Биологическая роль отдельных минеральных элементов.

Натрий, калий и хлор находятся в организме в ионизированной форме (Na⁺, K⁺, Cl^-). Ионы натрия содержатся вне клеток (в плазме крови, лимфе, межклеточной жидкости) а ионы калия сосредоточены внутри 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 и, в т.ч., 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 и 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, аспаркам).

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: Ca²⁺, 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

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 выполняет исключительно важную роль в энергетическом обмене, что обусловлено уникальной способностью фосфора образовывать богатые энергией химические связи (высокоэнергетические или макроэргические связи). Главным макроэргическим соединением организма является аденозинтрифосфат - АТФ (см. главу 7. «Общая характеристика обмена веществ»).

Регуляция содержания кальция и фосфора в плазме крови осуществляется гормоном щитовидной железы - кальцитонином игормоном 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 итоге 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.

Используется железо для синтеза сложного циклического соединения, содержащего железо - гема, входящего в белки - гемопротеиды (строение гема см. в главе 15 «Биохимия крови»). К этим белкам относятся переносчики кислорода гемоглобин (содержится в красных клетках крови) и миоглобин (входит в состав мышц), а также ферменты цитохромы (участвуют в тканевом дыхании) Таким образом, 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 трансферрина, запасной формой железа является белок ферритин.