Выведение минеральных веществ из организма

Выводятся из организма минеральные вещества тремя путями: поч­ками в составе мочи, кишечником в составе кала и кожей с потом.

Почками из организма удаляются водорастворимые минеральные вещества. За сутки с мочой выделяется 15-25 г неорганических солей, в том числе 8-15 г NaCl.

Кишечником выводятся преимущественно не растворимые в воде минеральные вещества (соли железа, тяжелых металлов).

Кальций и фосфор могут выделяться из организма двумя путями: почками и кишечником, причем соотношение между ними зависит от кислотности мочи. Чем выше кислотность мочи (и соответственно ни­же значение рН), тем больше кальция и фосфора выводится с мочой, а не с калом. В моче, имеющей щелочную реакцию, содержание солей кальция и фосфора низкое. В этом случае преобладает выделение каль­ция и фосфора через кишечник. Такая закономерность обусловлена тем, что растворимость фосфорнокислых кальциевых солей выше в ки­слой среде.

Часть минеральных веществ выделяется кожей в составе пота. Пот образуется потовыми железами и содержит около 99% воды. В состав пота, помимо воды, входят как органические соединения (например, мочевина, а у спортсменов - молочная кислота), так и неорганические соли. Главным минеральным компонентом пота является хлористый натрий. В незначительных количествах в поте могут еще присутство­вать катионы К⁺, Mg²⁺, Са²⁺.

В небольших количествах (до 600-700 мл) пот выделяется постоян­но. Однако при выполнении физической работы потоотделение резко возрастает. За время тренировки или соревнования за счет интенсивно­го потоотделения спортсмен может потерять несколько литров пота. Особенно много пота выделяется при сгонке веса. Последствием уси­ленного потоотделения является значительное обессоливание организ­ма, сопровождающееся ухудшением самочувствия и снижением рабо­тоспособности.

Для предупреждения обессоливания целесообразно во время трени­ровки или соревнования периодически небольшими порциями пить не чистую, а слегка подсоленную, а еще лучше - минеральную воду. Для восполнения потерянных солей можно использовать в периоде восста­новления поливитаминные комплексы с минералами и фармацевтиче­ские средства, содержащие минеральные элементы (подробно см. в главе 21 «Биохимические основы питания»).

Благодаря постоянному поступлению и выведению минеральные вещества находятся в организме в состоянии непрерывного обновле­ния, и их содержание мало изменяется.

^Ц£Логическая роль отдельных минеральных элементов_________________

Натрий, калий и хлор находятся в организме в ионизированной форме (Na⁺, К⁺, CP). Ионы натрия содержатся вне клеток (в плазме ^кРови, лимфе, межклеточной жидкости), а ионы калия сосредоточены ^йнУТри клеток. Эти ионы играют важную роль в создании осмотическо­го давления, являющегося важнейшим физико-химическим фактором, от которого зависят многие функции клеток. Например, красные клетки крови могут полноценно переносить кислород только при строго опре­деленном значении осмотического давления плазмы крови. Осмотиче­ское давление внеклеточных жидкостей, в том числе плазмы крови, создается в основном за счет хлористого натрия, а внутри клеток - за счет солей калия.

Ионы натрия, калия и хлора еще участвуют в формировании нерв­ного импульса и являются активаторами ряда ферментов. Хлор исполь­зуется для образования соляной кислоты желудочного сока.

Ионы натрия и особенно калия необходимы для функционирования сердечной мышцы - миокарда, причем потребность в них возрастает по мере увеличения интенсивности сердечной деятельности.

Содержание в организме натрия и калия регулируется гормоном ко­ры надпочечников — альдостероном. Этот гормон в процессе образо­вания мочи в почках задерживает ионы натрия и способствует удале­нию из организма ионов калия.

У спортсменов, выполняющих интенсивные физические нагрузки, потребность миокарда в калии увеличивается. Однако за счет усилен­ного потоотделения происходит потеря больших количеств хлористого натрия, а также калия. В ответ на обессоливание организма увеличива­ется выброс в кровь альдостерона, который препятствует выделению ионов натрия с мочой и, наоборот, повышает экскрецию с мочой ионов калия. В результате такого влияния гормона существенно снижаются запасы калия, в том числе в сердечной мышце.

Для нормализации калиевого обмена в спортивной практике ис­пользуют продукты питания, богатые калием (например, изюм, курага и др.), а также аптечные препараты калия (например, оротат калия, ас- паркам).

Кальций, магний и фосфор в основном находятся в составе кост­ной ткани в форме нерастворимых солей. Эти соли составляют одну четверть объема костной ткани и половину ее массы. Формирование костной ткани (минерализация) связано прежде всего с накоплением в ней фосфорнокислых солей кальция, имеющих кристаллическую фор­му. Важная роль в этом процессе принадлежит витамину D.

Незначительная часть кальция и магния находится в плазме крови и внутри клеток в форме ионов - Са² Mg²⁺. Ионы кальция, находящиеся в плазме крови, являются обязательными участниками свертывания крови, а содержащиеся внутри мышечных клеток управляют процесса­ми сокращения и расслабления мышцы. Ионы кальция и магния явля­ются также активаторами некоторых ферментов. В частности, эти ионы активируют креатинкиназу - важнейший фермент, участвующий в обеспечении энергией мышечной деятельности.

Биологическая роль фосфора весьма многогранна. Как уже отмеча­лось, фосфор участвует в образовании нерастворимых фосфорнокис­лых солей кальция и магния, являющихся минеральной основой кост­ной ткани. Часть фосфора входит в состав органических соединений, таких как нуклеиновые кислоты, фосфолипиды, фосфопротеиды. Еще часть фосфора находится в организме в форме фосфорной кислоты, ко­торая вследствие электролитической диссоциации превращается в ио­ны - Н₂Р0₄~, НР0₄^2-. Фосфорная кислота играет исключительно важ­ную роль в энергетическом обмене, что обусловлено уникальной спо­собностью фосфора образовывать богатые энергией химические связи (высокоэнергетические, или макроэргические, связи). Главным макро- эргическим соединением организма является аденозинтрифосфат - АТФ (см. главу 2 «Общая характеристика обмена веществ»).

Регуляция содержания кальция и фосфора в плазме крови осущест­вляется гормоном щитовидной железы кальцитонином и гормоном паращитовидных желез паратгормоном.

Кальцитонин совместно с витамином D способствует включению кальция и фосфора в состав костной ткани, вследствие чего концентра­ция в крови катионов кальция и фосфатных анионов снижается и выде­ление их с мочой уменьшается.

Паратгормон совместно с витамином D ускоряет всасывание каль­ция и фосфора из кишечника. Под действием паратгормона также про­исходит разрушение минеральной основы костей, в результате чего кальций и фосфор выходят из костной ткани в кровь. Повышение кон­центрации кальция и фосфора в крови, в свою очередь, приводит к уве­личению их экскреции с мочой.

В конечном счете такие регуляторные воздействия обеспечивают постоянство концентрации кальция и фосфора в плазме крови.

Железо является главным микроэлементом. В организме взрослого человека содержится 4-5 г железа, а суточная потребность в этом эле­менте составляет 10-15 мг.

Железо используется для синтеза сложного циклического соедине­ния, содержащего железо, - гема, входящего в белки гемопротеиды (строение гема см. в главе 12 «Биохимия крови»), К этим белкам отно­сятся переносчики кислорода гемоглобин (содержится в красных клет­ях крови) и миоглобин (входит в состав мышц), а также ферменты Цитохромы (участвуют в тканевом дыхании) и каталаза (разрушает ^ПеРекись водорода, возникающую в процессе катаболизма). Таким об- Р^зом, железо в первую очередь необходимо для обеспечения аэробных процессов, которые являются основными источниками энергии при выполнении продолжительных физических нагрузок.

Транспортируется железо кровью в составе белка плазмы транс- феррина, запасной формой железа является белок ферритин.

Полезная информация

Водородный показатель (рН) - относительный показатель кислотно­сти. рН равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ио­нов водорода в данной среде: рН = - lg [Н⁺].

В нейтральной среде (например, в дистиллированной воде) концен­трация ионов водорода 1-10~⁷г-ион-л~¹; рН равен 7.

В кислой среде концентрация ионов водорода выше, чем в нейтраль­ной. Поэтому рН в кислых растворах имеет значения ниже 7.

В щелочной среде концентрация ионов водорода ниже, чем в ней­тральной, и рН в щелочных растворах имеет значения выше 7.

Следует учесть, что сдвиг рН на одну единицу соответствует измене­нию концентрации [Н⁺] в 10 раз.

ГЛАВА 10 ВИТАМИНЫ

Витамины - низкомолекулярные органические вещества самого разнообразного строения, которые не синтезируются в организме, но являются жизненно необходимыми и поэтому должны обязательно по­ступать в организм с пищей, хотя и в очень небольших количествах. Некоторые витамины в ограниченном количестве вырабатываются микрофлорой кишечника.

Биологическая роль большинства известных витаминов заключается в том, что они входят в состав коферментов и простетических групп фер­ментов и, следовательно, используются организмом как строительный ма­териал при синтезе соответствующих небелковых частей ферментов.

По физико-химическим свойствам витамины делятся на две группы: водорастворимые (В_ь В_2> В₅, В₆, В₉, В_и, В_с, С, Р, РР) и жирораство­римые (A, D, Е, К).

Кроме витаминов пища может также содержать провитамины. Провитамины являются предшественниками витаминов. Попадая в ор­ганизм, провитамины превращаются в витамины.

Антивитамины - вещества, затрудняющие использование витами­нов организмом. Действие антивитаминов осуществляется путем свя­зывания и разрушения соответствующих витаминов, а также за счет включения антивитамина вместо витамина в синтезируемый кофер- _мент, что делает невозможным участие такого кофермента в биоката­лизе.

Изменение содержания витаминов в организме приводит к возник­новению различных патологических (болезненных) состояний.

Авитаминозы - тяжелейшие заболевания, вызванные полным от­сутствием в организме какого-либо витамина. У людей авитаминозы практически не встречаются, так как в пищевом рационе всегда при­сутствует минимальное количество витаминов. Авитаминозы могут быть вызваны у экспериментальных животных с целью изучения био­логической роли витаминов в организме. Для этого применяются дие­ты, не содержащие определенного витамина, или используются анти­витамины.

Гиповитаминозы - специфические заболевания, протекающие в более легкой форме по сравнению с авитаминозами, вызываемые не­достаточным содержанием отдельных витаминов в организме.

Гипервитаминозы - специфические заболевания, причиной кото­рых является избыточное поступление в организм определенных вита­минов. Чаще гипервитаминозы вызываются накоплением в организме жирорастворимых витаминов, выделение которых с мочой затруднено из-за их нерастворимости в воде.

Из перечисленных патологических состояний у людей чаще всего наблюдаются гиповитаминозы. Наиболее распространенные причины возникновения гиповитаминозов следующие:

1. Экзогенные причины (связанные с питанием):

а) использование для приготовления пищи продуктов, содержащих мало витаминов;

б) неправильное приготовление пищи, приводящее к разрушению витаминов (например, длительная варка или многократное разогрева­ние и т. д.):

в) однообразное питание. В этом случае в организме может возник­нуть дефицит витамина, который содержится в низкой концентрации в постоянно используемом продукте питания.

2. Эндогенные причины (связанные с состоянием организма):

а) заболевания желудочно-кишечного тракта и печени, сопровож­дающиеся нарушением всасывания витаминов;

б) угнетение микрофлоры кишечника. Это наблюдается при исполь­зовании для лечения инфекционных заболеваний различных антимик­робных препаратов (антибиотики, сульфаниламиды и т. п.). Как уже отмечалось, некоторые витамины могут синтезироваться микробами, Находящимися в толстой кишке. Подавление кишечной микрофлоры Приводит к тому, что обычного поступления витаминов с пищей стано­вится недостаточно для полноценного обеспечения организма витами­нами, что в итоге приводит к возникновению гиповитаминоза. Поэтому при длительном использовании антимикробных средств увеличивают поступление витаминов с пищей (обычно путем применения комплекс­ных витаминных препаратов), а также используют пищевые продукты, содержащие кишечные бактериальные культуры (например, бифидок, бифидокефир и т. п.);

в) повышенная потребность организма в витаминах, которая часто наблюдается при беременности, при выполнении тяжелой физической работы. В этом случае обычного поступления витаминов с пищей, их синтеза кишечными микробами окажется недостаточно для организма. Поэтому у регулярно тренирующихся спортсменов потребность в ви­таминах возрастает в 1,5—2 раза.

В табл. 3 представлены краткие сведения об отдельных витаминах.

Таблица 3

Полезная информация

Стручок красного сладкого перца (100 г) содержит: витамин А - 1 мг витамин В₂ - 0,7 мг витамин Е - 0,7 мг витамин В_е - 0,5 мг витамин С - 250 мг витамин РР - 1 мг

ГЛАВА 11 ГОРМОНЫ

Гормоны - органические вещества разнообразного строения, выра­батывающиеся в специализированных органах - железах внутренней секреции, поступающие с кровью в различные органы и оказывающие в них регулирующее влияние на метаболизм и физиологические функ­ции. Синтезируются гормоны в ничтожно малых концентрациях

В клетках органов, в которых реализуется действие гормонов (орга­ны-мишени), имеются особые белки, называемые рецепторами гормо­нов. Эти белки обладают способностью специфически связываться только с определенными гормонами, и поэтому органы-мишени изби­рательно извлекают из протекающей крови лишь те гормоны, которые необходимы данному органу для регуляции в нем обмена веществ. Та­кой механизм позволяет гормонам строго избирательно воздействовать на определенные органы. Рецепторные белки находятся либо внутри клеток, либо встроены в клеточную мембрану.

Для некоторых гормонов (например, для адреналина и глюкагона) таким рецептором является мембраносвязанный (встроенный в клеточ­ную мембрану) фермент аденилатциклаза. Присоединение гормона к этому ферменту приводит к повышению его каталитической активно­сти. Под действием активированной аденилатциклазы внутри клеток имеющийся там АТФ превращается в циклическую форму АМФ (дАМФ). Образовавшийся цАМФ непосредственно участвует в регуля­ции клеточного метаболизма.

В клетках органов-мишеней содержатся ферменты, разрушающие поступающие в них гормоны, а также цАМФ, что ограничивает дейст­вие гормонов во времени и предупреждает их накопление.

Чувствительность рецепторов и активность ферментов, расщеп­ляющих гормоны, может меняться при нарушениях метаболизма, изме­нениях физико-химических параметров организма (температура, ки- ^слотность, осмотическое давление) и концентрации важнейших суб­стратов, возникающих при заболеваниях, а также при выполнении мы­шечной работы. Следствием этого является усиление или ослабление ^Влияния гормонов на соответствующие органы.

Внутриклеточные механизмы действия гормонов разнообразны. Но ^Все же можно выделить три главных механизма, присущих большинст- ^ВУ гормонов:

1. Гормоны влияют на скорость синтеза ферментов, ускоряя или за­медляя его. В результате такого воздействия в органах-мишенях повы­шается или снижается концентрация определенных ферментов, что со­провождается соответствующим изменением скорости ферментатив­ных реакций.

2. Гормоны влияют на активность ферментов в этих органах. В од­них случаях гормоны оказываются активаторами ферментов и поэтому повышают скорость ферментативных реакций. В других же случаях гормон проявляет ингибирующее действие на ферменты, что приводит к снижению скорости ферментативных реакций.

3. Гормоны влияют на проницаемость клеточных мембран по отно­шению к определенным химическим соединениям. В результате такого действия в клетки поступает больше или меньше субстратов для фер­ментативных реакций, что тоже обязательно сказывается на скорости химических процессов.

В конечном счете все три основные механизма действия гормонов направлены на регуляцию скорости химических реакций, протекающих в клетках, что, в свою очередь, оказывает влияние на физиологические функции.

По химическому строению гормоны можно разделить на три группы:

1. Гормоны белковой природы (белки и полипептиды): гормоны гипоталамуса, гормоны гипофиза, кальцитонин щитовидной железы, гормон паращитовидных желез, гормоны поджелудочной железы.

2. Гормоны - производные аминокислоты тирозина: йодсодер- жащие гормоны щитовидной железы, гормоны мозгового слоя надпо­чечников.

3. Гормоны стероидного строения: гормоны коры надпочечников, гормоны половых желез.

Сведения об отдельных гормонах приведены в табл. 4.

Синтез и выделение гормонов в кровь находятся под контролем нервной системы. В упрощенном виде взаимосвязь между гормональной (эндокринной) и нервной системами можно представить следующим об­разом. При воздействии на организм каких-либо внешних факторов или же при возникновении изменений в крови и в различных органах соот­ветствующая информация передается по афферентным (чувствительным) нервам в ЦНС. В ответ на полученную информацию в гипоталамусе (часть промежуточного мозга) вырабатываются биологически активные вещества (гормоны гипоталамуса), которые затем поступают в гипофиз (мозговой придаток) и стимулируют или тормозят в нем секрецию гак называемых тройных гормонов (гормоны передней доли). Тропные гор­моны выделяются из гипофиза в кровь, переносятся в железы внутренней секреции и вызывают в них синтез и секрецию соответствующих гормо­нов, которые далее воздействуют на органы-мишени. Таким образом, в организме имеется единая нервно-гормональная или нейрогуморальная регуляция.

Все железы внутренней секреции функционируют согласованно и оказывают друг на друга взаимное влияние. Введение в организм гор­монов не только сказывается на функции железы, вырабатывающей вводимый гормон, но и может оказать негативное воздействие на со­стояние всей нервно-гормональной регуляции в целом. Поэтому ис­пользование в качестве допингов гормональных препаратов является опасным для здоровья спортсменов.

Полезная информация

Анаболические стероиды - искусственно синтезированные соединения, близкие по строению к мужским половым гормонам. Эти вещества облада­ют выраженным анаболическим действием, проявляющимся в ускорении синтеза мышечных белков, что позволяет спортсмену быстро нарастить мышечную массу. Однако применение таких препаратов крайне опасно для здоровья. Длительный прием анаболических стероидов может вызвать на­рушение половых функций, возникновение заболеваний печени и почек, и в том числе злокачественных опухолей этих органов, изменение психики и др. Особенно опасно использование стероидов детьми, подростками и женщинами.

Медицинской комиссией МОК анаболические стероиды отнесены к допингам.

ГЛАВА 12 БИОХИМИЯ КРОВИ

В спортивной практике анализ крови используется для оценки влияния на организм спортсмена тренировочных и соревновательных нагрузок, оценки функционального состояния спортсмена и его здоро­вья. Информация, полученная при исследовании крови, помогает тре- неру управлять тренировочным процессом. Поэтому специалист в об­ласти физической культуры должен иметь необходимые представления о химическом составе крови и о его изменениях под воздействием фи­зических нагрузок различного характера.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КРОВИ_________________________________

Объем крови у человека около 5 л, что составляет примерно 1/13 Часть от объема или массы тела.

По своему строению кровь является жидкой тканью и подобно лю­бой ткани состоит из клеток и межклеточной жидкости.

Клетки крови носят название форменные элементы. К ним отно­сятся красные клетки (эритроциты), белые клетки (лейкоциты) и кро­вные пластинки (тромбоциты). На долю клеток приходится около 45% °т объема крови.

Жидкая часть крови называется плазмой. Объем плазмы составляет примерно 55% от объема крови. Плазма крови, из которой удален белок фибриноген, называется сывороткой.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ КРОВИ

Основными функциями крови являются следующие:

1. Транспортная функция. Эта функция обусловлена тем, что кровь постоянно перемещается по кровеносным сосудам и переносит растворенные в ней вещества. Можно выделить три разновидности этой функции.

Трофическая функция. С кровью ко всем органам доставляются ве­щества, необходимые для обеспечения в них метаболизма (источники энергии, строительный материал для синтезов, витамины, соли и др.).

Дыхательная функция. Кровь участвует в переносе кислорода от легких к тканям и переносе углекислого газа от тканей к легким.

Выделительная функция (экскреторная). С помощью крови конеч­ные продукты метаболизма транспортируются из клеток тканей к вы­делительным органам с последующим их удалением из организма.

2. Защитная функция. Эта функция прежде всего заключается в обеспечении иммунитета - защиты организма от чужеродных молекул и клеток. К защитной функции также можно отнести способность кро­ви к свертыванию. В этом случае осуществляется защита организма от кровопотери.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: