Минеральный обмен

Минеральный обмен, потребление неорганических веществ, их всасывание (обычно в желудочно-кишечном тракте), распределение в организме, участие в физико-химических явлениях и биохимических реакциях и выделение. Основное значение М. о. заключается в поддержании определённых физико-химических условий во внутренней среде организма, в формировании и сохранении структур плотных тканей (скелета), а также в специфической регуляции ферментативных реакций. Неравномерное распределение ионов между клеткой и средой лежит в основе биоэлектрических явлений (см. Биоэлектрические потенциалы). У человека в плазме крови, межклеточной и спинномозговой жидкостях из катионов преобладает Na⁺, из анионов - Cl^- и HCO^-₃ (см. табл.). Ионный состав жидкостей, выделяемых поджелудочной, молочной и др. железами, значительно отличается от плазмы крови и обусловлен специфической секреторной активностью клеток железистого эпителия. Особенно сильно могут варьировать концентрации ионов в жидкостях, вырабатываемых органами выделения, которые усиливают экскрецию ионов при их избытке в организме и снижают её при их дефиците. Внутри большинства клеток из катионов преобладает К⁺; содержание Mg²⁺ в клетках выше, чем в плазме крови. В эритроцитах человека, кролика, курицы больше К⁺, чем Na⁺, но у некоторых животных (например, у собак и овец ряда генетических линий) в эритроцитах, как и в плазме, преобладает Na⁺. Ионы неравномерно распределены и между отдельными органоидами клетки: например, Na⁺ больше в ядре, чем в цитоплазме. Суточная потребность человека в отдельных химических элементах различна и зависит от возраста, пола, климата, рода деятельности, состава рациона. В среднем с пищей и водой человек ежесуточно должен получать (в мг): 800-1500 Ca, 1200-2000 Р, 2000-3000 К, по 4000-6000 Na и CI, 500-600 Mg, около 15 Fe. Некоторые элементы (К, Na) всасываются полностью, другие (Ca, Fe) - частично. Всосавшиеся в желудочно-кишечном тракте ионы поступают в кровь и лимфу; некоторые ионы связываются со специфическими белками плазмы (см. Металлопротеиды) и т. о. переносятся с током крови. Ряд элементов депонируется в печени и в др. тканях (например, в костях много Ca, Mg, Sr, F). Избыток солей выводится у человека и млекопитающих кишечником (в основном Ca, Fe, Cu, Sr) и почками (в основном Na, К, CI, В, I). Концентрация отдельных ионов внутри организма поддерживается с высокой точностью специальными системами регуляции: Na⁺ и К⁺ - гормонами коры надпочечников, Ca²⁺ - гормонами щитовидной и околощитовидной желёз. В организме мужчины, весящего 70 кг, содержится около 100 г Na (в т. ч. в костной ткани 40-45 %, во внеклеточной жидкости 50 % и меньше 10 % в клетках) и около 120 г К (в т. ч. 2 % во внеклеточной жидкости). При повышении концентрации К в плазме крови нарушается сердечная деятельность, при понижении - возникают мышечная слабость, периодические параличи, нарушения функции почек и желудочно-кишечного тракта. Свыше 90 % Ca (около 900 г) сосредоточено в костях. Карбонат и фосфат кальция используются у большинства животных не только для построения скелета, но и для поддержания определённого уровня этого элемента в плазме, независимо от его поступления с пищей. Некоторые организмы способны накапливать большие количества того или иного элемента. Так, концентрация V у некоторых асцидий в 5×10⁵ раз выше, чем в морской воде; другие оболочники способны активно накапливать Nb. См. также Биогенные элементы, Водно-солевой обмен, Микроэлементы и статьи об отдельных элементах, например Кальций в организме. О М. о. у растений см. Минеральное питание растений. Концентрация ионов в жидкостях организма человека Исследуемые жидкости Концентрация ионов, мэкв/л Na⁺ K⁺ Ca²⁺ Mg²⁺ Сl^- SO₄^2- PO₄^3- НСО₃^-

Плазма крови 142 5 5 1,1 103 1 2 27

Спинномозговая жидкость 142 3 2,5 2 124 - - 21

Женское молоко 14 16 17 3 11 - 6 -
Внутриклеточная жидкость (мышца поперечнополосатая) 10 160 - 35 2 -
140 8
Межклеточная жидкость 144 5 2,5 1,5 114 1 2 30 Пот 75 5 5 - 75 - - 0
Сок поджелудочной железы 148 7 6 0,3 80 8,4 - 80
Лит.: Ньюман У., Ньюман М., Минеральный обмен кости, пер. с англ., М., 1961; Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967; Семенов Н. В., Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека, М., 1971; Mineral metabolism, v. 1-3, N. Y. - L., 1960-69.
? Ю. В. Наточин.