Фосфор в периодической системе Менделеева находится под номером 15. Это вещество имеет характерное свойство свечения в темноте (см. фото), за это древние греки назвали его «светоносцем». Он является одним из самых распространенных элементов на нашей планете, его количество составляет приблизительно 0,9% от общей массы. В организме же человека фосфор содержится в количестве 500-800 грамм, из них 85% находятся в косной и зубной ткани.
В чистом виде фосфор был выделен алхимиком Хеннингом Брандом, который всего лишь искал философский камень. Но этот элемент обладает очень высокой химической активностью, поэтому в чистом виде не может существовать и практически мгновенно взаимодействует с другими элементами. Интересно, что получен он был из мочи при помощи отстаивания и выпаривания, в результате которых получались желтоватые кристаллы, которые светились в темноте. На этом открытии было заработано немало денег. Хотя Бранд и не получил золото опытным путем, он умудрялся продавать фосфор даже дороже, чем само золото.
Только в конце 19 века ученые узнали, что фосфор не только уникальное светящееся вещество, но и очень полезный микроэлемент для жизнедеятельности человека.
Физики различают белый и красный фосфор. Так белый элемент представляет собой практически бесцветное твердокристаллическое вещество, которое моментально окисляется кислородом воздуха. При этом процессе выделяется дым, легко воспламеняется и проявляется явный чесночный запах.
Действие фосфора, его функции и роль в организме человека
Действие фосфора в человеческом организме сложно переоценить. Обойтись без него не получится, т.к. он принимает участие во всех обменных процессах. В нашем организме его содержится до 900 грамм и основная масса сосредоточена в костях и зубах. Совместными усилиями с кальцием формируется прочность и правильная структура костной ткани. Но важно соблюдать пропорции, желательно употреблять фосфор и кальций в соотношении 1:2 или 3:4, при равноценном соотношении кости станут хрупкими.
Кроме того фосфор поставляет энергию клеткам, находясь в составе АТФ. Получается, что благодаря нему, мы можем двигаться, да и просто жить. Так что фосфор не только светоносец, он также выполняет в организме человека функции главного энергоносителя.
Кроме важного влияния на рост костей и поставок энергии, без фосфора невозможны процессы мышления, дыхания, брожения так необходимых для всех живых существ на планете.
Т.к. фосфор является одним из главных составляющих белков, естественно, что без него не обходятся обменные процессы на клеточном уровне и мышечных тканях. А, следовательно, от него зависит и работа нервной системы. Кроме того фосфор играет важную роль в метаболизме протеинов и липидов, биосинтезе необходимых органических веществ.
Стоит также учитывать, что этот химичексий элемент является одной их составляющих ДНК и РНК, участвует в ферментативных процессах, поддерживает кислотно-щелочной баланс.
Фосфор для детей
Все важные функции фосфора максимально необходимы для детского организма в период роста, ведь именно формирование костей скелета, развитие клеток головного мозга и нервной системы делает полноценным функционирование детского организма с самого рождения. Поэтому столь важно следить, чтобы малыш получал и усваивал весь требуемый комплекс витаминов и элементов постоянно. Фосфор должен поступать регулярно в детский организм, ведь около половины его вымывается с мочой.
Для растущего организма соотношение фосфора к кальцию составляет 1,7:1. Такое сочетание присутствует в орехах и клубнике. Важно также присутствие необходимого количества жиров и витамина D. Вот почему столь важно соблюдать правильный рацион питания для детей с самого рождения.
Суточная норма - какова потребность в элементе?
Суточная норма микроэлемента для взрослого человека находится в пределах 1200-1600 мг. Но необходимо учитывать, что параметры потребности значительно возрастают при интенсивных физических нагрузках, для беременных и кормящих женщин (около 3000-3800 мг).
Детям в зависимости от возраста требуется от 300 до 1800 мг фосфора ежедневно. Следует учитывать, что искусственное питание для грудного ребенка содержит в 5 раз больше фосфора, чем натуральное материнское молоко.
Обычно в питании фосфора достаточно для организма, и необходимость в получении дополнительного количества этого вещества встречается достаточно редко. Главными союзниками фосфора можно назвать витамины А, D и F.
В каких источниках питания содержится?
Важно лишь понимать, что необходимо употреблять те продукты питания, в которых сочетается комплекс фосфора и кальция, причем в правильных пропорциях. Уже многократно проверено, что самое оптимальное сочетание этих элементов находится в таких источниках: сыр, морепродукты и лесные орехи (фундук), а также достаточно приемлемыми в этом отношении считаются свекла, морковь и капуста, чеснок, желток куриных яиц.
Сам фосфор в больших количествах содержится в икре рыб семейства осетровых, бобовых, грецких орехах, говяжьей печени, яблоках и гречке. Их стоит употреблять в комплексе с продуктами с высоким содержанием кальция.
Необходимо также понимать, что наш организм не усваивает весь фосфор, содержащийся в продуктах питания. Так из молока мы получаем самое большое его количество – 90%, из морепродуктов приблизительно 60-70%, а из овощей и фруктов всего лишь 20%.
Недостаток (дефицит) фосфора в организме
Недостаток микроэлемента может быть вызван разными причинами, такими как:
- прием некоторых лекарственных препаратов, понижающих кислотность;
- диеты с пониженным содержанием белка;
- алкогольная и наркотическая зависимости;
- заболевания эндокринного характера;
- заболевания почек;
- большое количество металлов, поступающих с питанием – железо, барий, магний, алюминий.
У новорожденных детей дефицит фосфора может привести к рахиту, это скорее всего связано с плохой усвояемостью и наблюдается чаще при искусственном вскармливании.
Признаками недостаточности являются недомогание, слабость, физическое и умственное истощение, апатичность и депрессивное состояние.
Также может возникать остеопороз костных тканей, проблемы с дыханием, онемение и дрожь в конечностях.
Сильная недостаточность фосфора также опасна, как и его переизбыток. Она вызывает слабость в мышцах, затем развитие ступора, комы и может привести к смертельному исходу.
Избыток фосфора и симптомы отравления ним
Переизбыток фосфора в организме возникает при преимущественном мясном рационе, т.к. происходит нехватка кальция и фосфор может накапливаться в тканях органов и костях, что может привести к нарушенной работе нервной системы, почек и щитовидных желез. Высок риск образования камней в почках, возникновения анемии в связи с дефицитом железа.
Кости могут становиться очень хрупкими, и даже малейшее усилие может привести к перелому и трудному восстановлению (в медицине такое заболевание называется остеопороз). Такие процессы чаще всего наблюдаются у людей пожилого возраста. Поэтому очень важно вводить разнообразие свой рацион полезной пищи и не ограничиваться хлебом и мясом. Такие же проблемы возникают и с зубами.
Избыток фосфора достаточно опасен, он приводит к отравлениям, симптомами которого являются боль в желудке, рвота. При хронических отравлениях фосфором нарушается обмен веществ. Может привести к параличу и даже к летальному исходу.
Если же уровень фосфора повышается в крови, происходят очень серьезные нарушения всех систем организма человека, которые вызывают тяжелые заболевания – почечно-каменная болезнь, анемия, проблемы с печенью, кровотечения или кровоизлияния.
Причин для переизбытка достаточно – частое употребление газированных сладких напитков, консервов, перебор с белковыми продуктами или работа с органическими соединениями этого элемента.
Показания к назначению
Показания к назначению микроэлемента применяются лишь в тех случаях, когда фосфор из пищи не способен усваиваться. Медикаменты назначают при переутомлении, упадке сил, истощении нервной системы, рахите или малокровии.
Также дополнительное количество фосфора поможет побороть кариес, восстановиться после длительных физических нагрузок или переломов.
В организме человека содержится огромное разнообразие химических элементов.
Каждый из них выполняет определенные функции.
Фосфор представлен в составе таких минералов, как фосфорит и апатит.
В качестве самостоятельной единицы в природе он не встречается.
Первое официальное упоминание о фосфоре датировано 1669 годом. Элемент был открыт случайно, химиком по имени Хеннинг Бранд. Объектом его изучения была человеческая моча. По мнению ученого, её желтый цвет был обусловлен содержанием золота.
С целью доказать свою гипотезу Хеннинг проводил исследования. Выпаривая и нагревая до определенных температур мочу, химик обнаружил наличие в ней светящегося вещества. Чуть позже было установлено, что это простой элемент, а не компонент химического соединения.
Чтобы понять, для чего нужен этот элемент, необходимо изучить роль фосфора в организме человека, его основные функции и процентное содержание.
Органоген является одной из главных составных частей клетки ДНК
. Она осуществляет передачу генетической информации в процессе размножения. Переоценить функцию этой клетки достаточно сложно.
К главным функциям вещества относят :
- Обеспечение сокращения мускулатуры;
- Участие в транспортировки питательных веществ;
- Влияние на рост и крепость костей;
- Активация работы ферментов;
- Участие в передачи импульсов нервным окончаниям.
Практически любой процесс, осуществляющийся в человеческом организме, невозможен без участия фосфора. Он принимает непосредственное участие в соединительных процессах таких элементов, как креатинфосфат и АТФ.
Благодаря его наличию, осуществляется мышечная деятельность . Без его участия сокращение мышц невозможно.
Транспортировка питательных веществ обеспечивает поступление необходимых элементов каждому жизненно важному органу. Нарушение этого процесса приводит к возникновению серьезных заболеваний. В строении костей фосфор участвует совместно с кальцием.
Важно: в организме взрослого человека присутствует до 750 грамм этого элемента. Основная часть сосредоточена в костях и зубах.
Ферменты являются участниками процесса адаптации веществ, поступивших в организм человека. Фосфор активизирует деятельность ферментов , тем самым, ускоряя обменные процессы. Он существенно улучшает усвояемость клетками организма витаминов группы В, D, глюкозы и т.д.
Не менее значимое влияние светящееся вещество оказывает на восприимчивость нервных окончаний
.
Дефицит
Симптомы недостатка фосфора в человеческом организме могут быть схожи с признаками нехватки кальция или дефицита магния. При сниженном количестве одного из веществ, следует проверить уровень и других. Приведение здоровья в норму подразумевает комплексный подход.
Суточная доза органогена в организме равняется 1200 мг . Нехватка элемента определяется по ряду признаков. Наиболее полную информацию может дать медицинское обследование.
Внимание: дефицит фосфора в детском возрасте мешает нормальному росту нервных волокон и клеток мозга, что препятствует умственному развитию.
Причины
Установлено, что уменьшение запаса фосфора не происходит беспричинно. Чаще всего данное отклонение отмечается у тучных людей .
Причин дефицита может быть несколько. К ним относят следующее:
- Голодание или строгие диеты;
- Заболевания, сопровождающиеся нарушением обмена веществ;
- Отравления;
- Излишнее употребление сладких газированных напитков;
- Период беременности или грудного вскармливания;
- Переизбыток таких веществ, как кальций, барий, алюминий или магний.
Нередко недостаток фосфора встречается у младенцев, находящихся на искусственном вскармливании . Молоко матери содержит гораздо больше питательных веществ, необходимых для развития малыша. Микроэлементы, входящие в состав смеси не всегда усваиваются должным образом.
Людьми, склонными к проявлению отклонения относят больных сахарным диабетом, любителей спиртных напитков, пациентов, страдающих гормональными нарушениями . Для предотвращения развития неприятных последствий необходимо осуществлять регулярный контроль над уровнем микроэлемента.
На заметку: выведение фосфора из организма частично осуществляется в процессе мочеиспускания.
Симптомы
тносят:
- Болезненные ощущения в костной ткани и мышцах;
- Патологические изменения миокарда;
- Снижение иммунитета;
- Развитие пародонтоза;
- Заболевания психики.
Особенности: человек, страдающий фосфорной недостаточностью, постепенно теряет жизненные силы. У него появляется апатия, возможны депрессивные состояния.
Избыток
Излишнее количество фосфора в организме так же нежелательно, как и его дефицит. Перенасыщение вещества часто возникает у людей, не контролирующих свой повседневный рацион . Переизбыток фосфора в организме у детей, как и избыток других веществ, чреват появлением аллергии.
Для предотвращения отклонения следует контролировать количество и качество употребляемой пищи.
Причины
Некоторое время назад нехватка вещества встречалась гораздо чаще, чем его профицит. Но последние несколько лет, на фоне развития пищевой промышленности, все изменилось. Химические соединения стали использоваться в изготовлении газированных напитков, некоторых сыпучих, а также мясных и молочных продуктов.
Главными причинами перенасыщения фосфором могут выступать следующие моменты:
- Нарушение обмена веществ;
- Излишнее употребление белковой пищи;
- Наличие в рационе большого количества продуктов с добавками;
- Отравление веществом.
Если поступление вещества в организм с пищей может контролироваться человеком, то от процесса отравления никто не застрахован . Особенно это касается людей, чья профессиональная деятельность связана с белым органогеном. Эта разновидность считается ядовитой.
При отравлении возникает общая слабость организма, появляется головная боль и тошнота. Примерно на 3 сутки у подверженного отравлению человека развивается желтуха. Совместно с этим ощущается жжение в области желудка и ротовой полости.
Симптомы
На фоне увеличения количества фосфора в организме развиваются разнообразные заболевания. Обнаружить нарушения можно по присутствию определенных признаков. Среди них выделяют:
- Частые кровотечения;
- Снижение иммунитета;
- Болезни органов ЖКТ;
- Отклонения в работе печени;
- Отложение солей;
- Снижение плотности костей.
Источники для человека
Необходимое количество микроэлемента поступает в организм человека с продуктами питания . Основной источник вещества – белковая пища. К ней можно отнести рыбу, птицу и любые виды мяса.
Фосфор является не только одним из самых распространённых элементов земной коры (его содержание составляет 0,08-0,09 % её массы, а концентрация в морской воде 0,07 мг/л), но также фосфор присутствует в каждой клетке тела, и, вместе с кальцием, фосфор является наиболее распространенным минералом в организме.
- макроэлемент, который составляет 1% от общего веса тела человека, он требуется каждой клетке организма для нормального функционирования. Фосфор присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот, входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, коферментов, ферментов. Фосфор, в виде фосфатных соединений, присутствует в клетках и тканях по всему телу, но большая его часть (около 85%) сконцентрирована в костях и зубах (в форме соли фосфата кальция).
Основную роль в превращениях соединений фосфора в организме человека и животных играет печень. Обмен фосфорных соединений регулируется гормонами и .
Функции фосфора в организме
● Основной функцией фосфора в организме является формировании костей и зубов. Кости человека состоят из гидроксилапатита 3Са3(РО4)3 Ca(OH)2. В состав зубной эмали входит фторапатит.
● Фосфор в виде фосфолипидов (например, фосфатидилхолина) является основным структурным компонентом клеточных мембран. Фосфор необходим для роста и регенерации всех тканей и клеток организма. Фосфор также помогает снизить боль в мышцах после тяжелой тренировки.
● Фосфор в виде фосфорилированных соединений, таких как аденозинтрифосфат (АТФ) и креатинфосфат играет исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организмах. Эти фосфорилированные соединения в первую очередь известны как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах.
● Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), отвечающие за хранение и передачу генетической информации, имеют длинные цепи фосфат-содержащих молекул.
● Фосфор также необходим для сбалансированного использования организмом витаминов и минералов, в том числе витамин D, йод, магний и .
● Фосфор способствует поддержанию нормального кислотно-щелочного баланса (рН)
● Фосфорсодержащие молекулы 2,3-дифосфоглицерат (2,3-ДФГ) связывается с гемоглобином эритроцитов и облегчают доставку кислорода к тканям тела.
● Фосфор помогает функционированию почек отфильтровать шлаки.
● Фосфор играет важную роль в работе сердечно-сосудистой и нервной систем.
Потребность организма в фосфоре
Суточная потребность человека в фосфоре 800-1500 мг. При недостатке фосфора в организме развиваются различные заболевания костей.
Согласно рекомендациям (RDA) Института Медицины Национальной академии наук США
диетическое потребление фосфора по возрастным категориям:
От 0 до 6 месяцев: 100 мг в сутки
От 7 до 12 месяцев: 275 мг в сутки
От 1 до 3 лет: 460 мг в сутки
От 4 до 8 лет: 500 мг в сутки
От 9 до 18 лет: 1250 мг в сутки
Взрослые: 700 мг в сутки
Беременные и кормящие женщины:
Моложе 18: 1250 мг в сутки
Старше 18: 700 мг в сутки
Верхний допустимый уровень потребления фосфора составляет 3-4 г в сутки.
Дефицит фосфора. Гипофосфатемия
Поскольку фосфор настолько широко распространен в продуктах питания, пищевая недостаточность фосфора или дефицит фосфора (гипофосфатемия) обычно наблюдается только в случаях почти полного голодания. Однако, некоторые заболевания, такие как диабет, болезнь Крона, целиакия могут привести к падению уровня фосфора в организме. Кроме того понизить уровень фосфора могут некоторые лекарственные средства (антациды и диуретики ()).
Симптомы дефицита фосфора
● потеря аппетита, слабость, усталость, изменение веса
● беспокойство, раздражительность, нерегулярное дыхание
● боль в костях и суставах, хрупкость костей, онемение, покалывание в конечностях
● рахит (у детей), остеомаляция (у взрослых)
● повышенная восприимчивость к инфекциям,
Взаимодействия, снижающие уровень фосфора в организме
● Алкоголь способствует выщелачиванию фосфора из костей, тем самым вызывает понижение уровня фосфора.
● Антациды - лекарственные препараты, предназначенные для лечения кислотозависимых заболеваний желудочно-кишечного тракта посредством нейтрализации соляной кислоты, входящей в состав желудочного сока. Антациды, содержащие алюминий, кальций, или магния (например, алмагель, маалокс, Mylanta, Riopan и Alternagel) могут связывать фосфаты в кишечнике препятствуя организму поглощать фосфор. Длительное использование таких препаратов может привести к низким уровням фосфора (гипофосфатемия).
● Некоторые противосудорожные препараты (в том числе фенобарбитал, карбамазепин, Tegretol) могут снизить уровни фосфора и увеличение уровня щелочной фосфатазы, фермента, который способствует удалению фосфата из организма.
● препараты (холестирамин (квестран), колестипол (колестид)), могут уменьшить пероральную абсорбцию фосфатов с пищей или добавками. Поэтому фосфатные пищевые добавки следует принимать как минимум за 1 час до или через 4 часа после приема этих препаратов.
● Кортикостероиды, включая преднизолон или метилпреднизолон (Medrol), способствуют увеличению уровня фосфора в моче.
● Высокие дозы инсулина может снизить уровни фосфора в людей с диабетическим кетоацидозом (состояние, вызванное тяжелой недостаточностью инсулина).
● Использование пищевых добавок фосфора вместе с калийсберегающими диуретиками (спиронолактон (Aldactone), триамтерен (Dyrenium)) может привести к гиперкалиемии (переизбыток калия в крови) и как результат к нарушению сердечного ритма (аритмии).
● Ингибиторы АПФ – препараты для лечения высокого кровяного давления могут привести к снижению уровня фосфора. Они включают в себя: Benazepril (Lotensin), Каптоприл (капотен) , Эналаприл (Vasotec) , Fosinopril (моноприл) , Лизиноприл (Zestril, Принивил), Quinapril (Accupril), Рамиприл (Altace).
● Другие препараты могут снизить уровни фосфора. Циклоспорин (используются для подавления иммунной системы), сердечные гликозиды (дигоксин), гепарины (разжижающие кровь препараты) и нестероидные противовоспалительные лекарственные средства (такие как ибупрофен или Адвил). Заменители соли также содержат высокие уровни калия и длительном применении могут вызвать снижение уровня фосфора.
Высокий уровень фосфора в организме
Наличие слишком большого количества фосфора в организме на самом деле более тревожный симптом, чем его дефицит.
Высокий уровень фосфора в крови возможен только у людей с тяжелыми заболеваниями почек или тяжелой дисфункцией регуляции кальция, и может сочетаться с кальцинозом (обызвествление, отложение солей кальция в мягких тканях).
Высокий уровень фосфора в организме возможен при чрезмерном потреблении фосфора и малом потреблении кальция.
Некоторые исследования показывают, что более высокое потребление фосфора связано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний. Поскольку количество фосфора вы есть повышается, так что делает потребность в кальции. Сбалансированность между кальцием и фосфором необходима для правильной плотности костей и профилактики остеопороза.
Пищевые источники фосфора
Фосфор содержится в пищевых продуктах животного происхождения, потому что это важнейший компонент животных белков. Молочные продукты, мясо, птица, рыба, яйца особенно богаты фосфором.
Фосфор во всех семенах растений (фасоль, горох, злаки, крупы и орехи) присутствует в форме фитиновой кислоты
или фитатов. Фитиновая кислота снижает биодоступность общего фосфора, кальция, магния, цинка и многих других минералов. Только около 50% фосфора из фитатов доступно для человека, потому что в организме не хватает фермента (фитазы), который способен освободить фосфор из фитата.
Зерновые, так же как и бобовые, содержат фитиновую кислоту в целом зерне, но больше всего в его оболочках. Эта кислота соединяется с некоторыми минералами, присутствующими в кишечнике, образуя нерастворимые фитаты. Это препятствует всасыванию минералов в нашем организме (говорят о деминерализации). К счастью, под действием фитазы
(фермента, который активируется в хлебной закваске) фитиновая кислота разрушается. Чем выше процент очистки муки, тем больше содержание фитиновой кислоты. Чем больше тесто ферментируется, тем больше у фитазы закваски времени для высвобождения минералов из связи с фитиновой кислотой. Кроме того, процесс брожения теста представляет собой как бы процесс пищеварения, который начинается за пределами желудка. Хлеб на закваске легче переваривается, чем хлеб на дрожжах, который в процессе подъёма теста подвергается спиртовому брожению.
Фосфор также является компонентом многих пищевых добавок полифосфатов и присутствует в большинстве безалкогольных напитков как фосфорная кислота.
Фрукты и овощи содержат лишь небольшое количество фосфора.
Содержание фосфора в продуктах питания
:
Молоко, обезжиренное, стакан 240мл - 247 мг
Йогурт, простой обезжиренный, стакан 240мл - 385 мг
Сыр моцарелла, 100 г - 400 мг
Яйцо вареное, 1 шт - 104 мг
Говядина приготовленная, 100г - 173 мг
Курица приготовленная, 100г - 155 мг
Индейка приготовленная, 100г - 173 мг
Рыба, палтус, приготовленная, 100г - 242 мг
Рыба, лосось приготовленная, 100г - 252 мг
Хлеб, цельной пшеницы, 1 ломтик - 57 мг
Хлеб, обогащенный белый, 1 ломтик - 25 мг
Газированные напитки колы, 350 мл - 40 мг
Миндаль, 23 орехов (30 г) - 134 мг
Арахис, 30 г - 107 мг
Чечевица, 1/2 чашки, приготовленная - 178 мг
Фосфор и диета
Сбалансированность кальция и фосфора
Диетологи рекомендуют баланс кальция и фосфора в рационе. Например, типичная западная диета, содержит приблизительно 2 - 4 раза больше фосфора, чем кальция. Мясо и птица содержат 10 - 20 раз больше фосфора, чем кальция, и газированные напитки, такие как кола содержат 500 мг фосфора в одной порции. Когда в организме больше фосфора, чем кальция, происходит вымывание кальция из костей. Это может привести к остеопорозу (хрупкость костей) и к разрушению зубной эмали и болезни десен.
Кальций и витамин D
За регулирование баланса кальция и фосфора отвечает паратиреоидный гормон (ПТГ) и витамин D. Небольшое снижение уровня кальция в крови (например, в случае недостаточного потребления кальция) приводит к повышенной секреции ПТГ. ПТГ стимулирует превращение витамина D в его активную форму (кальцитриол) в почках. Повышение уровня кальцитриола в свою очередь, приводит к повышению кишечной абсорбции кальция и фосфора. Паратиреоидный гормон и витамин D стимулируют резорбцию (разрушение) костной ткани, в результате чего происходит выпуск костной ткани (кальция и фосфата) в кровь, повышенная экскреция фосфора с мочой. В результате повышенного выделения фосфора с мочой уровень кальция в крови повышается до нормального.
Диета с высоким содержанием фруктозы
Исследование, в котором принимали участие 11 взрослых мужчин, выявило, что диета с высоким содержанием фруктозы (20% от общей калорийности) привела к увеличению фосфора в моче и отрицательному балансу фосфора в организме (ежедневные потери фосфора превышали суточную дозу в рационе питания). Этот эффект был более выраженным, когда в рационе было также низкое содержание магния.
Доступные формы пищевых добавок фосфора
Элементный фосфор (phosphorus) представляет собой белое или желтое воскообразное вещество, которое окисляется с бледно-зелёным свечением (хемилюминесценция) при контакте с воздухом. Фосфор весьма ядовит (вызывает поражение костей, костного мозга, некроз челюстей). Летальная доза белого фосфора для взрослого мужчины составляет 0,05-0,1 г. В медицине элементный фосфор используется только в .
В качестве пищевых добавок фосфора применяют неорганические фосфаты, которые не токсичны при обычных дозах:
● Фосфат монокалия или одноосновный фосфат калия КН 2 РО 4
● Двухосновный фосфат калия K 2 HPO 4
● Одноосновный фосфат натрия NaH 2 PO 4
● Двухосновный фосфат натрия Na 2 НРО 4
● Ортофосфат натрия или трехосновный фосфат натрия Na 3 PО 4
● Фосфатидилхолин
● Фосфатидилсерин
Большинству людей не нужно принимать добавки фосфора, необходимое его количество здоровый организм получает из пищи.
Иногда спортсмены используют фосфатные добавки перед соревнованиями или тяжелыми тренировками, чтобы уменьшить усталость и мышечную боль.
Фосфаты также используются в качестве слабительных клизм.
Меры предосторожности
Из-за возможных побочных эффектов и взаимодействий с лекарственными препаратами вы должны принимать пищевые добавки только под контролем знающего врача.
Слишком большое количество фосфатов могут вызвать диарею, способствовать отложению солей кальция в любых мягких тканях или органах (кальциноз), влиять на способность организма использовать , кальций, магний и .
Биохимия - раздел биологии, изучающий химический состав как отдельных клеток, так и всего организма в целом. Известно, что почти 98 % клеточного содержимого включают атомы кислорода, углерода, азота и водорода. Эти химические элементы называются органогенными. 1,8 % приходится на калий, натрий, магний, хлор, фосфор. В организме человека они входят в состав минеральных солей и имеют вид простых или сложных ионов, обеспечивая нормальное протекание реакций обмена веществ. Например, важнейшие соединения клетки, отвечающие за передачу наследственных признаков - нуклеиновые кислоты, - содержат анионы кислотных остатков ортофосфорной кислоты.
В молекулы АТФ, от которых зависит также входят фосфорсодержащие ионы. В данной статье мы приведем примеры, подтверждающие важную роль фосфора в организме человека и его влияние на обмен веществ.
Ковалентные полярные связи и их значение
В основе строения органических веществ, составляющих живую материю, лежит способность их молекул образовывать определенный тип химической связи. Она называется ковалентной полярной и, возникая между атомами неметаллов, обуславливает основные химические характеристики соединений. Биохимия, изучая состав молекул веществ, входящих в клетки растений, грибов, животных, установила их химический состав. Оказалось, что, кроме азота, углерода, кислорода, в них входит и фосфор. В организме человека он не встречается в свободном состоянии, так как является высокотоксичным веществом. Поэтому в живых системах элемент имеет форму анионов мета-, орто- или пирофосфорной кислоты, которые имеют способность к образованию связей с катионами металлов. В каких же веществах клетки они могут встречаться?
Фосфор в составе сложных органических молекул
Белки гормоны, витамины и липиды образуют с фосфорсодержащими сложными ионами комплексные соединения. В организме человека присутствуют сложные соединения - фосфолипиды и фосфопротеиды, входящие в состав молекул биологически активных веществ - ферментов и стероидов. Ковалентные полярные связи в нуклеотидах ДНК и РНК обеспечивают образование фосфодиэфирных связей в цепях нуклеиновых кислот. Для чего нужен фосфор в организме человека и каковы его функции в обмене веществ? Сначала рассмотрим этот вопрос на клеточном уровне организации.
Место фосфора в элементном составе клетки
По содержанию в цитоплазме и органеллах (0,2-1 %), неметалл находится на четвертом месте после органогенных элементов. Наиболее насыщены соединениями фосфора клетки опорно-двигательной системы - остеоциты, вещество зубной ткани - дентин. Велико их содержание в нейронах и нейроглии, из которых состоит нервная система. Атомы фосфора содержатся в мембранных протеинах, нуклеиновых кислотах и энергоемких веществах - аденозинтрифосфорной кислоте АТФ и в восстановленной форме никотинамиддинуклеотидфосфата - НАДФ×Н 2 . Как видим, в организме человека фосфор содержится во всех жизненно значимых структурах: клетках, тканях, физиологических системах.
Известно, что уровень гомеостаза клетки, являющейся открытой биологической системой, зависит от концентрации различных ионов в гиалоплазме и межклеточной жидкости. Какова же функция фосфора в поддержании постоянства внутренней среды организма человека?
Буферная система
Благодаря свойству полупроницаемости через наружную мембрану в клетку постоянно поступают различные вещества, высокая концентрация которых может отрицательно сказаться на ее жизнедеятельности. Чтобы нейтрализовать избыток токсичных ионов, цитоплазма, вместе с катионами натрия, калия, кальция, содержит кислотные остатки карбонатной, сульфитной и фосфорной кислот. Они способны вступать в реакции с избытком ионов, попавших в клетку, и контролировать постоянство внутриклеточного содержимого. Буферная система, кроме ионов слабых кислот, обязательно включает анионы НРО 4 2- и Н 2 РО 4 - , содержащие фосфор. В организме человека он в составе буферной системы обеспечивает физиологически нормальное протекание реакций обмена веществ на клеточном уровне.
Окислительное фосфорилирование
Расщепление органических соединений в клетке носит название аэробного дыхания. Место его проведения - митохондрии. На внутренних складках - кристах органелл - расположены комплексы ферментов. Например, система АТФ-аза содержит молекулы- переносчики электронов. Благодаря реакциям, катализируемым с помощью ферментов, из АДФ и свободных молекул фосфорной кислоты синтезируется АТФ - универсальное энергетическое вещество клеток, расходуемое на их размножение, рост, движение. Его образование можно представить в виде упрощенной схемы реакции: АДФ + Ф = АТФ. Затем молекулы аденозинтрифосфорной кислоты аккумулируются в цитоплазме. Они служат источником энергии для совершения механической работы, например, в мышечной системе и в реакциях пластического обмена. Следовательно, фосфор в организме человека играет ведущую роль в процессах обмена энергии.
Фосфодиэфирные связи молекул наследственности
Высокое содержание атомарного фосфора регистрируется в клеточном ядре, так как элемент входит в состав нуклеиновых кислот. Открытые еще в 19 веке швейцарским ученым Ф. Мишером, они представляют собой биополимеры и состоят из мономеров - нуклеотидов. Фосфор присутствует как в самих пуриновых и пиримидиновых основаниях, так и в связях, формирующих цепи РНК и суперспираль нуклеиновых кислот способны образовывать полимерные структуры благодаря возникновению ковалентных связей между пентозой и остатками фосфорной кислоты рядом лежащих нуклеотидов. Они называются фосфодиэфирными. Деструкция молекул ДНК и РНК, возникающая в клетках человека под воздействием жесткого гамма-излучения или вследствие отравления токсичными веществами, происходит по причине разрыва фосфодиэфирных связей. Она приводит клетки к гибели.
Биологические мембраны
Структуры, ограничивающие внутреннее содержимое клетки, также имеют в своем составе фосфор. В организме человека до 40 % сухой массы тела приходится на соединения, содержащие фосфолипиды и фосфопротеиды. Они являются главными компонентами мембранного слоя, в котором присутствуют еще и такие вещества, как белки и углеводы. Высокое содержание фосфора характерно для оболочек нейроцитов и их отростков - дендритов и аксона. Фосфолипиды придают мембранам пластичности, а благодаря наличию молекул холестерина еще и прочности. Они также играют роль вторичных посредников - сигнальных молекул, являющихся активаторами эффекторных белков, участвующих в проведении нервного импульса.
Паращитовидные железы и их роль в обмене фосфора
Похожие на горошины, лежащие на обеих долях щитовидной железы и имеющие вес по 0,5-0,8 г каждая, секретируют паратгормон. Он регулирует обмен таких элементов, как кальций и фосфор, в организме человека. Функции их заключаются в воздействии на остеоциты и остеобласты - клетки костной системы, которые под влиянием гормона начинают выделять соли фосфорной кислоты во внеклеточную жидкость. При гиперфункции паращитовидных желез кости человека теряют прочность, размягчаются и разрушаются, содержание фосфора в них резко падает. В это время повышается риск переломов позвоночника, костей таза и бедра, угрожающих жизни больного. Одновременно возрастает количество кальция. Это приводит к гиперкальциемии с симптомами поражения периферических нервов и падения тонуса скелетных мышц. Паратгормон действует и на почки, уменьшая реабсорбцию солей фосфора из первичной мочи. Повышение содержания фосфатов в тканях почек служит причиной гиперфосфатурии и образования камней.
Минеральный состав костной ткани
Твердость, прочность и эластичность опорной системы зависит от химического состава клеток костной ткани. Остеоциты содержат как органические соединения, например белок оссеин, так и неорганические вещества, содержащие фосфорнокислые соли кальция и магния. С возрастом у человека количество минеральных компонентов, таких как гидроксилапатиты, в остеоцитах и остеобластах возрастает. Аномальная минерализация костной ткани, накопление солей кальция и избыток фосфора в организме человека приводят к потере эластичности и прочности всех отделов скелета, поэтому пожилые люди чаще подвергаются опасности травм и переломов.
Превращение соединений фосфора в организме человека
Самая крупная пищеварительная железа в организме человека - печень - играет ведущую роль в реакциях обмена и витамин Д также влияют на эти процессы. Суточная потребность элемента для взрослых составляет 1,0-2, 0 грамма, для детей и подростков - до 2,5 г. Фосфор в виде легко усваиваемых солей, а также в комплексах с белками и углеводами поступает в человеческий организм с пищей.
Насыщены им семена подсолнечника, тыквы, конопли. В продуктах животного происхождения фосфора много в куриной печени, говядине, твердых сортах сыра, рыбе. Избыток фосфора в организме может возникнуть вследствие нарушения реабсорбционной функции почек, неправильного применения витаминов, недостатка кальция в продуктах питания. Негативное влияние фосфора на организм человека проявляется прежде всего в поражении сердечно-сосудистой системы, почек и костного аппарата и может свидетельствовать о серьезных нарушениях обмена веществ.
Фосфор является одним из важнейших химических элементов для организма человека. Его название с греческого можно перевести как «несущий свет». Этот химический элемент широко распространен в природе и составляет около 0,9% массы Земли. В естественных условиях в чистом виде он не встречается, так как обладает высокой химической активностью и за счет этого быстро образует химические соединения с другими элементами. Но при этом его соединения играют крайне важную роль во всех биохимических реакциях в организмах живых существ. Давайте рассмотрим подробней, что же это за элемент и почему он так важен для нас.
Интересной является история выделения чистого фосфора, это первый химический элемент, появление которого было задокументировано и дошло до нашего времени. Выделить фосфор в чистом виде удалось алхимику Хеннигу Бранту в 1669 году. В это время Брант пытался получить мифический философский камень, который должен был превращать любые металлы в золото. Для своих опытов он выбрал мочу, которая, по его гипотезе, обладая золотистым цветом, должна была содержать если не сам философский камень, то хотя бы стать одним из шагов к его получению. В результате отстаивания и выпаривания мочи Брант обнаружил, что в осадке имеются желтоватые кристаллы, которые сами по себе светятся в темноте. И хотя полученный им фосфор не умел превращать свинец в золото, он помог Бранту заработать немало денег на продаже удивительного светящегося в темноте вещества.
И только в конце 19 века химикам стало понятно, что фосфор - это не только забавный светящийся кристалл, но очень важный для нормальной работы человеческого организма химический элемент.
Потребность в фосфоре
Взрослому человеку в сутки требуется от 1000 до 2000 мг фосфора.Для ребенка до года эта доза составляет 300-500 мг , для детей 1-3 лет нужно около 800 мг , для детей 3-7 лет требуется 1000-1400 мг , с 7 до 10 лет доза равна 1400-1800 мг , с 11 до 18 лет 1800-2500 мг .
У беременных и кормящих матерей потребность в фосфоре равняется 3000-3800 мг . При этом эти дозы указаны в расчете на человека со средней физической активностью. При увеличении нагрузки необходимая доза фосфора возрастает.
Функции в организме
Давайте теперь разберемся, зачем нужен нашему телу фосфор. Во-первых, он входит в состав костной ткани и зубов, на эту функцию уходит примерно 70% содержащегося в нашем организме фосфора. В сочетании с кальцием они формируют минеральную структуру кости, которая и обеспечивает её механическую прочность. Кости человека с передозировкой кальция можно сравнить со стеклом, которое само по себе твердое, но бьется от любого удара.Во-вторых, фосфор - очень важный составной элемент ключевых для жизнедеятельности человеческого организма. И хотя влияние его на костную ткань заметить проще всего, но это вовсе не главная функция фосфора. Главным его применением в нашем организме является использование его в качестве энергоносителя. Чтобы понять, как это происходит и зачем он вообще нужен, давайте кратко рассмотрим, как же вообще устроена система передачи энергии в нашем организме. То есть мы сейчас разберемся, как съеденный вами обед превращается в движение ваших мышц и работу мозга.
Все вы знаете, что энергию для нашего организма мы получаем, переваривая органические соединения. В пище, которую мы едим, под действием пищеварительных ферментов все сложные органические молекулы распадаются на более простые, а затем они всасываются в нашем кишечнике. После чего из этих молекул наш организм строит себе новые клетки, создает необходимые ему белки, ну и использует их в качестве источника энергии. Однако с вопросом энергии все не так просто, как кажется на первый взгляд. И если в современном обществе люди передают энергию с помощью электричества и затем превращают её в тепло, свет или механическую работу, то в организме человека проводов нет. Как же наше тело доставляет энергию из своих запасов к мышцам, нервам и другим тканям, где она нужна?
Если рассмотреть упрощенную схему происходящего, то в нашем организме происходят следующие биохимические превращения. В клетках, в которых хранится запас энергии, запускается синтез специального энергоносителя - аденозинтрифосфата, или сокращенно АТФ. Как вы видите из названия, в состав этой молекулы входит фосфор. Не будем вас утомлять сложными описаниями биохимических превращений, с помощью которых эта молекула может запасать энергию, скажем только, что именно в молекулах фосфора и запасается энергия, которая затем будет передана другим клеткам. После того как энергия запасена, молекулы АТФ уходят в кровь и уже оттуда всасываются в клетки, в которых они нужны. Как вы видите, фосфор в нашем организме не только каркасный элемент, но и очень важный энергоноситель. Именно благодаря ему мы можем думать, двигаться и вообще жить, без него наши клетки начнут банально умирать от голода. Если провести аналогию, то такое состояние можно сравнить с ситуацией, когда у вас на складе есть товар, и он нужен в магазине, а вот машины, чтобы довезти его, нет.
Кроме энергетической и каркасной функций, фосфор является критически важной составляющей многих биологических соединений нашего организма. Он входит в состав многих аминокислот и ДНК, и хотя для этой функции требуется его не так уж и много, она также крайне важна для нормальной работы нашего тела.
Больше всего фосфора содержат сухие дрожжи, это 1290 мг на 100 г . Затем, на втором месте находятся молочные продукты. К примеру, сыр содержит 600 мг фосфора на 100 г . На третьем месте по содержанию фосфора стоят морепродукты. Камбала, к примеру, содержит 400 мг фосфора на 100 г , а тунец 280 мг на 100 г . Сыр и морепродукты хороши тем, что в них помимо фосфора содержится и кальций, что позволяет обеспечивать при их потреблении оптимальное для нашего организма соотношение этих двух элементов.
Следует понимать, что человек может получать с пищей до 5 г фосфора без всякого вреда для здоровья, при условии, что кальция будет не больше, чем фосфора. Для нашего организма опасно именно нарушение соотношения фосфора и кальция, а сам по себе избыток фосфора при достаточном количестве кальция вреда не несет.
При этом, если вы хотите повысить уровень фосфора, следует понимать, что из пищи всасывается далеко не 100% имеющегося там фосфора. Лучше всего усваивается фосфор из молочных продуктов. Дети усваивают до 90% фосфора из молока. На втором месте стоят морепродукты и мясо, оттуда усваивается 60-70% содержащихся в них фосфора. Из растительной пищи мы получаем не более 20% содержащегося в ней фосфора, у нас просто нет нужных пищеварительных ферментов, чтобы забрать фосфор из соединений, в которых он заключен.