобщего потребления, составляют: для цезия и йода- 1000 Бк/кг, для стронция - 100, для плутония и амери­ция - 1 Бк/кг.

Для молока и продуктов детского питания допустимые уров­ни активности составляют: для цезия - 1000 Бк/кг, для строн­ция и йода- 100, для плутония и америция - 1 Бк/кг. По мне­нию ВОЗ, предлагаемые уровни основаны на критериях, обеспе­чивающих охрану здоровья и безопасность населения.

У человека в процессе эволюции не выработались специальные защитные механизмы от ионизирующих излучений, и с целью предотвращения неблагоприятных последствий для населения по рекомендации Международной комиссии по радиационной защи­те ожидаемая эффективная эквивалентная доза не должна превы­шать 5 мЗв за любой год радиоактивного воздействия.

Различают поверхностное (воздушное, аэральное) и структур­ное (корневое, почвенное) загрязнение пищевых продуктов ра­дионуклидами. При поверхностном загрязнении радиоактивные ве­щества, переносимые воздушной средой, оседают на поверхности продуктов, частично проникая внутрь растительной ткани. Более эффективно радиоактивные вещества удерживаются на растениях с опушенными листьями и стеблями, в складках листьев и соцве­тиях. При этом задерживаются не только растворимые формы ра­диоактивных соединений, но и нерастворимые. Аэральное радио­активное загрязнение растений происходит в результате выпаде­ния радиоактивных осадков из атмосферы при ядерных взрывах, авариях на АЭС. Выпадая на вегетирующие посевы, часть их осе­дает на поверхности почвы. Радионуклиды проникают в ткани на­земных органов растений при мокрых выпадениях - с дождем, а при сухих - после дождя. При высокой влажности воздуха радио­нуклиды проникают в ткани растений эффективнее, чем при низ­кой. Поверхностное загрязнение радионуклидами относительно легко удаляется даже через несколько недель.

Структурное загрязнение радионуклидами обусловлено физико-химическими свойствами радиоактивных веществ, составом почвы, физиологическими особенностями растений. Попадающие в ат­мосферу радиоактивные вещества в конечном счете концентри­руются в почве. Радионуклиды, выпавшие на поверхности почвы, на протяжении многих лет остаются в ее верхнем слое, постоянно мигрируя на несколько сантиметров в год в более глубокие слои. Это в дальнейшем приводит к их накоплению в большинстве рас­тений с хорошо развитой и глубоко проникающей корневой систе­мой. Через несколько лет после радиоактивных выпадений на зем­ную поверхность поступление радионуклидов в растения из почвы становится основным путем попадания их в пищу человека и в корм животных. Радиоактивные вещества, попадающие в почву, могут частично вымываться из нее и попадать в грунтовые воды.

Наиболее высокие уровни перехода 90 Sr и 137 Cs из почвы в рас­тения наблюдаются на дерново-подзолистых почвах легкого гра­нулометрического состава, меньше - на серых лесных почвах и самые низкие - на черноземах. Из кислых почв радионуклиды

поступают в растения в значительно больших количествах, чем из слабокислых, нейтральных или слабощелочных почв. Отношение содержания радионуклидов в единице растительной массы к со­держанию их в единице массы почвы или в единице объема ра­створа называется коэффициентом накопления. Радионуклиды, по­ступившие в надземную часть растений, в основном концентриру­ются в соломе (листья, стебли), меньше - в мякине (колосья, метелки без зерна) и в небольших количествах - в зерне. С возра­стом растений увеличивается абсолютное количество радионукли­дов в надземных органах и снижается их содержание на единицу массы сухого вещества.

Содержание радионуклидов в единице массы уменьшается по мере увеличения урожая. В товарной части растениеводческой продукции (зерно, корнеплоды, клубни) боль­ше всего 90 Sr и 137 Cs на единицу массы урожая содержат корнепло­ды (свекла, морковь) и бобовые (горох, соя, вика), за ними следу­ют картофель и зерновые злаки. Озимые зерновые культуры (пше­ница, рожь) накапливают в 2-2,5 раза меньше 90 Sr и 137 Cs, чем яровые (пшеница, ячмень, овес). Больше всего 90 Sr накапливается в корнеплодах столовой свеклы и меньше всего - в плодах тома­тов и клубнях картофеля.

По степени накопления радиоактивных веществ растения рас­полагаются в следующем порядке: табак (листья) > свекла (кор­неплоды) > бобовые > картофель (клубнеплоды) > пшеница (зер­но) >, естественная травянистая растительность (листья и стебли). Быстрее всего из почвы в растения поступает стронций-90, строн-ций-89, йод-131 барий-140 и цезий-137. Уменьшению поступле­ния в растения 90 Sr способствует внесение известковых, a 137 Cs - калийных удобрений. Внсение органических удобрений уменьша­ет поступление в растения цезия и стронция в 2-3 раза. Внесение минеральных азотных удобрений либо не оказывает существенно­го влияния на усвоение растениями радионуклидов, либо увели­чивает его. Орошение резко увеличивает интенсивность перехода радионуклидов из почвы в растения, особенно при дождевании.

В Беларуси в результате аварии на Чернобыльской АЭС основ­ным загрязнителем пахотного слоя почв и растениеводческой продукции является цезий-137. В большинстве обрабатываемых угодий он равномерно распределился в пределах пахотного слоя, а на необрабатываемых землях находится в пределах дернины. Стронций-90 более подвижен в почвенной среде и перемещается по почвенному профилю в пределах метрового слоя. К основным факторам, определяющим степень загрязнения продукции расте­ниеводства радионуклидами, относятся:

« агрохимические и агрофизические свойства почвы;

» распределение радионуклидов по почвенному профилю и водный режим почвы.

Чем меньше доля радионуклида в общей концентрации радио­нуклид + элемент-аналог, тем меньше поступает его в растение. Чем больше влажность корнеобитаемого слоя и концентрация ра­дионуклида, тем больше его поглощение. Для снижения поступле­ния в растения радионуклидов необходимо:

Поддержание уровня грунтовых вод на глубине не менее 75-
100 см от поверхности;

Внесение повышенных доз Са и К;

Внесение минеральных удобрений в подпахотный слой по­
чвы, запашка верхнего загрязненного слоя на глубину 60-80 см
с внесением в него Са и К (Афанасик и др., 2001).

При загрязнении радионуклидами содержание марганца в золе мать-и-мачехи, крапивы двудомной, хвоща лесного, щитовника мужского, мхов уменьшается на промплощадке до 0,03-0,05 %, в лесу до 0,12-0,19% при норме 0,25-0,60%. Марганец играет важную роль в процессах фотосинтеза и в азотном обмене. Погло­щение растениями радионуклидов ведет к перестройке механизма фотосинтеза и азотного обмена, роль марганца начинают выпол­нять радионуклиды. При загрязнении радионуклидами частота хромосомных аберраций в мужских половых клетках в пыльниках растений возрастает в 2 раза.

Радиоактивность большинства источников пресной воды неве­лика и определяется присутствием в основном ^К и 226 Ra. Радио­активное загрязнение пресных вод носит локальный характер и связано с попаданием в них урана и отходов атомной промыш­ленности. При эксплуатации АЭС в биосферный цикл посту­пают 3 Н, 14 С.

Пути поступления радионуклидов в организм человека с пи­щей достаточно сложны и разнообразны. Подавляющая часть радионуклидов поступает в организм человека по пищевым це­пям. Основным каналом вовлечения радионуклидов в пищевые цепи является сельское хозяйство. Растения могут загрязняться в процессе выпадения радионуклидов из воздуха (аэральный путь загрязнения). В то же время выпавшие радионуклиды по­падают в почву, из почвы - в корни растений и снова через ра­стения - в организм животного и человека.

Значительная часть радионуклидов поступает в организм чело­века по пищевой цепи: почва - сельскохозяйственные живот­ные - продукция животноводства - человек. Радионуклиды по­ступают в организм животных через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт с пищей и через поверхность кожи. Жвачные животные потребляют много грубых и сочных кормов. С травой в их организм попадает большое количество радионуклидов, выпав­ших на пастбище. Продукты животноводства (особенно молоко и молочные продукты) - основной источник радионуклидов для человека. В некоторых случаях с растительной пищей в организм человека может поступать до 40-60 % 137 Cs и 90 Sr/

Наиболее интенсивно радионуклиды накапливаются у молодых животных. Отложение 90 Sr в организме животных зависит от уров­ня кальциевого питания. Насыщение кальцием рациона, содержа­щего относительно мало этого элемента, позволяет снизить на­копление радиостронция в скелете в 2-4 раза. Мягкие органы и ткани накапливают небольшое количество 90 Sr. Более высокие концентрации радионуклида отмечаются у мелких животных (овцы, козы), а сравнительно низкие - у крупного рогатого скота, свиней, лошадей. Концентрация 90 Sr в сале и внутреннем жире обычно в несколько раз ниже, чем в мышечной ткани. Закономер­ности накопления 137 Cs в организме животных имеют много об­щего с особенностями отложения 90 Sr. Цезий выводится из орга­низма животных быстрее, чем 90 Sr. Радиоактивные продукты деле­ния выводятся в основном через желудочно-кишечный тракт. Исключение составляют радиоактивные изотопы йода, которые экскретируются из организма в основном через почки. Чем выше молочная продуктивность, тем большее количество радионукли­дов выделяется с суточным удоем. В конце лактации концент­рация 90 Sr и 131 1 в расчете на 1 л молока возрастает примерно в 1,5 раза. Поступление этих радионуклидов в молоко снижается при добавлении в рацион коров йодистого натрия и карбоната кальция. После выпадения продуктов ядерного деления на мест­ности возможно интенсивное загрязнение куриных яиц радиоак­тивными веществами, особенно если куры значительную часть времени находятся вне помещения.

Можно выделить следующие пути поступления радионуклидов в организм человека: растение - человек; растение - животное - молоко - человек; растение - животное - мясо - человек; ат­мосфера - осадки - водоемы - рыба - человек; вода - человек; вода - гидробионты - рыба - человек.

Кроме пищевого радионуклиды поступают в организм воздуш­ным и кожным путями. Воздушный путь наиболее опасен в пери­од рассеивания радионуклидов после аварии или выброса в атмо­сферу из-за большого объема легочной вентиляции и высокого ко­эффициента захвата и усвоения организмом изотопов из воздуха.

В зависимости от природы и химических соединений радио­нуклида процент его всасывания в пищеварительном тракте ко­леблется от нескольких сотых (цирконий, ниобий, редкоземель­ные элементы, включая лантаниды) до нескольких единиц (вис­мут, барий, полоний), десятков (железо, кобальт, стронций, радий) и до сотен (тритий, натрий, калий) процентов. Всасывание через неповрежденную кожу, как правило, незначительно. Только тритий легко всасывается в кровь через кожу.

Радиоактивные изотопы (I) накапливаются в организме так же, как и нерадиоактивные формы. Некоторые радионуклиды об­ладают химическим сродством с биогенными элементами, необхо­димыми организму. Установлено, что 90 Sr включается в круговорот подобно кальцию, 137 Cs - подобно калию. Основные природ­ные радионуклиды в наземной биоте- 14 С, 40 К, 210 РЬ, 210 Ро. Два последних радионуклида концентрируются в костных тканях.

В окружающей среде радионуклиды рассеиваются и могут кон­центрироваться живыми организмами при прохождении по пище­вым цепям. Радионуклиды активно концентрируются микроорга­низмами. Их концентрации в микроорганизмах могут в 300 раз превышать содержание радионуклидов в окружающей среде.

6.4.3. УСТОЙЧИВОСТЬ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ К ВОЗДЕЙСТВИЮ РАДИАЦИИ

Среди растений наиболее высокой радиационной устойчивос­тью обладают водоросли, лишайники, мхи. Их жизнедеятельность наблюдается при уровнях радиации 10-100 кР. Среди семенных растений наиболее радиочувствительные хвойные породы. Листвен­ные породы в 5-8 раз устойчивее хвойных. Уровень радиации, вызывающий гибель половины растений (LD 50), составляет для хвойных пород 380-1200 Р, а для лиственных -2000-100000 Р. Травы примерно в 10 раз устойчивее древесных растений. Среди культурных растений люпин, эспарцет, люцерна, клевер при малых и более высоких дозах испытывают радиостимуляцию. Пшеница, ячмень, просо, лен, горох проявляют радиостимуляцию при малых и угнетение развития при более высоких концентрациях радионук­лидов в почве.

Сравнительно высокие показатели радиоустойчивости харак­терны для почвенных простейших, бактерий. LD 50 / 30 (доза, после получения которой половина организмов гибнет за 30 дней) со­ставляет у них 100-500 кР. Радиоустойчивость многоклеточных животных в среднем тем ниже, чем выше уровень их организации. В частности, ^Ао/зо составляет у круглых червей 10-400 кР, кольча­тых червей 50-160, паукообразных 8-150, ракообразных (мокрицы) 8-100, многоножек 15-180, имаго насекомых 80-200, личинок младших возрастов и куколок насекомых 2 -25, млекопитающих 0,2-1,3, человека 0,5кР (Криволуцкий, 1983). У всех организмов особенно чувствительны к воздействию излучений клетки, нахо­дящиеся в состоянии быстрого роста и размножения. Повышен­ные уровни излучения легче переносят партеногенетические фор­мы и гермафродиты, чем обоеполые.

Через 2,5 мес после аварии в Чернобыле в 3 км от АЭС почвен­ная мезофауна в верхнем 3-сантиметровом слое почвы в сосняках на песчаных почвах была представлена лишь небольшим количе­ством личинок двукрылых. В результате аварийного выброса радио­активных элементов она была практически уничтожена. Числен­ность панцирных клещей снизилась в 30-40 раз, ногохвосток - в 9-10 раз. В пахотных почвах влияние радиации было менее губительным, численность почвенных насекомых в них снизилась в 2 раза. Через 2,5 года после аварии общая численность почвен­ной мезофауны практически полностью восстановилась. Наибо­лее уязвимым для радиации оказались яйца и ранние стадии по­стэмбрионального развития беспозвоночных. Наибольшую роль в перераспределении радиоактивных элементов по почвенному профилю играли дождевые черви.

В полевых экспериментах при внесении в черноземную почву плутония-239 через три года численность дождевых червей и ли­чинок насекомых сократилась в 2 раза, клещей - в 5-6, ногохвос­ток - в 7-8 раз; количество видов панцирных клещей уменьши­лось почти вдвое. Восстановление общей численности и видового разнообразия почвенной фауны произошло лишь через 18 лет (Биоиндикаторы и биомониторинг. - Загорск, 1991).

6.4.4. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

В зависимости от распределения в тканях организма различают остеотропные радионуклиды, накапливающиеся преимуществен­но в костях, - радиоизотопы стронция, кальция, бария, радия, иттрия, циркония, плутония; концентрирующиеся в печени (до 60 %) и частично в костях (до 25 %) - церий, лантан, прометий; равномерно распределяющиеся в тканях организма - тритий, уг­лерод, железо, полоний; накапливающиеся в мышцах - калий, рубидий, цезий; в селезенке и лимфатических узлах - ниобий, ру­тений. Радиоизотопы йода избирательно накапливаются в щито­видной железе, где их концентрация может быть в 100-200 раз выше, чем в других органах и тканях.

Механизм воздействия ионизирующего излучения на биологи­ческие объекты, в том числе и на человека, подразделяют на три этапа.

Первый этап. На этом физико-химическом этапе, который про­должается тысячные и миллионные доли секунды, в результате поглощения большого количества энергии излучения образуются ионизированные, активные в химическом отношении атомы и молекулы. Происходит множество радиационно-химических ре­акций, приводящих к разрыву химических связей. Вследствие первичной ионизации в воде образуются свободные радикалы (Н + , ОН - НО 2 - и др.). Обладая высокой химической активнос­тью, они реагируют с ферментами и тканевыми белками, окисляя или восстанавливая их, что приводит к разрушению молекул бел­ка, изменению ферментных систем, расстройству тканевого дыха­ния, т. е. к глубокому нарушению биохимических и обменных процессов в органах и тканях и накоплению токсичных для орга­низма соединений.

Второй этап. Он связан с воздействием ионизирующего излуче­ния на клетки организма и продолжается от нескольких секунд до нескольких часов. Поражаются различные структурные элементы ядер клеток, в первую очередь ДНК. Происходит повреждение хромосом, которые являются ответственными за передачу наслед­ственной информации. При этом возникают хромосомные абер­рации - поломки, перестройка и фрагментация хромосом, обус­ловливающие отдаленные онкогенные и генетические послед­ствия.

Третий этап. Этот этап характеризуется воздействием излуче­ния на организм в целом. Его первые проявления могут возникать уже через несколько минут (в зависимости от полученной дозы), усиливаться в течение нескольких месяцев и реализовываться че­рез многие годы.

Чувствительность различных органов и тканей человека к ионизирующему излучению неодинакова. Для одних тканей и клеток характерна большая радиочувствительность, для других - наоборот, большая радиоустойчивость. Наиболее чувствительны к облучению кроветворная ткань, незрелые форменные элементы крови, лимфоциты, железистый аппарат кишок, половые железы, эпителий кожи и хрусталик глаза; менее чувствительны - хряще­вая и фиброзная ткани, паренхима внутренних органов, мышцы и нервные клетки.

Радиочувствительность различных клеток варьирует в широких пределах, достигая десятикратных различий между наибольшими и наименьшими значениями повреждающих доз. Молодые клетки соединительной ткани полностью лишаются способности к вос­становлению при облучении в дозе около 40 Гр, кроветворные клетки костного мозга полностью погибают уже при дозе 6 Гр.

Поражающее действие ионизирующего излучения. Это действие зависит от целого ряда факторов. Во-первых, оно носит строго ко­личественный характер, т. е. зависит от дозы. Во-вторых, существен­ную роль играет и характеристика мощности дозы радиационного воздействия: одно и то же количество энергии излучения, поглощен­ной клеткой, вызывает тем большее повреждение биологических структур, чем короче срок облучения. Большие дозы воздействия, растянутые во времени, вызывают существенно меньшие повреж­дения, чем те же дозы, поглощенные за короткий срок.

Таким образом, эффект облучения зависит от величины погло­щенной дозы и временного распределения ее в организме. Облучение может вызвать повреждения от незначительных, не дающих кли­нической картины, до смертельных. Однократное острое, а так­же пролонгированное, дробное или хроническое облучение уве­личивают риск отдаленных эффектов - рака и генетических нару­шений.

Оценка риска появления злокачественных опухолей в значи­тельной мере основана на результатах обследования пострадавших

при атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки и подтверж­дается результатами обследований пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС.

Острое облучение в дозе 0,25 Гр еще не приводит к заметным изменениям в организме. При дозе 0,25-0,50 Гр наблюдаются из­менения показателей крови и другие незначительные нарушения. Доза 0,5-1 Гр вызывает более значительные изменения показате­лей крови - снижение числа лейкоцитов и тромбоцитов, измене­ние показателей обмена, иммунитета, вегетативные нарушения. Пороговой дозой, вызывающей острую лучевую болезнь, принято счи­тать 1 Гр.

Опасность внутреннего облучения обусловлена попаданием и накоплением радионуклидов в организме через продукты пита­ния. Биологические эффекты воздействия таких радиоактивных веществ аналогичны возникающим при внешнем облучении.

Длительность внутреннего и внешнего облучения тканей зави­сит от периода полураспада радионуклида (фактического) Т ф и периода его полувыведения из организма (биологического) Т б. С учетом этих двух показателей вычисляется эффективный период Гдф, в течение которого активность радионуклида уменьшается вдвое: Т эф = ТфТ 6 /(Т ф + Т 6). У разных радионуклидов Т эф колеб­лется от нескольких часов и суток (например, " 31 1) до десятков лет (90 Sr, 137 Cs) и десятков тысяч лет (239 Ри). Биологическое действие радиоактивных веществ различных химических классов избира­тельно.

Йод (I). Радиоактивные изотопы йода (131 1) могут поступать в организм человека через органы пищеварения, дыхания, кожу, ра­невые и ожоговые поверхности. Поступающий в организм радио­активный йод быстро всасывается в кровь и лимфу. В течение пер­вого часа в верхнем отделе тонкого кишечника всасывается от 80 до 90 % йода. По накоплению йода органы и ткани образуют убы­вающий ряд: щитовидная железа > почки > печень > мышцы > ко­сти. Снижение уровня гормонов в организме под воздействием радиоактивного йода, их неполноценность, а также возрастающая при этом потребность в них приводят к нарушению нейроэндок-ринных коррелятивных связей в звене гипофиз - щитовидная же­леза с последующим вовлечением в процесс и других эндокринных органов. Основным путем выведения йода из организма являются почки. Из организма в целом, щитовидной железы, печени, почек, селезенки, скелета йод выводится с Т 6 , равным 138, 138, 7, 7, 7 и 12 сут соответственно. Меры профилактики и помощи при поступ­лении радиоактивного йода в организм заключаются в ежесуточном потреблении солей нерадиоактивного йода, г: йодида калия - 0,2, йодида натрия - 0,2, сайодина - 0,5 или тереостатиков (мерказо-лил 0,01, 6-метилтиоурацил 0,25, перхлорат калия 0,25).

Цезий (Cs). Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа - 133 Cs - и 23 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 123 до 132 и от 134 до 144. Наибольшее значение имеет ра­диоактивный изотоп 137 Cs. В 2000 г. от АЭС всех стран мира в ат­мосферу было выброшено около 22,2 10 19 Бк 137 Cs. Этот изотоп поступает в организм человека преимущественно с пищевыми продуктами (через органы дыхания попадает примерно 0,25 % его количества) и практически полностью всасывается в пищевари­тельном тракте. Примерно 80 % его откладывается в мышечной ткани, 8 % - в костях. По степени концентрирования 137 Cs все ткани и органы распределяются следующим образом: мышцы > > почки > печень > кости > мозг > эритроциты > плазма крови. Около 10 % 137 Cs быстро экскретируется из организма, 90 % его выводится более медленными темпами. Биологический период полувыведения этого радионуклида у взрослых колеблется от 10 до 200 сут, составляя в среднем 100 сут, поэтому содержа­ние его в организме человека практически полностью опреде­ляется его поступлением с пищевыми продуктами в течение года и, следовательно, зависит от степени загрязненности про­дуктов 137 Cs. В Российской Федерации радиационная безопас­ность пищевой продукции определяется ее соответствием допу­стимым уровням удельной активности 137 Cs. Допустимые уров­ни этого изотопа составляют в грибах 500 Бк/кг, поваренной соли - 300, сливочном масле, шоколаде, рыбе, овощах, сахаре, мясе -100-160, хлебе, крупах, зерне, сырах- 40-80 Бк/кг, растительном масле, молоке 40-80 Бк/л, питьевой воде - 8 Бк/л (приложение 2).

При увеличении содержания в пищевом рационе солей калия, натрия, а также воды, пищевых волокон происходит ускорение выведения 137 Cs и замедление его всасывания. Эта особенность обмена позволила разработать высокоэффективные адсорбенты-протекторы, такие, как берлинская лазурь, пектиновые вещества и др., связывающие 137 Cs в пищеварительном тракте и тем самым ускоряющие его выделение из организма.

Стронций (Sr). Природный стронций, как и другие радионукли­ды, состоит из смеси стабильных и нестабильных изотопов. Как аналог кальция стронций активно участвует в обмене веществ рас­тений. Относительно большое количество радиоактивного изотопа 90 Sr накапливают бобовые культуры, корне- и клубнеплоды, злаки.

Радионуклид 90 Sr поступает в организм через желудочно-ки­шечный тракт, легкие и кожу. Уровни всасывания стронция из желудочно-кишечного тракта колеблются от 5 до 100 %. Стронций быстро всасывается в кровь и лимфу из легких.

Важное значение при выведении стронция из желудочно-ки­шечного тракта имеет диета. Его всасывание уменьшается с повы­шением содержания в пище солей кальция и фосфора, а также при введении высоких доз тироксина.

Независимо от пути поступления в организм растворимые соеди­нения радиоктивного стронция в основном накапливается в скелете В мягких тканях задерживается менее 1 %, остальное количе­ство откладывается в костной ткани. Со временем в костях кон­центрируется большое количество стронция, располагающегося в различных слоях костной ткани, а также в зонах ее роста, что при­водит к формированию в организме участков с высокой радиоак­тивностью. Биологический период полувыведения 90 Sr из орга­низма составляет от 90 до 154 сут.

Именно 90 Sr в первую очередь вызывает лейкемию. В организм человека он попадает преимущественно с растительной пищей, мо­лочными продуктами и яйцами. Радиационное поражение организ­ма 90 Sr увеличивается за счет его дочернего продукта иттрия - 90 Y. Уже через месяц активность 90 Y практически достигает равновес­ного значения и становится равной активности 90 Sr. В дальнейшем она определяется периодом полураспада 90 Sr. Наличие в организме пары ^Sr/^Y может вызвать поражение половых желез, гипофиза и поджелудочной железы. Допустимые уровни 90 Sr в пищевых про­дуктах в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078-01 со­ставляют в зерне, сырах, рыбе, крупах, муке, сахаре, соли 100- 140 Бк/кг, мясе, овощах, фруктах, сливочном масле, хлебе, мака­ронных изделиях - 50-80 Бк/кг, растительном масле 50-80 Бк/л, молоке - 25, питьевой воде - 8 Бк/л (см. приложение 2).

6.4.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ

Уменьшения поступления радионуклидов в организм с пищей можно достичь путем снижения их содержания в продуктах с по­мощью различных приемов, а также использования рационов, со­держащих их в минимальном количестве.

За счет обработки пищевого сырья (тщательного мытья, чистки продуктов, отделения малоценных частей) можно удалить от 20 до 60 % радионуклидов. Так, перед мытьем некоторых овощей целе­сообразно удалять верхние, наиболее загрязненные листья (капус­та, лук репчатый и др.). Картофель и корнеплоды обязательно моют дважды: перед очисткой от кожуры и после.

Наиболее предпочтительным способом кулинарной обработки пищевого сырья в условиях повышенного загрязнения окружаю­щей среды радиоактивными веществами является варка. При от­варивании значительная часть радионуклидов переходит в отвар. Использовать отвары в пищу нецелесообразно. Для получения от­вара нужно варить продукт в воде 10 мин, а затем слить воду и продолжать варку в новой порции воды. Такой отвар уже можно использовать в пищу: например, он приемлем при приготовлении первых блюд.

Мясо перед приготовлением в течение 2 ч следует замочить в холодной воде, порезав его небольшими кусками, затем снова за- лить холодной водой и варить при слабом кипении в течение 10 мин, слить воду и в новой порции воды варить до готовности. При жарении мяса и рыбы происходит их обезвоживание и на по­верхности образуется корочка, препятствующая выведению ра­дионуклидов и других вредных веществ. Поэтому при вероятности загрязнения пищевых продуктов радиоизотопами следует отдавать предпочтение отварным мясным и рыбным блюдам, а также блю­дам, приготовленным на пару.

На выведение радионуклидов из продукта в бульон влияют со­левой состав и реакция воды. Так, выход 90 Sr в бульон из кости составляет (в процентах от активности сырого продукта): при вар­ке в дистиллированной воде - 0,02; в водопроводной - 0,06; в во­допроводной с лактатом кальция - 0,18.

Питьевая вода из централизованного водопровода обычно не требует какой-либо дополнительной обработки. Необходимость дополнительной обработки питьевой воды из шахтных колодцев состоит в ее кипячении в течение 15-20 мин. Затем следует ее ох­ладить, отстоять и осторожно, не взмучивая осадка, перелить про­зрачный слой в другую посуду.

Существенного снижения содержания радионуклидов в молоч­ных продуктах можно достичь путем получения из молока жиро­вых и белковых концентратов. При переработке молока в сливках остается не более 9 % цезия и 5 % стронция, в твороге - соответ­ственно 21 и 27, в сырах - 10 и 45. В сливочном масле всего около 2 % цезия от его содержания в цельном молоке.

Для выведения уже попавших в организм радионуклидов необ­ходима высокобелковая диета. Употребление белка должно быть увеличено не менее чем на 10 % от суточной нормы, для восполне­ния носителей SH-групп, окисляемых активными радикалами, образуемыми радионуклидами. Источниками белковых веществ кроме мяса и молочных продуктов являются продукты из семян бобовых растений, морская рыба, а также крабы, креветки и каль­мары.