Методика и техника эксперимента определения Р в снежном покрове

Содержание фосфора в крови является важнейшим биохимическим показателем, определение которого особенно важно в детском возрасте при диагностике и лечении рахита.

Рисунок 1 - Нормальный баланс содержания фосфатов в организме взрослого человека[13]

Фосфатемия — содержание в крови неорганического фосфора, представленного преимущественно анионами и солями фосфорной кислоты: фосфорнокислыми натрием, калием, кальцием и магнием. Общее содержание фосфатов в организме у взрослого человека составляет около 25 000 ммоль. Почти 80% от этого количества находятся в костях, 15% — во внутриклеточной жидкости и 0,1 % — во внеклеточной жидкости (рисунок 1) [13]. В норме концентрация неорганического фосфора в плазме крови взрослого человека составляет 1—2 ммоль/л (3—6 мг в 100 мл), у детей первых трех лет жизни она в 1,5—2 раза выше, чем у взрослых. Повышенное содержание неорганического фосфора в крови называют гиперфосфатемией, а пониженное — гипофосфатемией.

Уровень фосфора зависит от количества фосфора в потребляемых пищевых веществах, всасывания его в кишечнике и поступления в ткани, регулируемых активной формой витамина D3, и выведения из организма (преимущественно почками). Постоянство уровня, фосфора поддерживается главным образом гормональной регуляцией реабсорбции фосфора в почечных канальцах. Стимулируют реабсорбцию фосфатов тироксин, соматотропный гормон, инсулин, тормозят — паратгормон, тиреокальцитонин, гидрокортизон, витамин D3. Регуляция фосфора сопряжена с регуляцией обмена кальция, изменения концентрации которого в крови обычно противоположны изменениям фосфора. Поэтому в диагностической практике целесообразно одновременно определять содержание фосфора и кальция в крови и моче[10].

 

1.1. Фосфор – биогенный  элемент. Биохимия фосфора и его  значение в питании человека

 

Жизнь не может существовать без фосфора, этот элемент необходим как субмикроскопическим частицам – вирусам, так и высокоорганизованным живым системам животным и человеку. Фосфор – шестой по содержанию элемент в организме человека после кислорода, водорода, углерода, азота и кальция. Количество фосфора составляет 1-1,5% от массы тела.

Можно выделить несколько важнейших функций, выполняемых соединениями фосфора в организме человека:

-Рост и поддержание целостности костной ткани и зубов. В костях содержится примерно 85% от общего количества фосфора (в виде гидроксиапатита) в организме.

-Участие в катаболических и анаболических реакциях. Особенно важны содержащие фосфор коферменты – низкомолекулярные вещества небелковой природы, действующие в составе ферментов и необходимые при специфических превращениях. Некоторые коферменты многим хорошо известны – это аденозитрифосфат (АТФ), никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАТФ), флавинмононуклеод (ФМН), пиридоксальфосфат, тиаминпирофосфат, кофермент А и другие. Каждый кофермент выполняет определенную функцию в клетке. Например, гидролиз АТФ до АДФ – реакция, при сопряжении с которой потенциально эндергонические реакции (с поглощением энергии) превращаются в экзергонические (с выделением энергии) что необходимо при осуществлении важнейших биохимических процессов.

-Служит предшественником в синтезе фосфолипидов – эфиров фосфорной кислоты и липидов (содержат остатки глицерина или сфогнозина, жирных кислот и фосфорной кислоты). Фотолипиды обладают интересной особенностью – растворяются как в воде (за счет фосфата), так и масле (за счет углеводородного остатка жирной кислоты) и эта характерная черта делает их важным компонентом клеточной мембраны, так как такая структура оболочки позволяет проникать внутрь клетки (или из неё) как водо-, так и жирорастворимым питательным веществам.

Рисунок 2 - Бифосфолипидный (фосфатидилхолин) слой мембраны клетки, состоящий из гидрофобной и гидрофильной части.

Фосфатидилхолин образован из двух слоев липидов (рисунок 2), расположенных так, что хвосты жирных кислот каждого слоя взаимодействуют друг с другом с образованием гидрофобной внутренней части, а гидрофильные группы - головки взаимодействует с водным раствором с каждой стороны образовавшийся мембраны. Такие двухслойные структуры складываются в форму полых сфер, имеющие внутренние отсеки, заполненные водой[14].

-Служит предшественником в синтезе ДНК и РНК. Эти носители генетической информации были впервые выделены в 1869 Мишером и названы им нуклеином. Мишер установил содержание значительного количество фосфора в нуклеине. ДНК и РНК представляют собой двухцепочечные спирализованные полимены молекулы. Остов их образован остатками пентоз (дезоксирибозы для ДНК и рибозы для РНК) и фосфора. Она имеет фиксированную основу, в которой выделяют переменные заместители. Основу построена из повторяющихся липидо-фосфатных единиц. Липидные молекулы - дезоксирибозы, из названия которой ДНК получает свое имя. Построение друг за другом дезоксирибозы является одним из четырех возможных вариантов : аденин (А), цитозин (С) , гуанин (G) и тимин (Т).

Все четыре основания являются плоскими, но существенно различаются в других отношениях. Таким образом, мономеры ДНК состоит из липидофосфатов.

Рисунок 3 - Ковалентная структура ДНК.

Каждый блок полимерной структуры состоит из липидов (дезоксирибозы), фосфаты, и переменной базы, которая состоит из липидно-фосфатного остова[14].

Важность фосфора в сохранении целостности РНК и ДНК была подтверждена на опытах с фагами (вирусами, заражающими клетки бактерий), меченными радиофосфором. Их называли фагами-самоубийцами, так как по мере распада радиоактивного фосфора, структура нуклеиновой кислоты повреждалась настолько, что это становилось летальным для вируса.

-Участвует (около 1% Р в организме) в создании буферной емкости жидкостей и клеток тела. И этим все сказано.

Во всех живых организмах элемент №15 находится исключительно в виде ортофосфат-аниона или органических эфиров фосфорной кислоты (фактически в виде неорганического фосфора), поэтому, наряду с термином «фосфор», при обсуждении биологической роли элемента, часто используют понятие «неорганический фосфат».

Значение фосфатов в питании человека огромно. Практически весь фосфор усваивается организмом человека в виде неорганических фосфатов, в среднем всасывается около 70% потребляемого с пищей фосфора. Суточная потребность в элементе для беременных и кормящих женщин составляет 1500 мг, для детей 2-6 лет 800 мг, детей 10-12 лет – 1200 мг, взрослого человека 800 мг.

  В силу распространенности фосфатов в природе, обычный дневной рацион взрослого человека содержит фосфора в 7-10 раз больше суточной потребности в нем, поэтому встречаться со случаями недостаточного поступления этого элемента в организм приходится очень редко. Важнее правильное сочетание в рационе кальция и фосфора, ведь образование костной ткани связано с обоими этими элементами. Замечено, что если организм испытывает недостаток кальция, то, как правило, тут же обнаруживается переизбыток фосфора, и наоборот. Пища должна содержать одинаковые количества по массе фосфора и кальция (исключение – норма для грудных детей). Известны и некоторые заболевания, связанные с избытком фосфата в пище. Ниже приводятся некоторые примеры содержания фосфора и кальция в обычной пище (таблица 1).

Таблица 1 - Примеры содержания фосфора и кальция в обычной пище[11]:

Продукт	Са, мг/100г	Р, мг/г	Са/Р
Жаренная говядина	12	250	0.05
Цельное молоко	118	93	1,26
Вареная фасоль	50	37	1,35
Жареная треска	31	274	0,11
Пшеничный хлеб	84	254	0,33
Картофель	7	53	0,13
Яблоки	7	10	0,70
Яйцо куриное	54	205	0,26

 

Фосфор, минеральный элемент питания, соединения которого активно участвуют во многих обменных процессах. В теле взрослого человека содержится 600-900 г фосфора (в основном в костях в виде фосфата кальция). Органические фосфаты – подлинные аккумуляторы энергии, обеспечивающей протекание всех жизненных процессов в мозге, нормального функционирования нервной системы, мышц, печени и других органов. Велика пластическая роль фосфора. Он является компонентом систем поддержания кислотно-щелочного равновесия в организме.

Недостаток фосфора в организме чаще всего связан с несбалансированностью питания. В частности, этому способствует избыток кальция при дефиците белков и витамина D. Проявляется это потерей аппетита, апатией, снижением умственной и физической работоспособности, похудением. Излишнее поступление фосфора в организм вероятно при длительном преобладании в питании мясных, рыбных и зерновых продуктов.

Основными источниками фосфора для человека являются животные продукты – мясо, рыба, яичный желток, сыр, которые хорошо усваиваются. Из зерновых и бобовых соединения фосфора усваиваются плохо, так как в кишечнике человека отсутствует расщепляющий их фермент. Воздействие дрожжей в процессе выпечки хлеба, а так же замачивание круп и бобовых перед кулинарной обработкой улучшают усвоение фосфора.

Суточной нормой фосфора для взрослого человека считается 1-1,5 г. Потребность в нем увеличивается при физической нагрузке, беременности (до 3 г), кормлении грудью (до 3,8 г). Обычный рацион питания, за редким исключением, полностью обеспечивает потребность организма в этом элементе (таблица 2).

 Таблица 2 - Содержание фосфора в продуктах питания (на 100 г съедобной части) [11]

Продукт	Фосфор, мг
Икра осетровых рыб	590,0
Хлеб ржаной	174,0
Грецкий орех	560,0
Яйцо куриное	55,0
Сыр голландский	544,0
Картофель	58,0
Фасоль	540,0
Свекла	43,0
Горох	329,0
Творог	32,0
Крупа гречневая	298,0
Капуста	31,0
Куриное мясо	290,0
Телятина	25,0
Какао	245,0
Молоко коровье	20,0
Треска	208,0
Колбаса вареная	19,0
Говядина	188,0
Яблоки	11,0

 

1.2. Влияние фосфора и фосфорных соединений на организм человека

 

Так как фосфор является биогенным элементом, то без него невозможно нормальное функционирование систем организма. Элементарный фосфор и его соединения, нахождение которых в организме не свойственно человеку, имеют большую схожесть с другими физиологическими важными веществами. Поэтому они могут вступать в биохимические реакции на клеточном и молекулярном уровнях. Но продукты этих реакций не восстанавливаются в исходные и не выводятся из организма естественным путем (или очень плохо выводятся), иногда порождая новые необратимые реакции. Поэтому такие соединения являются сильнейшим ядом.

Отравиться можно элементарным фосфором. Наиболее токсичный белый — кристаллическое вещество, которое легко желтеет на свету и при температуре выше 15°С становится мягким. Белый (желтый) фосфор хорошо растворим в жидкостях организма, поэтому при попадании в организм очень быстро всасывается и является высокотоксичным. Основными путями поступления фосфора являются органы дыхания, желудечто-кишечный тракт (при случайном заглатывании пыли) и кожа. Выделяется из организма фосфор через легкие, желудочно-кишечный тракт, с мочой и потом. Он имеет свойство депонироваться в костях и печени. Фосфор чрезвычайно токсичен, оказывает общерезорбтивное и прижигающее действие[82]. При поступлении фосфора через желудочно-кишечный тракт наблюдается понос на фоне вздутия живота, рвоты светящимися в темноте массами с запахом чеснока; нарушение дыхания, судороги[15].

 

1.2.1. Механизм интоксикации элементарным фосфором.

 

Известно, что фосфор оказывает политропное действие — на нервную сердечнососудистую и костную системы, а также паренхиматозные органы. В механизме интоксикации одну из главных ролей играет нарушение окислительно-восстановительных процессов, обмена веществ — углеводного, белкового, жирового, витаминного. Есть указания, что даже на ранних стадиях заболевания наблюдаются угнетение функциональной активности надпочечников и щитовидной железы, нарушение функции эндокринных желез. По мере развития патологического процесса особенно отчетливо проявляются нарушения минерального обмена с изменениями нормального соотношения основных компонентов кости — кальция и фосфора в сторону увеличения кальция и соответствующей перестройки кости, снижению ее резистентности по отношению к инфекции и возможности образования некроза, преимущественно челюсти.

Есть указания, что фосфор оказывает влияние на генеративную функцию женщин и может даже проникать через плацентарный барьер[82].