Биологическая роль кальция в организме человека реферат

Обновлено: 02.07.2024

Кальций – это элемент, без которого не могут протекать нормально основные жизненные процессы. Почти все растения и животные нуждаются в кальции, для того, чтобы жить: он есть во всех органах и тканях живых организмов. Жить без кальция могут очень немногие существа; растениям, как и животным, он нужен в строгих соотношениях. Соединения кальция очень широко применяются в медицине, для лечения и профилактики многих заболеваний.

Введение
Значение кальция в организме человека
Суточная потребность кальия
Избыток кальция в организме
Недостаток кальция в организме
Причины дефицита кальция в организме
Присутствие кальция в животной пище
Присутствие кальция в растительной пище
Содержание кальция в продуктах питания
Заключение
Список использованной литературы

Файлы: 1 файл

кальций в орг чел.doc

Значение кальция в организме человека

Суточная потребность кальция

Избыток кальция в организме

Недостаток кальция в организме

Причины дефицита кальция в организме

Присутствие кальция в животной пище

Присутствие кальция в растительной пище

Содержание кальция в продуктах питания

Список использованной литературы

Нет на свете человека, который не хотел бы жить, долго и не болея. Правда редко кто делает эту мечту целью. Одним кажется, что это невозможно, потому что нет средств: денег на лекарства, дорогие клиники, санатории, курорты, фитнес - клубы… Те же, кто имеет средства на все перечисленное, убеждают себя, что для того, чтобы заниматься здоровьем, у них нет времени.

На самом же деле для того, чтобы поддерживать здоровье, гораздо важнее знания.

Трудно переоценить роль и значение макро- и микроэлементов в нашем организме. Подавляющее количество всех встречающихся в природе химических элементов обнаружены в организме человека.

Есть живые организмы, состоящие из кальция на 38% - это очень много. У человека в организме содержится до 2% кальция, но это больше, чем доля какого-либо другого элемента, и он нам действительно необходим.

Кальций входит в состав скелета, зубов, ногтей, волос. В организме содержится в норме около 1200 г кальция, 99 % этого количества сосредоточено в костях.

Кальций имеет важное значение как составная часть клеточного ядра при осуществлении межклеточных связей и упорядоченного слипания в процессе тканеобразования.

Цель данной работы заключается в том, чтобы рассмотреть значение и функции кальция в организме человека.

Моей главной задачей при написании данной работы было описать роль кальция в организме человека, рассмотреть избыток и недостаток кальция и последствия для организма.

Значение кальция в организме человека.

Среди элементов, которые входят в состав нашего тела, кальций занимает пятое место после углерода, кислорода, водорода и азота.

В продуктах питания кальций находится в молекулярной форме, а человеческому организму он нужен в ионной форме. Для перевода кальция в ионную форму необходимо иметь много желудочного сока и высокой концентрации.

Постоянно идут два процесса: рассасывание костного вещества с выходом освобожденного кальция и фосфора в кровоток и отложение фосфорно- кальциевых солей в костной ткани. У растущих детей скелет полностью обновляется за 1–2 года, у взрослых – за 10–12 лет.

Кальций также нейтрализует вредные кислоты. Чем меньше в пище продуктов, дающих кислую реакцию крови (мяса, сыра, изделий из белой муки, рафинированного сахара и животных жиров), тем меньше потребность в кальции, тем лучше состояние костей и зубов.

Кальций поддерживает тонус сосудов за счет влияния на тонус гладких мышц, расположенных в стенках сосудов. Контролирует сокращение и расслабление скелетной мускулатуры. Являясь антагонистом натрия (который задерживает воду в организме), он способствует выведению (вместе с водой) солей тяжелых металлов и радионуклеидов. В дополнение к сказанному, кальций является мощным антиоксидантом и антистрессором.

Основные признаки нарушения обмена кальция:

• нарушение роста у детей;

• уплощение костей таза с изменением его поперечных размеров, что может в будущем иметь тяжелые последствия для рожающих женщин и их детей из-за затрудненного прохождения головки ребенка через родовые пути;

• искривление позвоночника, костей нижних конечностей (О-образные или Х-образные ноги);

• потливость, раздражительность, раннее облысение, тусклый цвет волос;

• склонность к аллергическим высыпаниям;

• нарушение роста зубов, раннее разрушение эмали;

• плохая свертываемость крови, склонность к длительным кровотечениям;

• множественные синяки на теле вследствие кровотечений из капилляров тканей;

• склонность к судорожным реакциям, мышечным судорогам;

Суточная потребность в кальции изменяется с возрастом, от 1500 мг для кормящих матерей, 1200 мг для детей в возрасте 6–7 лет до 800 мг для всех остальных.

Основные функции кальция:

Кости и зубы: Основная функция кальция – формирование и поддержание полноценных костей и зубов. Кость состоит из неорганических (главным образом, кристаллов фосфата кальция) и органических (в основном, белка) компонентов. Кальций в кости находится в двух формах: связанной и свободной. Кальций в связанной форме "вымывается" из костей в том случае, если необходимо поддержать его уровень в крови. Это происходит, когда истощены запасы кальция в свободной (подвижной) форме и при недостаточном получении кальция с едой. Кости в организме взрослого человека ежегодно обновляются на 20% за счет повторной абсорбции кальция.

Сокращение мышц: Кальций влияет на мышечные сокращения и регулирует сердцебиение, воздействуя на сердечную мышцу.

Нервная система: Кальций необходим для передачи нервных импульсов. Он активизирует действие ферментов, участвующих в производстве нейротрансмиттеров.

Сердечно-сосудистая система: Взаимодействуя с натрием, калием и магнием, кальций регулирует кровяное давление.

Большинство препаратов, понижающих давление, блокируют каналы, по которым кальций проникает сквозь мембраны мышечных клеток. В настоящее время ученые не пришли к единому мнению в вопросе о том, не увеличивает ли блокирование каналов риск сердечных приступов.

Кровь: Кальций активизирует действие витамина K (протромбин), основного фактора нормальной свертываемости крови.

Мембраны клетки: Кальций важен для транспортировки питательных веществ и других соединений через клеточные мембраны и для укрепления соединительных тканей клеток.

Другие функции: Кальций необходим для укрепления иммунной системы, синтеза и деятельности многих гормонов и ферментов, участвующих в переваривании пищи, формировании слюны, метаболизме энергии и жиров.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

1. Кальций в организме человека.

Кальций (Са, Calcium) — самый распространенный неорганический элемент в организме человека, его общее содержание около 1,4% (1000 г на 70 кг массы тела). Кальций относится к макроэлементам. Он содержится в каждой клетке человеческого организма. В организме кальций распределен неравномерно. Основная масса кальция имеющегося в организме находится в костях и зубах (примерно 99%). Фракция внекостного кальция, составляет всего 1% от его общего содержания в организме, но является очень важной составляющей частью. Так как кальций непосредственно участвует в самых сложных процессах, например, таких, как свертываемость крови; регуляция внутриклеточных процессов; регуляция проницаемости клеточных мембран; регуляция процессов нервной проводимости и мышечных сокращений; поддержание стабильной сердечной деятельности; формирование костной ткани, минерализация зубов.

Неорганический элемент кальций поступает в организм человека с пищей, усвоение кальция происходит в кишечнике, обмен в костях. Из организма кальций выводят почки. Равновесие этих процессов обеспечивает постоянство содержания кальция в крови. Выведение и усвоение кальция находится под контролем гормонов (паратгормон и др.) и кальцитриола — витамина D3. Для того, чтобы происходило усвоение кальция, в организме должно быть достаточно витамина Д. Норма кальция Са в крови: 2,15 — 2,50 ммоль/л. Рекомендуемая Дневная Норма Потребления (РНП) кальция для взрослых — 800 — 1.200 мг. В среднем взрослый человек в сутки должен потреблять 1 г кальция, хотя потребность в кальции составляет только 0,5 г. Кальций, вводимый с пищей, только на 50% всасывается в кишечнике. Сравнительно плохое всасывание является следствием образования в желудочно-кишечном тракте труднорастворимых фосфата кальция Са₃(РO₄)₂ и кальциевых солей жирных кислот.

За сутки из кишечника всасывается примерно 1 грамм кальция и только 1/3 от этого количества усваивается тканями организма. Столько же - 1грамм кальция - ежесуточно теряется с мочой и калом. В межклеточных жидкостях содержится тоже в среднем 1 грамм кальция. Значит, за одни сутки полностью обновляется весь внеклеточный кальций организма. У взрослого здорового человека в возрасте до 40 лет все процессы минерализации и резорбции костной ткани находятся в равновесии. У детей до окончательного окостенения наблюдается положительный кальциевый баланс. После 40-летнего возраста - отрицательный баланс кальция.

2. Кальций в биохимии костной ткани.

Костная ткань - это особый вид соединительной ткани. Костная ткань имеет особенности строения, которые не встречаются в других видах соединительной ткани. В ней преобладает межклеточное вещество, содержащее большое количество минеральных компонентов, главным образом - солей кальция. Основные особенности кости - твердость, упругость, механическая прочность. В компактном веществе кости большая часть минеральных веществ представлена гидроксилапатитом (рис. 1) и аморфным фосфатом кальция.

рис. 1

Кроме них встречаются карбонаты, фториды, гидроксиды и значительное количество цитрата кальция. Химический состав костной ткани (в%%):

20% - органический компонент, 70% - минеральные вещества, 10% - вода. Губчатое вещество: 35-40% - минеральных веществ, до 50% - органические соединения, содержание воды - 10%.
Особенность минерального компонента в том, что фактическое соотношение кальций/фосфор равно 1,5, хотя расчетное соотношение должно быть 1,67. Это позволяет кости легко связывать или отдавать ионы фосфата, поэтому кость - это депо для минералов, особенно для кальция.

Важный компонент органического матрикса - кальций-связывающий белок. Он состоит из 49 аминокислот, содержит 3 остатка гамма-карбоксиглутаминовой кислоты. Функция кальций-связывающего белка - регуляция связывания кальция в костях и зубах. Основной белок костной ткани - коллаген, который содержится в количестве 15% - в компактном веществе, 24% - в губчатом веществе. Количество неколлагеновых белков составляет от 5 до 8%. В основном это белки- гликопротеины и белково-углеводные комплексы - протеогликаны. Костный коллаген - коллаген типа 1 - в нем больше, чем в других видах коллагена, содержится оксипролина, лизина и оксилизина, отрицательно заряженных аминокислот, с остатками серина связано много фосфата, поэтому костный коллаген - это фосфопротеин. Благодаря своим особенностям костный коллаген принимает активное участие в минерализации костной ткани. В зрелом организме процессы минерализации и резорбция кости находятся в состоянии динамического равновесия. Минерализация - это формирование кристаллических структур минеральных солей костной ткани. Активное участие в минерализации принимают остеобласты. Для минерализации требуется много энергии ( в форме АТФ ). Можно выделить два основных этапа минерализации.
Этапы минерализации костной ткани
1-й этап: остеобласты начинают синтезировать костный коллаген, который содержит фосфаты и формирует хондроитинсульфаты. Костный коллаген является матрицей для процесса минерализации. Особенностью процесса минерализации является пересыщение среды ионами кальция и фосфора. На 1 этапе минерализации кальций и фосфор связываются с костным коллагеном. Обязательный участник процесса - сложные липиды.
2-й этап - в зоне минерализации усиливаются окислительные процессы, распадается гликоген, синтезируется необходимое количество АТФ. Кроме того, в остеобластах увеличивается количество цитрата, необходимого для синтеза аморфного фосфата кальция. Одновременно из лизосом остеобластов выделяются кислые гидролазы, которые взаимодействуют с белками органического компонента и приводят к образованию ионов аммония и гидроксид-ионов, которые соединены с фосфатом. Так формируются ядра кристаллизации. Ионы кальция и фосфора, которые были связаны с белково-углеводным комплексом, переходят в растворимое состояние и формируют кристаллы гидроксилапатита. По мере роста кристаллы гидроксилапатита вытесняют протеогликаны и даже воду до такой степени, что плотная ткань становится практически обезвоженной. Ингибитор процесса минерализации - неорганический пирофосфат. Его накопление в кости может препятствовать росту кристаллов. Чтобы этого не происходило, в остеобластах есть щелочная фосфатаза, которая расщепляет пирофосфат на два фосфатных остатка. При нарушении процессов минерализации - например, при заболевании оссифицирующим миозитом - кристаллы гидроксиапатита могут появлятся в сухожилиях, связках, стенках сосудов. Вместо кальция в костную ткань могут включаться другие элементы - стронций, магний, железо, уран и т.д. После формирования гидроксилапатита такое включение уже не происходит. На поверхности кристаллов может накапливаться много натрия в форме цитрата натрия. Кость выполняет функции лабильного (изменчивого) депо натрия, который выделяется из кости при ацидозе и, наоборот, при избытке поступления натрия с пищей, чтобы предотвратить алкалоз - натрий депонируется в кости. В ходе роста и развития организма количество аморфного фосфата кальция уменьшается, потому что кальций связывается с гидроксилапатитом.

3. Кальций в биохимии тканей зуба.

Твердые ткани зуба - к ним относят эмаль ( в коронке зуба), дентин и цемент ( на поверхности корня). В отличие от других видов костной ткани, ткани зуба еще более минерализованы. Рис.2
рис.2

Эмаль содержит гидроксилапатит, фторапатит, фторид кальция. Соотношение кальций/фосфор в эмали равно 1,75, поэтому эмаль еще более минерализирована, чем кость. С возрастом это соотношение доходит до 2,09. Органическое вещество эмали образуют в основном белки - амелогенины. Основная функция этих белков - формирование нерастворимой органической матрицы эмали, которая затем минерализируется благодаря особому кальций-связывающему белку эмали. В состав эмали также могут входить глюкозаминогликаны и цитрат. Особенности метаболизма эмали - это крайне низкая скорость обмена. Обмен ионами возможен со стороны полости рта - через слюну. Дентин в отличие от эмали содержит много сиалопротеинов (это неколлагеновые белки). По степени минерализации дентин аналогичен компактному веществу костной ткани. Минеральный компонент - гидроксилапатит, в котором чаще, чем в кости, обнаруживается магний.

Цемент еще менее минерализован, чем дентин. Здесь больше воды и протеогликанов. Клеточные элементы - цементобласты.

4. Кальций в крови.

Концентрация ионов кальция в плазме крови поддерживается очень точно на уровне 9-11мг% и у здорового человека редко колеблется больше чем на 0,5мг% выше или нормального уровня, являясь одним из наиболее точно регулируемых факторов внутренней среды. Узкие границы, в пределах которых колеблется содержание кальция в крови, обусловлены взаимодействием двух гормонов – паратгормона и тирокальцитонина. Падение уровня кальция в крови приводит к усилению внутренней секреции околощитовидных желез, что сопровождается увеличением поступления кальция в кровь из его костных депо. Наоборот, повышение содержания этого электролита в крови угнетает выделение паратгормона и усиливает образование тирокальцитонина из парафолликулярных клеток щитовидной железы, в результате чего снижается количество кальция в крови. У человека при недостаточной внутрисекреторной функции околощитовидных желез развивается гипопаратериоз с падением уровня кальция в крови. Это вызывает резкое повышение возбудимости центральной нервной системы, что сопровождается приступами судорог и может привести к смерти. Гиперфункция околощитовидных желез вызывает увеличение содержания кальция в крови и уменьшение неорганического фосфата, что сопровождается разрушением костной ткани (остеопороз), слабостью в мышцах и болями в конечностях.

На рисунке продемонстрировано, что кальций в крови содержится в 3 формах (фракциях). Около 50% кальция (физиологически неактивный) находится в связанном состоянии с белками сыворотки, главным образом с альбуминами (до 80% этой фракции). Примерно 5-10% кальция находится в комплексе с анионами, в частности бикарбонатом, лактатом, нитратом, фосфатом и др., а оставшаяся часть присутствует в крови в свободном, или ионизированном, состоянии. Именно ионизированный кальций физиологически активен, но методами, используемыми в клинических лабораториях, определяют сразу все 3 фракции кальция, т.е. его общее содержание в крови. Нормальная концентрация общего и ионизированного кальция в сыворотке крови представлена ниже. Содержание общего и ионизированного кальция измеряют в миллиграммах на литр (мг/л) или в миллимолях на литр (мМ/л).

Рисунок. Три фракции кальция в крови. Слева - нормальное распределение кальция, справа - распределение кальция при гипоальбуминемии.

Нормальная концентрация кальция в сыворотке крови:

Общий кальций = 85-102 мг/л, или 2,1—2,5 мМ/л.

5. Определение содержания кальция в организме.

Самый простой способ оценить содержание кальция — сделать анализ кальция — сдать биохимический анализ крови на микроэлементный состав. Анализ кальция назначается для диагностики остеопороза, при боли в костях, заболеваниях мышц, желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистой системы, онкологических заболеваниях. Определение кальция в крови назначается и при подготовке к оперативному вмешательству.

Повышение уровня кальция в крови: переизбыток кальция или гиперкальцемия могут вызываться следующими нарушениями в организме человека:

повышенная функция паращитовидных желез (первичный гиперпаратиреоз)

злокачественные опухоли с поражением костей (метастазы, миелома, лейкозы)

При нагревании или сгорании кальция образуется окись кальция - СаО - жженая или гашеная известь, которая при взаимодействии с водой дает гидрат окиси кальция Са(ОН)2 - гашеную известь. С галоидами кальций образует соли - CaF2, CaCl2, CaBr2, CaJ2, которые в форме флюорита растворимы в воде. Если в воде содержится большое количество солей кальция (CaCO3 и CaSO4), вода называется жесткой. Если же солей кальция мало - то вода мягкая.

Кальций постоянно находится в почве и воде. Из его углекислых солей состоят известковые и меловые горы. В недрах некоторых из них карбонат кальция под влиянием сильного давления кристаллизуется и переходит в мрамор.

Известны богатые залежи серно-кислых солей кальция - гипса - CaSO4, а также плавикового шпата или флюорита кальция - CaF2. В виде фосфорита - Ca3(PO4)2. Кальций входит в состав апатита. Из других соединений кальция известны соединения кальция с кремнием - силикаты.

2. Суточная потребность и основные источники поступления: Общее содержание кальция в организме человека составляет примерно 1,9% общего веса человека, при этом 99% всего кальция приходится на долю скелета и лишь 1% содержится в остальных тканях и жидкостях организма. Содержание повышается в период роста или беременности.

Кальций в пище, как растительной, так и животной, находится в виде нерастворимых солей. Наилучшими источниками легко усвояемого кальция являются молочные продукты особенно все виды сыров, бобовые, соя, сардины, лосось, арахис, грецкий орех, семечки подсолнуха, рис, зеленые овощи. Богаты кальцием цельные зерна пшеницы, рис, овощи и фрукты. Значение растительных источников кальция возрастает также вследствие высокого содержания в них витаминов.

3. Функции: внеклеточный катион, внутриклеточный катион - внутри саркоплазматического ретикулума.

1) Функционирует как составная часть опорных тканей или мембран. Обеспечивает целостность мембран (влияет на проницаемость), т. к. способствует плотной упаковке мембранных белков. Ионы кальция уплотняют клеточные оболочки, уменьшают их проницаемость - в противоположность ионам натрия и калия, увеличивающих проницаемость.

2) участвует в проведении нервного импульса

3) участвует в инициации мышечного сокращения: Образование комплекса актин+миозин (сокращение) возможно только в присутствии ионов кальция внутри миоцита. В мышечных клетках на мембране саркоплазматического ретикулума (СПР) находится "кальциевый насос (канал)", через который регулируется вход и выход кальция в СПР и тем самым концентрация его внутри клетки. Работа "кальциевого насоса" регулируется концентрацией двух внутриклеточных нуклеотидов, действующих антогонистически:

- Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), который усиливает вход кальция в СПР из клетки, это приводит к уменьшению образования комплекса актин+миозин ферментом кальмодулином и расслаблению мышцы.

- Циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ), который ослабляет вход кальция в СПР из клетки, это приводит к увеличению образования комплекса актин+миозин ферментом кальмодулином и сокращению мышцы (бронхоспазм).

1. Парасимпатическая НС - ацетилхолин - рецепторы (холинергические, мускариновые, ацетилхолиновые) - гуанилатциклаза увеличивает скорость перехода ГТФ в цГМФ - увеличение цГМФ - увеличение внутриклеточного кальция - сокращение.

2. Симпатическая НС - адреналин, норадреналин - бета рецепторы + уменьшение секреции ацетилхолина парасимпатической НС - аденилатциклаза увеличивает скорость перехода АТФ в цАМФ - увеличение цАМФ - увеличение входа кальция в СПР - уменьшение кальция в клетке - уменьшение образования комплекса актин+миозин ферментом кальмодулином и расслабление мышцы.

4) является одним из факторов гемокоагуляции.

5) Кальций ограничено участвует в поддержании осмотического равновесия.

6) Вместе с инсулином активирует проникновение глюкозы в клетки.

Кальций участвует во всех жизненных процессах организма. Нормальная свертываемость крови, происходит только в присутствии солей кальция. Кальций играет важную роль в нервно-мышечной возбудимости тканей. При увеличении в крови концентрации ионов кальция и магния нервно-мышечная возбудимость уменьшается, а при увеличении концентрации ионов натрия и калия - повышается. Кальций играет определенную роль и в нормальной ритмической работы сердца.

Уменьшение всасывния из кишечника: Всасывание ухудшается при избытке жиров, от введения солей магния, калия, от содержания в пище большого количества щавелевой кислоты (шпинат, щавель, свекла), от увеличения фосфатов в пище, инозинтрифосфорная к-та (фитиновые соединения -содержащиеся в зерновых), дефицит витамина D3.

Оптимальное усвоение происходит при соотношении кальция, фосфора и магния 1:1,4:0,5. (огурцы грунтовые 1:1,8:0,6)

Увеличение всасывания. Для полного усвоения из кишечника необходимо наличие активной формы витамина Д3, белки пищи, лимонная кислота, лактоза молока. Витамин D способствует абсорбции кальция из кишечника и облегчает отложение кальция и фосфора в костях. Для улучшения усвоения солей кальция и фосфора в кишечнике, особенно при назначении малоусвояемых препаратов кальция, повышения реабсорбции фосфатов в почках и усиления процессов остеогенеза используют цитратную смесь (Acidi citrici 2,0; Natrii citrici 3,5; Ag. destillatae ad 100,0) по 1 чайной ложке 3 раза в день на 10-12 дней.

5. Транспорт: по сосудам в составе крови

6. Преобразование и распределение: Большая часть кальция содержится в костной ткани (99%) в составе микрокристаллов карбонатапатита 3Са2(РО4)2 · СаСО3 и гидроксилапатита 3Са2(РО4)2 · СаОН. Общий кальций крови включает три фракции: белоксвязанный, ионизированный и неионозированный (который находится в составе цитрата, фосфата и сульфата). Нормальное содержание кальция в крови - 9,0-11,5мг/ 100 мл. Кальций находится в сыворотке крови в различных формах: в виде не фильтрующихся коллоидных соединений и фильтрующихся соединений в количестве 4-5 мг%; остальные 5-6мг% кальциевых соединений проходят через ультрафильтры, из них 2мг% находится в ионизированной форме. Коллоидный кальций представляет собой резерв кальция. Соотношение указанных выше форм кальция зависит от Рн концентрации СО2, от соотношения альбуминов и глобулинов и количества неорганического фосфора. Витамин А повышает уровень кальция в крови при гипервитаминозе.

Обеспеченность организма кальцием во многом связана с деятельностью паращитовидных желез, вырабатывающих два гормона - паратгормон и кальцитонин, которые вместе с витамином Д обеспечивают регуляцию кальциевого обмена.

Секреция паратгормона зависит от концентрации ионизированного кальция в сыворотке крови: повышение концентрации ионизированного кальция снижает секрецию, снижение - повышает. Мишени для паратгормона: почки, костная ткань, желудочно-кишечный тракт. Рецепторно-клеточная связь гормона реализуется через мембранно-связанную аденилатциклазу и характеризуется преимущественно изменением обмена кальция.

Действие на почки проявляется увеличением канальциевой реабсорбции кальция и магния, снижением реабсорбции калия, неорганического фосфата и НСО3-. Уменьшается экскреция протонов и ионов аммония. Кроме того, паратгормон повышает способность почечной ткани образовывать активную форму витамина Д - 1,25-дегидрооксихолекальциферол.

Действие на костную ткань характеризуется тремя основными эффектами: 1) торможением синтеза коллагена в активных остеобластах; 2) активацией остеолизиса остеокластами; 3) ускорением созревания клеток-предшественников остеобластов и остеокластов. Следствием этих эффектов являются мобилизация кальция из кости (выход в кровь), обеднение матрикса протеингликанами и коллагеном.

Действие паратгормонов на желудочно-кишечный тракт ведет к увеличению всасывания кальция в тонкой кишке, что в свою очередь зависит от обеспеченности организма витамином Д и связано со стимулирующим действием паратгормона на образование активной формы витамина Д.

Секреция кальцитонина также зависит от концентрации ионизированного кальция в крови: увеличивается в ответ на его повышение и снижается при понижении. Кроме того, повышение содержания кальция в диете ведет к повышенной секреции кальцитонина. Этот эффект опосредуется глюкагоном, продукция которого возрастает при высоком содержании кальция в еде. Глюкагон - биохимический активатор секреции кальцитонина.

Мишень кальцитонина - костная ткань, посредник действия - кальцийзависимая АТФаза. Через нее гормон изменяет работу кальциевого насоса. Эффект проявляется уменьшением рассасывания кости, гипокальциемией и гипофосфатемией, уменьшением экскреции кальция с мочой. Последнее связано с торможением активности остеоцитов и остеокластов.

По результатам действия паратгормон и кальцитонин - антагонисты, хотя и действуют через разные клетки-мишени. Не исключается ингибиторное влияние кальцитонина на образование активной формы витамина Д в почках.

Концентрация кальция в крови (2,5 ммоль/л) меняется не более чем на 3% за счет гормонального контроля, обеспечивающего адсорбцию этого катиона кишечником, выведение из организма и отложение в костях. Основная масса кальция сосредоточена в костном скелете, по крайней мере половина кальция в крови связана с белками плазмы, главным образом с альбумином. В то же время различают три состояния кальция в клетке: Са2+, локализованный внутри клеточных органелл; хелатированный Са2+, т. е. ассоциированный с молекулой цитоплазматического белка, свободный, или ионизированный, Са2+.

Именно свободный Са2+ является регулятором разнообразных внутриклеточных процессов, обеспечивает проведение специфического трансмембранного сигнала в клетку благодаря изменениям концентрации собственного вещества.

7. Выход: Абсорбированный кальций выделяется почками, печенью и эпителием толстых кишок. Не всосавшийся кальций выделяется кишечником.

Выделение кальция с мочой и калом увеличивается при тиреотоксикозе и при применении тироксина, а также при введении в организм избыточного количества кислых веществ и при ацидозе, приеме фуросемида.

8. Клинические проявления и влияние на структуры организма:

При недостатке кальция наблюдаются: тахикардия, аритмия, побеление пальцев рук и ног, боли в мышцах, рвота, запоры, почечная колика, печеночная колика, повышенная раздражительность, дезориентация, галлюцинации, спутанность сознания, потеря памяти, тупость. Волосы - делаются грубыми и выпадают; ногти - становятся ломкими; кожа - утолщается и грубеет; зубы - дефекты в дентине, на эмали зубов появляются ямки, желобки; хрусталик - теряет прозрачность. Кроме недостатка кальция, недостаток витамина D, особенно у детей, ведет к развитию характерных рахитических изменений. Химический анализ рахитичных костей открывает уменьшение кальция, фосфатов и карбонатов и увеличение магния и органического вещества.

Характерными клиническими проявлениями гипокальциемии являются повышенная возбудимость нервной системы и приступы болезненных судорог (тетания). Могут появляться отклонения в поведении и ступор, онемение и парестезии, стридор гортани, катаракта (при хронической гипокальциемии), кальцификация базального ганглия. При обследовании таких больных у них выявляются положительный признаки Хвостека (сокращение мышц лица при постукивании в области окончания лицевого нерва) и Труссо (спазм запястья при расправлении наложенной на плечо манжетки сфигмоманометра до среднего значения между систолическим и диастолическим давлением в течение 3 минут). Эти признаки могут оказаться положительными до появления других симптомов, отражая наличие скрытой тетании. Нередко у больных гипокальциемией, сочетающейся с недостаточностью витамина D, появляются миопатия и боли в костях. Многие женщины, у которых имеется скрытая гипокальциемия, во время менструальных кровотечений испытывают сильные боли в низу живота. В таких случаях препараты кальция дают положительный эффект.

На фоне гипокальциемии могут происходить нарушения в сердечно-сосудистой системе. Гипокальциемия повышает возбудимость миокарда, что может приводить к появлению экстрасистолии. При детской тетании введение хлористого кальция прекращает судороги. При увеличении в крови концентрации ионов кальция и магния нервно-мышечная возбудимость уменьшается, а при увеличении концентрации ионов натрия и калия - повышается.

Гипокальциемия может способствовать появлению сердечной недостаточности, нарушениям ритма (экстрасистолия и др.), сопровождаться расстройством функций скелетной и гладкой мускулатуры, нарушением свертывания крови, развитием остеопороза.

Недостаток кальция чаще всего наблюдается при гипофункции паращитовидных желез. При этом уровень кальция снижается, а уровень фосфора повышается.

В анализе мочи отмечается гипокальциемия и гиперфосфатурия.

У детей часто развивается тетания. При явной тетании отмечаются следующие симптомы: ригидность мышц, подергивание век с побледнением лица, страбизм, нистагм, могут быть судороги.

Типичным проявлением у детей является ларингоспазм, который может вызваться легким рефлекторным воздействием (холод, волнение, внезапное пробуждение), также наблюдаются одышка, звучное, стонущее дыхание.

Спазм диафрагмы может вызвать apnoe с цианозом и потерей сознания.

Тетания бронхов может симулировать приступ астмы.

Сердечный спазм сопровождается тахикардией и аритмией.

Ангиоспазм проявляется побелением пальцев рук и ног, болями в мышцах.

Спазм гладких мышц ЖКТ проявляется болями, рвотой, запорами, диареей.

Спазм мочевого пузыря может спровоцировать почечную колику.

Спазм желчного пузыря - печеночную колику.

Судороги поперечно-полосатых мышц могут быть локализованы в какой-то одной группе мышц - например кардиопедальный спазм (рука акушера).

Генерализованные судороги напоминают приступ эпилепсии.

Психические симптомы: повышенная раздражительность, дезориентация, галлюцинации, спутанность сознания, потеря памяти, тупость.

У взрослых дефицит кальция, фосфора и витамина D проявляется остеомаляцией, которую можно рассматривать как "рахит взрослых". Все кости делаются мягче, чем при рахите детей, содержание минералов резко уменьшается, появляется заметная деформация костей. Прежде, чем устранять дефицит кальция необходимо насытить организм магнием.

При избытке кальция наблюдаются: хронический гипертрофический артрит, кистозная и фиброзная остеодистрофия, остеофиброз, мышечная слабость, затруднение координации движений, деформация костей позвоночника и ног, самопроизвольные переломы, переваливающаяся походка, хромота, тошнота, рвота, боли в брюшной полости, дизурия, хронический гломерулонефрит, полиурия, частые мочеиспускания, никтурия, анурия. При избытке кальция наблюдаются сильные сердечные сокращения и остановка сердца в систоле. Избыток кальция может приводить к дефициту цинка и фосфора, в то же время препятствует накоплению свинца в костной ткани.

Кроме гиперкальциемии, избыток витамина D также вызывает патологические состояния. Ежедневная дача витамина D2 до 25 тыс. интенсивных ЕД приводит к следующим токсическим явлениям: тошнота, анорексия, потеря в весе, диарея, головная боль, полиурия, частые позывы к мочеиспусканию, слабость, белок и цилиндры в моче, гематурия, дегенеративные изменения в эпителии почечных канальцев, сосудах, сердце, желудке, кишечнике, печени, бронхах с метастатической или дистрофической кальцификацией.

Здоровье – это основополагающее хорошей и счастливой жизни. Самое ценное, что у нас есть, это наше здоровье, которое нужно ценить и беречь.

Чтобы человек постоянно чувствовал себя хорошо и не имел никаких проблем со здоровьем, ему необходимо получать полезные вещества каждый день.

Основными и полезными веществами для нашего организма являются витамины, они благоприятно влияют на работу органов и укрепляют защитные свойства иммунитета, и делают организм человека менее восприимчивым к различным инфекциям и бактериям.

Для обеспечения оптимальной деятельности организма в нем обязательно должны присутствовать различные минералы. Они разделены на две категории. Макроэлементы присутствуют в объеме большем - 0,01%, а микроэлементов содержится меньше 0,001% [2].

Наверное, не найдётся человека, который не знает о пользе кальция, который является макроэлементом. Он нужен нашему организму для поддержания здоровья зубов и для укрепления костей. Но только ли в этом заключаются функции кальция? Какую еще роль он играет в организме человека? Может ли он быть вреден, и если да, то, в каких случаях.

Актуальность

Цель исследования: выявить роль и значение кальция для организма человека, а также проблемы, связанные с его недостатком и избытком.

Гипотеза исследования: нехватка кальция в организме человека приводит к ломкости и хрупкости костей.

Объект исследования: кальций и его свойства

Предмет исследования: влияние кальция на прочность костей.

Методы исследования:

Изучение, эксперимент, наблюдение, анализ и обобщение полученных данных.

Задачи исследования:

изучить и проанализировать литературу по данной теме;

выявить роль кальция в организме человека;

выявить положительное и отрицательное влияния нехватки кальция на

сравнить наличие кальция в различных продуктах питания;

провести химический эксперимент по исследованию влияния кислот на ионы кальция.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1. История открытия кальция

1.2. Общая характеристика кальция как химического элемента

Кальций является элементом главной подгруппы II группы IV периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, имеет атомный номер 20 и атомную массу 40,08. Принятое обозначение – Ca.

Кальций – один из самых распространенных элементов на Земле. В природе его очень много: из солей кальция образованы горные массивы и глинистые породы, которые состоят из останков древнейших животных и растений. Кальций – это легкий металл, прирожденный строитель. Из его соединений природа создала готовые стройматериалы – мрамор, известняк, гипс, которые с древнейших времен применяли при постройке зданий [10].

Среди элементов, входящих в состав нашего организма, кальций занимает важное место после четырех главных: углерода, кислорода, водорода и азота.

Выполнение опыта [1, 3]: необходимо взять куриные косточки, поместить в банку и залить небольшим количеством уксуса. Закрыть банку плотно крышкой и оставить на 7 дней. За это время соли кальция переходят из костей в раствор. Через семь дней нужно достать косточки.

Наблюдение: косточки стали как "резиновые" - пружинят и разгибаются, если их согнуть пальцем. Тонкую косточку можно свернуть в колечко - у нее соли кальция растворились по всему объему. У толстой кости середина осталась твердой (рис. 1).

В общем виде, химическая реакция в данном опыте записывается так [3]:

То есть соли кальция из костей переходят в раствор. Соответственно, через определенное время в костях останутся только органические соединения, и можно ожидать, что кости станут гибкими и мягкими.

Вывод: кости без кальция стали гибкими и мягкими, они не смогут удерживать тело.

Кальций, содержащийся в костях, делает их крепкими и прочными.

Свойства кальция. Кальций является химически активным мягким щелочным металлом серебристо-белого цвета. Из-за взаимодействия с кислородом и углекислым газом поверхность металла тускнеет, поэтому кальций нуждается в особом режиме хранения – в обязательном порядке плотно закрытая ёмкость, в которой металл заливают слоем жидкого парафина или керосина.

1.3. Кальций в организме человека

Известно, что на кальций приходится 2% общего веса человека. В теле человека весом 70 кг приблизительно 1,4 кг кальция. Большая часть кальция находится в костях и зубах человека – около 99%. Оставшийся 1% кальция содержится в крови, мускулатуре и межклеточной жидкости. Кальций – это материал для постройки костной ткани. Но не только. Значение этого элемента для жизнедеятельности организма изучено достаточно полно. Установлено, что [4, 6, 7]:

Кальций – необходимая составляющая здоровой сердечнососудистой системы. Он помогает поддерживать правильный ритм сердцебиения, обеспечивает хорошую свертываемость крови, способствует снижению артериального давления и уровня вредного холестерина.

Кальций поддерживает все обменные процессы в организме и нормальное функционирование ряда эндокринных желез.

Заслуга кальция в организме человека заключается также в правильном функционировании нервной системы – он питает нервные клетки и помогает импульсам проходить по ним, защищает от стресса.

Кальций способствует укреплению мембран клеток. Это снижает выраженность аллергических реакций при бронхиальной астме, поллинозе, дерматите, аллергических сыпях.

Кальций обеспечивает клеточный и гуморальный иммунитет, усиливает сопротивляемость инфекциям.

Для поддержания здоровья организма следует ежедневно обеспечивать употребление определённого количества кальция. Норма зависит от половой и возрастной категории:

- младенцы до 6 месяцев – 400 мг;

- дети 6—12 месяцев – 500 мг;

- младшие дошкольники (1-5 лет) – 600 мг;

- учащиеся начальных классов (до 10 лет) – 800 мг;

- подростки 10—13 лет – 1000 мг;

- девушки и юноши в возрасте 14—24 года – 1200—1500 мг;

- женщины 25—55 лет – 1000 мг;

- мужчины 25—65 лет – 1000 мг.

Кальций необходим людям любого возраста и особенно – детям. Для растущего детского организма кальций – все равно, что кирпич для строящегося дома. Если кирпичики будут некачественными, недостаточно прочными, то и дом, построенный из них, не выдержит нагрузок и вряд ли простоит века. Так же и тело человека. Важно не просто обеспечить его в детстве необходимым материалом для роста, но и заложить качественный фундамент на долгие годы. От количества кальция, полученного человеком в ранние годы, зависит, насколько здоровыми и прочными будут его кости в течение всей жизни [5].

Корректировка дневной нормы кальция требуется спортсменам, поскольку минерал активно выводится при потоотделении. А также корректировка нужна при длительной гормональной терапии.

1.4 Какие продукты питания содержат кальций?

До недавнего времени считалось, что наилучшими источниками кальция являются молоко и сыр. Но в настоящее время установлено, что молоко содержит такой кальций, для усвоения которого, организм тратит много энергии, в том числе и часть собственного запаса кальция. Поэтому основными источниками кальция следует считать естественные продукты, которые необходимо включать в свой рацион питания [8].

Из овощей особенно богаты кальцием молодая репа с ботвой, шпинат, лук, морковь, огурцы, свекла, зелёная фасоль, сельдерей, укроп и петрушка; из ягод и фруктов – крыжовник, ежевика, смородина, виноград, клубника, земляника, апельсины, персики, ананасы, вишня. Прекрасным источником кальция являются отруби и кисломолочные продукты. Большое количество кальция содержится в маке, кунжутном семени и чае ройбуше (Приложение 1).

Лучше всего кальций усваивается организмом из тех продуктов, в которых он содержится в сочетании с другими полезными микроэлементами, фосфором, витаминами D, С, B9 и так далее. При попадании в организм этих продуктов полезные вещества вступают во взаимодействие друг с другом и усваиваются легче, чем по отдельности.

Так, например, установлено, что кальций не усваивается нашим организмом без витамина Д. Без него организм усваивает только 10% кальция, поступающего в организм, а благодаря витамину Д усваивается 80-90 %.

1.5. Недостаток и избыток кальция в организме человека

Из-за дефицита кальция наблюдаются:

чувствительные к разрушениям зубы;

блеклая серая кожа лица;

ломкие и нездоровые волосы и ногти;

истощение силы мышц, слабость и усталость;

пористое заболевание костей (или остеопороз), а также рахит и артрит, высокое кровяное давление, боли в спине, бессонница, экзема, бронхиальная астма, высокий уровень холестерина, колит, головные боли, камни в почках и т. д.

Кофеин, никотин и алкоголь способствуют интенсивному выведению кальция из организма и приводят к его дефициту.

При недостатке кальция у младенцев может развиться рахит. Это заболевание приводит к замедленному и неправильному развитию. У детей юношеского возраста при недостатке кальция могут наблюдаться болевые ощущения в процессе роста, судороги в конечностях, быстрая утомляемость, плохой сон, снижение памяти, частые простуды.

В зрелом возрасте может возникнуть заболевание – остеопороз, т.е. снижение плотности костей. Чаще это заболевание проявляется у женщин. Каждая третья женщина старше 45 лет половина всех мужчин и женщин у нас в стране страдают этим заболеванием. Поэтому у наших бабушек часто бывают переломы костей.

Дефицит кальция в организме ведет к тому, что человек не может полностью расслабить мышцы, у него развивается бессонница, слабеет нервная система, становятся хрупкими кости, возникают судороги в икрах ног. Особо опасен дефицит кальция для детей. У нервных, с запоздалым развитием, трудных по характеру детей очень часто обнаруживается дефицит кальция, и они чудесным образом изменяются, когда этот дефицит вовремя восполняется. У взрослых и детей недостаток кальция обнаруживается через нервные привычки грызть ногти, безостановочно двигать руками и ногами, постоянно чесать голову. Они не могут спокойно сидеть продолжительное время и часто бессознательно стучат пальцами (особенно взрослые). Установлено, что дефицит кальция в организме чаще встречается у девочек, поэтому потребности в кальции женского организма больше, чем мужского.

Вот именно по этим причинам нам необходимо постоянно пополнять запасы этого жизненно важного для нас элемента.

Избыток кальция встречается намного реже его дефицита, но такая ситуация ничем не лучше. Избыток кальция возникает чаще всего в случае его приёма в форме таблетированных препаратов – токсичной может быть доза более 2000 мг. Он также может появиться у людей, которые пьют постоянно сырое молоко и употребляют в большом количестве молочные продукты. Симптомы избытка кальция: потеря аппетита, тошнота, рвота, боли в нижней части живота. В более запущенных случаях могут появиться, слабость, наблюдается ритм биения сердца. В результате появляются камни в мочевом пузыре, нарушается свертываемость крови, ослабляется иммунитет, а значит, организм становится подверженным различным заболеваниям. При появлении злокачественных опухолей также наблюдается повышенный уровень кальция в организме. Избыток кальция приводит к нарушению нормальной работы головного мозга, следствием чего может стать потеря сознания и галлюцинации. Также кальций откладывается в почках, образуя камни [6, 9].

Читайте также:

Биологическая роль кальция в организме человека реферат

Оглавление

Файлы: 1 файл

кальций в орг чел.doc