Основной компонент костей зубов необходим для мышечного сокращения
Опубликовано: 24.04.2024
РОЛЬ ОТДЕЛЬНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Кальций – это основной структурный компонент костей и зубов; входит в состав ядер клеток, клеточных и тканевых жидкостей, необходим для свертывания крови. Кальций образует соединения с белками, фосфолипидами, органическими кислотами; участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, в процессах передачи нервных импульсов, в молекулярном механизме мышечных сокращений, контролирует активность ряда ферментов. Таким образом, кальций выполняет не только пластические функции, но и влияет на многие биохимические и физиологические процессы в организме.
Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Поступающие в организм человека с пищей соединения кальция практически не растворимы в воде. Щелочная среда тонкого кишечника способствует образованию трудноусвояемых соединений кальция, и лишь воздействие желчных кислот обеспечивает его всасывание.
Ассимиляция кальция тканями зависит не только от содержания его в продуктах, но и от соотношения его с другими компонентами пищи и, в первую очередь, с жирами, магнием, фосфором, белками. При избытке жиров возникает конкуренция за желчные кислоты и значительная часть кальция выводится из организма через толстый кишечник. На всасывание кальция отрицательно сказывается избыток магния; рекомендуемое соотношение этих элементов составляет 1 : 0,5.
Если количество фосфора превышает уровень кальция в пище более чем в 2 раза, то образуются растворимые соли, которые извлекаются кровью из костной ткани. Кальций поступает в стенки кровеносных сосудов, что обуславливает их ломкость, а также в ткани почек, что может способствовать возникновению почечно–каменной болезни. Для взрослых рекомендовано соотношение кальция и фосфора в пище 1:1,5. Трудность соблюдения такого соотношения обусловлена тем, что большинство широко потребляемых продуктов значительно богаче фосфором, чем кальцием. Отрицательное влияние на усвоение кальция оказывает фитин и щавелевая кислота, содержащиеся в ряде растительных продуктов. Эти соединения образуют с кальцием нерастворимые соли.
Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 800 мг, а у детей и подростков – 1000 мг и более.
При недостаточном потреблении кальция или при нарушении всасывания его в организме (при недостатке витамина D) развивается состояние кальциевого дефицита. Наблюдается повышенное выведение его из костей и зубов. У взрослых развивается остеопороз – деминерализация костной ткани, у детей нарушается становление скелета, развивается рахит.
Лучшими источниками кальция являются молоко и молочные продукты, различные сыры и творог (100–1000 мг/100 г продукта), зеленый лук, петрушка, фасоль. Значительно меньше кальция содержится в яйцах, мясе, рыбе, овощах, фруктах, ягодах (20–40 мг/100 г продукта).
Магний. Этот элемент необходим для активности ряда ключевых ферментов, обеспечивающих метаболизм организма. Магний участвует в поддержании нормальной функции нервной системы и мышцы сердца; оказывает сосудорасширяющее действие; стимулирует желчеотделение; повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению шлаков из организма (в том числе холестерина).
Усвоению магния мешают наличие фитина и избыток жиров и кальция в пище.
Ежедневная потребность в магнии точно не определена; считают, однако, что доза 200–300 мг/сут предотвращает проявление недостаточности (предполагается, что всасывается около 30% магния). Известны случаи врожденной недостаточности всасывания магния из кишечника, что указывает на наличие специфического механизма всасывания этого иона.
При недостатке магния нарушается усвоение пищи, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается кальций, развивается ряд других патологических явлений. У человека недостаток ионов магния, обусловленный характером питания, крайне маловероятен. Однако большие потери этого элемента могут происходить при диарее; последствия их сказываются, если в организм вводятся жидкости, не содержащие магний. Когда концентрация магния в сыворотке снижается примерно до 0,1 ммоль/л, может возникать синдром, напоминающий белую горячку: у человека наступает полукоматозное состояние, наблюдается мышечная дрожь, спазмы мышц в области запястья и стопы, повышение нервно–мышечной возбудимости в ответ на звуковые, механические и зрительные раздражители. Введение магния вызывает быстрое улучшение состояния.
Магнием богаты в основном растительные продукты. Большое количество его содержат пшеничные отруби, различные крупы (40– 200 мг/100 г продукта), бобовые, урюк, курага, чернослив. Мало магния в молочных продуктах, мясе, рыбе, макаронных изделиях, большинстве овощей и фруктов (20–40 мг/100 г).
Калий. Около 90% калия находится внутри клеток. Он вместе с другими солями обеспечивает осмотическое давление; участвует в передаче нервных импульсов; регуляции водно–солевого обмена; способствует выведению воды, а следовательно, и шлаков из организма; поддерживает кислотно–щелочное равновесие внутренней среды организма; участвует в регуляции деятельности сердца и других органов; необходим для функционирования ряда ферментов.
Калий хорошо всасывается из кишечника, а его избыток быстро удаляется из организма с мочой.
Суточная потребность в калии взрослого человека составляет 2000– 4000 мг. Она увеличивается при обильном потоотделении, при употреблении мочегонных средств, заболеваниях сердца и печени.
Калий не является дефицитным нутриентом в питании, и при разнообразном питании недостаточность калия не возникает. Дефицит калия в организме появляется при нарушении функции нервно–мышечной и сердечно–сосудистой систем, сонливости, снижении артериального давления, нарушении ритма сердечной деятельности. В таких случаях назначается калиевая диета.
Большая часть калия поступает в организм с растительными продуктами. Богатыми источниками его являются урюк, чернослив, изюм, шпинат, морская капуста, фасоль, горох, картофель, другие овощи и плоды (100–600 мг/100 г продукта). Меньше калия содержится в сметане, рисе, хлебе из муки высшего сорта (100–200 мг/100 г).
Натрий содержится во всех тканях и биологических жидкостях организма. Он участвует в поддержании осмотического давления в тканевых жидкостях и крови; в передаче нервных импульсов; регуляции кислотно–щелочного равновесия, водно–солевого обмена; повышает активность пищеварительных ферментов.
Метаболизм натрия всесторонне изучен благодаря его физиологическим свойствам и важности для организма. Этот нутриент легко всасывается из кишечника. Ионы натрия вызывают набухание коллоидов тканей, что обуславливает задержку воды в организме и противодействует ее выделению. Уровень натрия во внеклеточной жидкости тщательно поддерживается почками под влиянием эндокринных, сердечно–сосудистых и автономных регуляторных механизмов. Общее количество натрия во внеклеточной жидкости, таким образом, определяет объем этих жидкостей. Контроль за балансом натрия осуществляется посредством сложной взаимосвязанной системы, включающей нервную и гормональную системы. Возрастание концентрации натрия в плазме стимулирует осморецепторы в центре гипоталамуса независимо от объема жидкости, что приводит к ощущению жажды. В жарком климате и при тяжелой физической работе происходит существенная потеря натрия с потом и необходимо введение в организм соли для восполнения утраченного количества.
Обычно соли натрия не обладают острой токсичностью, поскольку полностью развитые почки эффективно выводят натрий из организма. В основном ионы натрия поступают в организм за счет поваренной соли – NaCl. При избыточном потреблении хлористого натрия ухудшается удаление растворимых в воде конечных продуктов обмена веществ через почки, кожу и другие выделительные органы. Задержка воды в организме осложняет деятельность сердечно–сосудистой системы, способствует повышению кровяного давления. Поэтому потребление соли при соответствующих заболеваниях в пищевом рационе ограничивают. Вместе с тем при работе в горячих цехах или жарком климате увеличивают количество натрия (в виде поваренной соли), вводимого извне, чтобы компенсировать его потерю с потом и уменьшить потоотделение, отягощающее функцию сердца.
Натрий естественно присутствует во всех пищевых продуктах. Способ получения пищевых продуктов в значительной мере определяет конечное содержание в нем натрия. Например, замороженный зеленый горошек содержит гораздо больше натрия, чем свежий. Свежие овощи и фрукты содержат его от менее чем 10 мг/кг до 1 г/кг, в отличие от круп и сыра, которые могут содержать натрий в количестве 10–20 г/кг.
Оценка среднесуточного поступления натрия с пищей затруднена, поскольку его концентрация в пище широко варьируется и, кроме того, люди привыкли подсаливать пищу. Взрослый человек ежедневно потребляет до 15 г поваренной соли и столько же выделяет ее из организма. Это количество значительно превышает физиологически необходимое и определяется, прежде всего, вкусовыми качествами хлористого натрия, привычкой к соленой пище. Содержание поваренной соли в пище человека можно без ущерба для здоровья снизить до 5 г в сутки.На выделение хлористого натрия из организма, а следовательно, и на потребность в нем, влияет количество солей калия, получаемое организмом. Растительная пища, особенно картофель, богата калием и усиливает выделение с мочой хлористого натрия, а следовательно, и повышает потребность в нем.
Фосфор входит в состав всех тканей организма, особенно мышц и мозга. Этот элемент принимает участие во всех процессах жизнедеятельности организма: синтезе и расщеплении веществ в клетках; регуляции обмена веществ; входит в состав нуклеиновых кислот и ряда ферментов; необходим для образования АТФ.
В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и ее органических соединений (фосфатов). Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфорнокислого кальция, остальной фосфор входит в состав мягких тканей и жидкостей. В мышцах происходит наиболее интенсивный обмен соединений фосфора. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот и т. д.
Содержание органических соединений фосфора в крови меняется в широких пределах. Однако количество неорганического фосфора более или менее постоянно. Увеличивается содержание неорганического фосфора при молочной диете, а также при ряде заболеваний почек, при переломах на стадии заживления, сахарном диабете и др.; уменьшается концентрация неорганического фосфора в сыворотке крови при повышении функции паращитовидных желез и ряде других заболеваний.
При длительном дефиците фосфора в питании организм использует собственный фосфор из костной ткани. Это приводит к деминерализации костей и нарушению их структуры – разрежению. При обеднении организма фосфором снижается умственная и физическая работоспособность, отмечается потеря аппетита, апатия.
Суточная потребность в фосфоре для взрослых составляет 1200 мг. Она возрастает при больших физических или умственных нагрузках, при некоторых заболеваниях.
Большое количество фосфора содержится в продуктах животного происхождения, особенно в печени, икре, а также в зерновых и бобовых. Его содержание в этих продуктах составляет от 100 до 500 мг в 100 г продукта. Богатым источником фосфора являются крупы (овсяная, перловая), в них содержится 300–350 мг фосфора/100 г. Однако из растительных продуктов соединения фосфора усваиваются хуже, чем при потреблении пищи животного происхождения.
Сера. Значение этого элемента в питании определяется, в первую очередь, тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также является составной частью некоторых гормонов и витаминов.
Как компонент серосодержащих аминокислот сера участвует в процессах белкового обмена, причем потребность в ней резко возрастает в период беременности и роста организма, сопровождающихся активным включением белков в образующиеся ткани, а также при воспалительных процессах. Серосодержащие аминокислоты, особенно в сочетании с витаминами С и E, оказывают выраженное антиоксидантное действие. Наряду с цинком и кремнием сера определяет функциональное состояние волос и кожи.
Содержание серы обычно пропорционально содержанию белков в пищевых продуктах, поэтому ее больше в животных продуктах, чем в растительных. Потребность в сере (400–600 мг в сутки) удовлетворяется обычным суточным рационом.
Хлор. Этот элемент участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы, активирует ряд ферментов.Этот нутриент легко всасывается из кишечника в кровь. Интересна способность хлора отлагаться в коже, задерживаться в организме при избыточном поступлении, выделяться с потом в значительных количествах. Выделение хлора из организма происходит главным образом с мочой (90%) и потом.
Нарушения в обмене хлора ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока и др. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тяжелому состоянию, вплоть до смертельного исхода. Повышение его концентрации в крови наступает при обезвоживании организма, а также при нарушении выделительной функции почек.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Осторожно остеопороз!
В организме человека кальций существует в форме костного минерала, придает твердость скелету, который является несущей опорой человеческого тела.
При изучении структуры костей было обнаружено, что при дефиците кальциевого осадка в костной матрице, нарушается обмен костных клеток. В результате этого объем костей уменьшается, и возникает остеопороз.
Влияние кальция на движение мышц человека
Кальций играет самую главную роль в процессе их возбуждений. Изменение иона кальция в клетках мышц регулирует сокращение или расслабление скелетных мышц. Кальций управляет движением всех человеческих мышц. В процессе сокращения мышц после раздражения нервных волокон кальциевый ион проникает внутрь клетки. В этот момент концентрация кальциевых ионов в мышцах является основным условием для их сокращения.
Миоплазма мышц является главной кладовой кальция, в то же время она является самой развитой системой перемещения кальция. После раздражения скелетных мышц кальций в большом количестве освобождается из миоплазмы. Внеклеточные ионы кальция проникают внутрь клеток. Повышенная концентрация ионов кальция в плазме клеток приводит к сокращению мышц. Под воздействием кальциевого насоса внутриклеточные ионы кальция вытесняются из клеток. Происходит диастола (расслабление) мышц. Этот процесс очень скоротечен. Нарушение баланса кальция в мышцах может привести к ненормальному сокращению всех гладких мышц, в том числе сердечной, когда человек теряет контроль за своими движениями, теряет равновесие, нарушается координация движений.
Причина дефицита кальция №1: нехватка витамина D
Витамин «Д» является неотъемлемым элементом кальциевого обмена. Кальций усваивается нашим организмом только в присутствии витамина «Д», поэтому вырабатываться или поступать в организм вместе с кальцием должен и этот витамин.
Многие ошибочно считают, что при сформированном костном скелете нет необходимости в поступлении в организм кальция и витамина «Д». Важно знать, что при дефиците этих необходимых для организма веществ происходит их вымывание их из депо – костной ткани, чтобы обеспечить жизненно важные функции организма. При этом костная ткань теряет свою прочность и твердость, кости становятся хрупкими, появляются боли в костях. Чаще всего боли эти начинаются в январе, когда летние запасы витамина «Д» истощаются.
Как улучшить усвоение кальция?
Важно не только регулярно употреблять кальцийсодержащие продукты, но и не допускать снижения усваиваемости столь ценного макроэлемента. Следует избавиться от таких вредных привычек, как курение и употребление алкоголя. Помните, что любовь к кофе - также причина недостатка кальция в организме, а дефицит ультрафиолета может отрицательно повлиять на всасывание этого макроэлемента, так что придется чаще показываться "на свет". Необходимо обеспечить организм витамином D и иметь здоровые почки, так как в почках из витамина D образуется вещество, которое транспортирует кальций в тонком кишечнике. Употреблять пищу с достаточным количеством каротина, чтобы оздоровить слизистую тонкого кишечника. Аминокислоты белков образуют с кальцием хорошо растворимые и легко всасывающиеся комплексы. Всасыванию кальция также способствуют лимонная кислота и лактоза.
Кальций и сосуды
Атеросклероз является заболеванием не воспалительного характера, а вызванным утолщением и уплотнением стенок кровеносных сосудов. Кровеносный сосуд теряет эластичность, и поток крови уменьшается. Данное явление отличается очень большим накоплением липидов, образованием тромбов, гиперплазией волокнистых тканей. При сильном дефиците кальция его уровень в крови снижается. В такой ситуации организм мобилизует костный кальций в кровяной поток. Осадки костного кальция, оседая в кровеносных сосудах, могут спровоцировать приток холестерина в кровеносные сосуды. В результате количество веществ, накопленных на стенках кровеносных сосудов, увеличивается, они затвердевают, и кровеносные сосуды теряют свою эластичность.
Артеросклероз является основной причиной гипертонии, коронарных заболеваний и сосудистых заболеваний головного мозга. Исследования последних лет показали, что при лечении артериосклероза необходимо использовать кальций.
Кальций и сердце
Роль сердца заключается в поддержании жизнедеятельности. Сердце каждую секунду подает кровь во все клетки. Сокращение сердечной мышцы или её расслабление, а также накопление и использование энергии связано с кальцием. Ритм сердца в момент его напряжения, возбуждения или сокращения контролируется ионами кальция. Что происходит внутри сердечной мышцы? Когда кальций проникает внутрь клеток, он активирует протеин и возбуждается сердечная мышца. Вот через такое бесконечное повторение этих движений и происходит раз за разом сокращение сердечной мышцы. Отсюда вывод – кальций играет важную роль для биения сердца.
Здоровые зубы и кости
Почти 99% кальция поступающего в наш организм откладывается в костях и зубах. Остатки минерала распространяются через кровь и используются клетками. Помните, что ежедневный прием необходимой суточной дозы кальция уменьшает риск костных переломов любого происхождения примерно на 70%.
Дефицит кальция
Дефицит кальция может возникнуть из-за неправильного питания и нарушенного усвоения. Если вы страдаете дефицитом кальция, ваш организм использует резерв этого минерала из костей. А это повышает риск возникновения проблем с костями.
Желудок в норме!
Кальций и витамин С действуют вместе. Этот минерал хорошо усваивается в желудке, если в организме присутствует достаточное количество ph-кислот. Принимая витамин С, вы сохраните нужную кислотность желудка.
Стакан молока на ночь
Лучше всего кальций усваивается ночью, когда активно работают паращитовидные железы. Выпьете на ночь стакан молока, то кости и зубы полностью усвоят кальций, содержащийся в нем.
Выделяют несколько последовательных этапов запуска и осуществления мышечного сокращения.
1. Потенциал действия распространяется вдоль двигательного нервного волокна до его окончаний на мышечных волокнах.
2. Каждое нервное окончание секретирует небольшое количество нейромедиатора ацетилхолина.
3. Ацетилхолин действует на ограниченную область мембраны мышечного волокна, открывая многочисленные управляемые ацетилхолином каналы, проходящие сквозь белковые молекулы, встроенные в мембрану.
4. Открытие управляемых ацетилхолином каналов позволяет большому количеству ионов натрия диффундировать внутрь мышечного волокна, что ведет к возникновению на мембране потенциала действия.
5. Потенциал действия проводится вдоль мембраны мышечного волокна так же, как и по мембране нервного волокна.
6. Потенциал действия деполяризует мышечную мембрану, и большая часть возникающего при этом электричества течет через центр мышечного волокна. Это ведет к выделению из саркоплазматического ретикулума большого количества ионов кальция, которые в нем хранятся.
7. Ионы кальция инициируют силы сцепления между актиновыми и миозиновыми нитями, вызывающие скольжение их относительно друг друга, что и составляет основу процесса сокращения мыщц.
8. Спустя долю секунды с помощью кальциевого насоса в мембране саркоплазматического ретикулума ионы кальция закачиваются обратно и сохраняются в ретикулуме до прихода нового потенциала действия. Удаление ионов кальция от миофибрилл ведет к прекращению мышечного сокращения.
Далее мы обсудим молекулярные механизмы этого процесса.
Миофибрилла в расслабленном и сокращенном состоянии. Показано (вверху), что актиновые нити (розовые) вдвинуты в пространства между миозиновыми нитями (красные). Сближение Z-дисков друг с другом (внизу).
Молекулярные механизмы мышечного сокращения
Механизм скольжения нитей для мышечного сокращения. На рисунке показан основной механизм мышечного сокращения. Показано расслабленное состояние саркомера (вверху) и сокращенное состояние (внизу). В расслабленном состоянии концы актиновых нитей, отходящие от двух последовательных Z-дисков, лишь незначительно перекрываются. Наоборот, в сокращенном состоянии актиновые нити втягиваются внутрь между миозиновыми так сильно, что их концы максимально перекрывают друг друга. При этом Z-диски притягиваются актиновыми нитями к концам миозиновых. Таким образом, мышечное сокращение осуществляется путем механизма скольжения нитей.
Что заставляет нити актина скользить внутрь среди нитей миозина? Это связано с действием сил, генерируемых при взаимодействии поперечных мостиков, исходящих от нитей миозина, с нитями актина. В условиях покоя эти силы не проявляются, однако распространение потенциала действия вдоль мышечного волокна приводит к выделению из саркоплазматическо-го ретикулума большого количества ионов кальция, которые быстро окружают миофи-бриллы. В свою очередь, ионы кальция активируют силы взаимодействия между нитями актина и миозина, в результате начинается сокращение. Для осуществления процесса сокращения необходима энергия. Ее источником являются высокоэнергетические связи молекулы АТФ, которая разрушается до АДФ с высвобождением энергии. В следующих разделах мы приведем известные детали молекулярных процессов сокращения.
Молекулярные особенности сократительных нитей
Миозиновая нить. Она состоит из множества молекул миозина, молекулярная масса каждой составляет около 480000. На рисунке показана отдельная молекула; и также — объединение многих молекул миозина в миозиновую нить, а также взаимодействие одной стороны этой нити с концами двух актиновых нитей.
В состав молекулы миозина входят 6 полипептидных цепей: 2 тяжелые цепи с молекулярной массой около 200000 каждая и 4 легкие цепи с молекулярной массой около 20000 каждая. Две тяжелые цепи спирально закручиваются вокруг друг друга, формируя двойную спираль, которую называют миозиновым хвостом. С одного конца обе цепи изгибаются в противоположных направлениях, формируя глобулярную полипептидную структуру, называемую миозиновой головкой. Таким образом, на одном конце двойной спирали молекулы миозина образуются 2 свободные головки; 4 легкие цепи также включены в состав миозиновой головки (по 2 в каждой). Они помогают регулировать функцию головки во время мышечного сокращения.
А. Молекула миозина.
Б. Объединение многих молекул миозина в одну миозиновую нить.
Показаны также тысячи миозиновых поперечных мостиков и взаимодействие их головок с прилежащими актиновыми нитями.
Миозиновая нить состоит из 200 или более отдельных молекул миозина. Видно, что хвосты молекул миозина объединяются, формируя тело нити, а многочисленные головки молекул выдаются наружу по сторонам тела. Кроме того, наряду с головкой в сторону выступает часть хвоста каждой миозиновой молекулы, образуя плечОу которое выдвигает головку наружу от тела, как показано на рисунке. Выступающие плечи и головки вместе называют поперечными мостиками. Каждый поперечный мостик может сгибаться в двух точках, называемых шарнирами. Один из них расположен в месте, где плечо отходит от тела миозиновой нити, а другой — где головка крепится к плечу. Движение плеча позволяет головке или выдвигаться далеко наружу от тела миозиновой нити, или приближаться к телу. В свою очередь, повороты головки участвуют в процессе сокращения, что обсуждается в следующих разделах.
Общая длина каждой миозиновой нити остается постоянной и равна почти 1,6 мкм. В самом центре миозиновой нити на протяжении 0,2 мкм поперечных мостиков нет, поскольку снабженные шарнирами плечи отходят в стороны от центра.
Сама миозиновая нить сплетена таким образом, что каждая последующая пара поперечных мостиков смещена в продольном направлении относительно предыдущей на 120°, что обеспечивает распределение поперечных мостиков во всех направлениях вокруг нити.
АТФ-азная активность миозиновой головки. Есть и другая особенность миозиновой головки, необходимая для мышечного сокращения: миозиновая головка функционирует как фермент АТФ-аза. Как объясняется далее, это свойство позволяет головке расщеплять АТФ и использовать энергию расщепления высокоэнергетической связи для процесса сокращения.
Актиновая нить. Актиновая нить состоит из трех белковых компонентов: актина, тропомиозина и тропонина.
Актиновая нить, состоящая из двух спиралевидных цепочек молекул F-актина и двух цепочек молекул тропомиозина, расположенных в желобках между цепочками актина.
К одному концу каждой молекулы тропомиозина прикреплен тропониновый комплекс, который запускает сокращение.
Основой актиновой нити являются две цепи белковой молекулы F-актина. Обе цепи закручиваются в спираль так же, как и молекула миозина.
Каждая цепь двойной спирали F-актина состоит из полимеризованных молекул G-актина с молекулярной массой около 42000. К каждой молекуле G-актина прикреплена 1 молекула АДФ. Полагают, что эти молекулы АДФ являются активными участками на актиновых нитях, с которыми взаимодействуют поперечные мостики миозиновых нитей, обеспечивая мышечное сокращение. Активные участки на обеих цепях F-актина двойной спирали расположены со смещением таким образом, что вдоль всей поверхности актиновой нити встречается один активный участок примерно через каждые 2,7 нм.
Длина каждой актиновой нити — около 1 мкм. Основания актиновых нитей прочно встроены в Z-диски; концы этих нитей выступают в обоих направлениях, располагаясь в пространствах между миозиновыми молекулами.
Молекулы тропомиозина. Актиновая нить также содержит другой белок — тропомиозин. Каждая молекула тропомиозина имеет молекулярную массу 70000 и длину 40 нм. Эти молекулы спирально оплетают спираль из F-актина. В состоянии покоя молекулы тропомиозина располагаются поверх активных участков актиновых нитей, препятствуя их взаимодействию с миозиновыми нитями, лежащему в основе сокращения.
Тропонин и его роль в мышечном сокращении. По ходу молекул тропомиозина к ним периодически прикреплены другие белковые молекулы, называемые тропонином. Они представляют собой комплексы трех слабосвязанных белковых субъединиц, каждая из которых играет специфическую роль в регуляции мышечного сокращения. Одна из субъединиц (тропонин I) имеет высокое сродство к актину, другая (тропонин Т) — к тропомиозину, третья (тропонин С) — к ионам кальция. Считают, что этот комплекс прикрепляет тропомиозин к актину. Высокое сродство тропонина к ионам кальция, как полагают, инициирует процесс сокращения, о чем говорится в следующей статье.
Видео физиология мышц и мышечного сокращения - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
- Вернуться в оглавление раздела "Физиология человека."
Чтобы понять значение кальция для зубов, вспомним их строение. Эмаль – наружный слой коронки зуба, самая твёрдая и прочная минерализованная ткань в теле человека. На 95 % она состоит из минерального соединения фосфата кальция – гидроксиапатита, имеющего кристаллическую структуру. Под эмалью расположен дентин – основная часть зуба, состоящая на 70 % из гидроксиапатита и на 20 % из коллагена. Цемент, также обызвествлённая часть зуба, но с чуть большим содержанием коллагена, защищает шейку и корни зуба. В сердцевине зуба расположена пульпа – мягкая соеденительная ткань, пронизанная нервными окончаниями и сосудами. Как видим, гидроксиапатит (соединение, основу которого составляет Са) является преобладающим веществом в составе всех тканей зуба, кроме пульпы. Соответственно, кальций для зубов действительно чрезвычайно важный макроэлемент.
Почему образуется дефицит кальция в зубах? Как предотвратить нехватку микроэлемента? Дополнительный кальций для зубов и костей в виде витаминов и БАДов, нужен не всегда и не всем. В теле человека непрерывно происходят процессы обмена. В костных тканях они осуществляются крайне медленно. Зубы и кости, содержащие 99% всего имеющегося в организме кальция, можно назвать своеобразными «кладовыми» этого элемента. В крови его мало, но метаболизм там происходит очень быстро, а кальций используется тот, что человек потребляет с едой. Если его достаточно, все процессы протекают слаженно. Если этого макроэлемента начинает не хватать, мозг дает команду брать его из «кладовых», то есть зубов и костей, отчего те постепенно разрушаются. Вот тогда и возникает необходимость в покупке специальных препаратов.
Чтобы не допустить нехватку элемента Ca, следует придерживаться ряда правил, которые направлены на сохранение достаточного количества этого минерала и минимизацию его потерь: Необходимо употреблять достаточное количество пищи с содержанием этого химического элемента, прежде всего, молока и продуктов из него. Также большое количество содержится в рыбе, темно-зеленых овощах (капусте, шпинате, брокколи, сельдерее, петрушке), миндале, фундуке. Содержание кальция в кунжуте и сыре в несколько раз больше по сравнению с молоком и творогом. Диеты приводят к резкому снижению уровня этого минерала. Организму нужен витамин D, который позволяет кальцию усваиваться. Большое количество этого витамина находится в рыбе, также его получает кожа при солнечном излучении. Не стоит злоупотреблять алкоголем, поскольку он нарушает метаболизм витамина Д в печени, из-за чего кальций плохо усваивается. Курение вызывает серьезные нарушения и потерю костной ткани, поэтому от сигарет и кальяна необходимо отказаться. Кофе вымывает из костей кальций, поэтому стоит снизить дозу этого напитка до одной чашки в день. Если в течение дня придется выпить больше кофе, нужно разбавлять его молоком. Следует увеличить активность в течение дня, так как сидячий образ жизни разрушает костную ткань. Полезна ходьба пешком, аэробика, шейпинг, плавание, катание на лыжах.
Дополнительные источники.
Для предотвращения недостатка кальция в зубной ткани необходим правильный уход за ротовой полостью с использованием профессиональных средств. Зубные пасты, ополаскиватели, стоматологические гели должны содержать определенный объем кальция. . В ее составе должно быть высокое содержание активных веществ, особенно Ca. Качественная и полезная паста для чистки зубов должна содержать такие вещества: кальция лактат, пантотенат, цитрат, глицерофосфат; гидроксиапатит. Очень важно, чтобы в кальцийсодержащем средстве не было фтора, который сведет к нулю все полезное воздействие пасты.
Другие подробности Вы можете уточнить по телефонам клиники 8 (812) 244-03-05, 8 (911) 094-00-00
Как правильно выбрать препарат кальция? Сколько кальция человек получает с пищей и нужно ли «добирать» минерал из кальциевых добавок? Что помимо кальция должен содержать препарат? И как зависит усвояемость кальция от источника минерала? Попробуем в этом разобраться.
Немного фактов
В организме человека в среднем содержится 1200 – 1500 граммов кальция. 99% из этого количества находится в костях и зубах, а 1% находится в крови.
Кроме того, что кальций является строительным материалом для костей, зубов и ногтей, он необходим для процессов свертывания крови, сокращения мышц, нервной проводимости, др.
Суточная потребность в кальции составляет 800-1500 мг в зависимости от возраста человека, рациона питания, состояния организма, образа жизни. Так детям в период роста необходимо получать 1200 мг. Женщины в период менопаузы и при беременности должны получать 1500 мг. У кормящих матерей потребность в кальции может быть ещё больше.
В течение суток организм теряет в среднем около 800 мг кальция. Эти потери нам необходимо постоянно восполнять. Причем поступление кальция должно превышать его потери. Если кальция в организме не хватает, он начинает брать его «взаймы» у костей.
Средняя диета обеспечивает поступление кальция с пищей около 0,6 – 1 г в сутки. Богатыми источниками кальция являются молоко, сыр и йогурт, брокколи, листовая капуста, горчичная зелень, репа, рыбные продукты. Однако у взрослого человека всасывается меньше половины поступающего с пищей кальция.
Учитывая те факты, что кальций – пожалуй, самый капризный с точки зрения всасывания элемент и дефицит кальция наблюдается почти у каждого человека, вопрос о необходимости его дополнительного приема стоит очень остро.
Какой вид кальция выбрать?
Среди обилия кальцийсодержащи х препаратов нам предлагают «натуральный», «природного происхождения», «коралловый», «жемчужный», «в легко усвояемой форме» и даже «растворимый». Хотя все мы знаем, что кальций в воде не растворяется!
Итак, попробуем разобраться.
Источники кальция, входящие в состав кальциевых препаратов делятся на два класса: кальций природного происхождения и «синтетический».
Кальций из натуральных источников
Получают из известняка, доломита, раковин устриц, кораллов, костей животных. Практически все источники кальция природного происхождения – это карбонат кальция, который, не смотря на высокое содержание кальция в соли – около 40%, очень плохо усваивается организмом. Более того, так называемый «природный» кальций может содержать опасные примеси. Ведь не все районы, где добываются ракушки и кораллы экологически чистые, и зачастую трудно понять, откуда получен кальций и насколько он очищен.
Исследуя источники кальция природного происхождения, ученые обнаружили в них наличие свинца, количество которого часто превышало предельно допустимый уровень. Избежать такого загрязнения проблематично в условиях нашей цивилизации. Особенно это касается кальция из раковин устриц и костей животных. Свинец же в живых организмах накапливается как раз в местах отложения кальция: кости, раковина, скорлупа. Попав однажды в организм, свинец выводится с трудом, повреждая почки, мозг, клетки крови. А у детей при этом снижаются интеллектуальные функции, изменяется поведение, появляется немотивированная агрессия.
Синтетический кальций
Представляет очищенные субстанции в виде солей кальция и по безопасности является предпочтительнее «натурального». Однако и тут есть свои нюансы.
Во-первых, содержание кальция в этих солях разное: максимальное – в карбонате, а минимальное – в глюконате.
Во-вторых, они сильно разнятся по биологическому эффекту и усвояемости.
| Соли кальция | Содержание элементарного кальция (мг) в 1 грамме соли |
| Неорганические соли кальция | |
| Кальция карбонат | 400 |
| Кальция хлорид | 270 |
| Кальция фосфат | 290-400 |
| Органические соли кальция | |
| Кальция цитрат | 211 |
| Кальция лактат | 130 |
| Кальция глюконат | 90 |
Фосфат кальция. Фосфор входит в состав очень многих продуктов питания, поэтому в современных условиях организм человека и без того испытывает фосфорную нагрузку, чтобы дополнительно принимать фосфаты. Пусть и с целью заполучить кальций.
Не «красит» фосфат кальция и его очень низкое усвоение. Поэтому его использование в качестве субстанции для восполнения потребности в кальции не рекомендуется.
Кальция лактат и глюконат. К этим солям есть одна большая претензия: они содержат мало элементарного кальция– соответственно 13 % и 9 %. Поэтому принимать эти соединения надо в большом количстве. В зависимости от дозировки – это 5-10 больших граммовых таблеток детской «аскорбинки».
Хлорид кальция. Эта соль при приеме внутрь раздражает желудок, вызывая боль и изжогу. Применяется преимущественно в растворах.
Таким образом, по эффективности и безопасности реально противостоят друг другу только две формы кальция: цитрат кальция и карбонат кальция. Что мы собственно и наблюдаем на прилавках аптек.
Карбонат Кальция. Самая распространенная и одна из самых дешевых форм кальция. На мировом рынке доля препаратов из карбоната занимает около 85%. И хотя карбонат кальция является лидером по содержанию элементарного кальция – 400 мг, усвоение кальция из этой соли напрямую зависит от кислотности желудочного сока. Чем выше кислотность – тем лучше усвоение. При пониженной же кислотности (характерно для людей старше 45 лет) усвоение карбоната кальция падает до 2-3 %. То есть практически не усваивается.
Более того, при усвоении карбоната кальция нейтрализуется соляная кислота желудочного сока, необходимая для переваривания пищи, а также служащая барьером против проникновения в организм паразитов. Часто прием карбоната кальция сопровождается желудочно–кишечн ый дискомфортом, чувством распирания и отрыжкой углекислым газом.
Цитрат Кальция. Цитрат Кальция – безопасный и химически чистый продукт, который получают из очищенных субстанций в процессе реакции карбоната кальция из очищенного известняка с лимонной кислотой. Не смотря на то, что в цитрате содержится только 21% кальция (содержание кальция в карбонате – 40%), из цитрата в организм поступает в 2,5 раза больше элементарного кальция, чем из карбоната.
При этом, кальций из цитрата усваивается вне зависимости от кислотности желудочного сока. И при пониженной желудочной секреции из цитрата кальция в организм поступает в 10 раз больше кальция, чем из карбоната. Поэтому эта форма кальция самая оптимальная для людей старше 45 лет.
Плюс ко всему, цитрат кальция имеет значительно меньше побочных эффектов, чем карбонат. Кроме того он способствует усвоению витамина С и других минералов.
Самая большая проблема цитрата – это его цена. Сегодня цитрат кальция – более дорогостоящая форма, чем карбонат.
Резюме
По своим биологическим свойствам, усвояемости и безопасности цитрат кальция имеет существенные преимущества перед карбонатом и другими видами кальция.
Обращайте внимание на этикетку препарата, где должно быть отмечено количество чистого («элементарного» ) кальция. Если же указано содержание солей, помните: в цитрате кальция, на 1000 мг вещества приходится всего 200 мг кальция, а в карбонате – на 1000 мг вещества приходится 400 мг кальция.
Некоторые производители прибегают к хитрости: добавляют незначительное количество цитрата кальция к карбонату кальция и затем рекламируют свой продукт, как наиболее биодоступный.
При выборе препарата кальция обращайте внимание на другие компоненты в его составе. Идеально, если в состав входит витамины D3, К2, магний, цинк, марганец. Витамин D3 улучшает всасывание кальция в кишечнике и усвоение его костной тканью. Марганец и цинк необходимы для развития нормальной структуры костной и соединительной ткани. Витамин К2 направляет кальций в кости, препятствуя его отложению в сосудистой стенке и стимулирует процесс построения костной ткани.
Сравнивая стоимость разных препаратов кальция, помимо количества кальция в одной таблетке учитывайте количество таблеток в упаковке. Помните, прием кальция – процесс «пожизненный».
При нормальной или повышенной кислотности желудочного сока можно использовать как карбонат, так и цитрат кальция. Не забывайте, что с цитратом помимо восполнения кальция вы получите массу других преимуществ. При пониженной желудочной секреции поможет только цитрат. К сожалению, в этом случае карбонат попросту не усвоится.
Надеюсь, эти простые советы и рекомендации, помогут вам сделать правильный выбор!
Читайте также: