Кальций источник жизни здоровья и красоты реферат

Обновлено: 04.07.2024

Для цитирования: Громова О.А., Торшин И.Ю., Пронин А.В. и др. Значение кальция для здоровья кожи, волос и ногтей и вопросы рациональной коррекции его потребления. РМЖ. Медицинское обозрение. 2014;22(24):1796.

Абстракт Кальций – повсеместно распространенный катион, участвующий в разнообразных физиологических процессах. Он относится к макроэлементам – общее его содержание в организме составляет 1000–1800 г, из которых 98% депонируется в костной ткани [1]. Ион кальция (Са2+) играет ключевую роль в физиологии клетки и всего организма. Существует более 2000 Са2+-зависимых белков и ферментов, активность которых в условиях дефицита кальция будет значительно снижена [2]. Известны следующие основные функции кальция:

Кальций – повсеместно распространенный катион, участвующий в разнообразных физиологических процессах. Он относится к макроэлементам – общее его содержание в организме составляет 1000–1800 г, из которых 98% депонируется в костной ткани [1]. Ион кальция (Са2+) играет ключевую роль в физиологии клетки и всего организма. Существует более 2000 Са2+-зависимых белков и ферментов, активность которых в условиях дефицита кальция будет значительно снижена [2]. Известны следующие основные функции кальция:
– регуляция нервной и нервно-мышечной проводимости;
– регуляция сосудистого тонуса;
– обеспечение функционирования иммунной системы;
– участие в работе выделительной системы;
– обеспечение репродуктивной функции;
– формирование костей, дентина и эмали зубов;
– регуляция состояний покровных тканей – кожи, волос, ногтей и т. д.
Безусловно, кальций необходим для поддержания здоровья ногтей, волос, кожи и зубов, т. к. он является основным элементом их структуры. Поэтому дефицит кальция влияет на их состояние и внешний вид. Для профилактики дефицита кальция необходимо принимать его дополнительно в виде кальцийсодержащих препаратов и БАД.
Препараты кальция представлены на рынке неорганическими (первое поколение) и органическими солями кальция (второе поколение), растворимыми и нерастворимыми в воде формами. Неоспоримые преимущества группы препаратов последнего, второго поколения, – в их эффективности (включая высокую биодоступность, независимость усвояемости от кислотности желудочного сока) и безопасности (сниженный риск уролитиазиса, канкрофилии кишечника и запоров). Растворимые препараты кальция на основе цитрата и лактата не снижают кислотности желудка и, соответственно, оказывают благоприятное влияние на всасываемость других микронутриентов. В настоящей работе рассмотрены перспективы применения растворимых препаратов на основе цитрата кальция.
Ключевые слова: кальций, растворимость, биодоступность, взаимодействие кальция, Кальций Сандоз®, Кальций Сандоз® Форте, Кальций Сандоз® Бьюти.

О компенсации дефицита кальция с помощью пищевых продуктов
Казалось бы, компенсация недостаточности кальция наиболее просто и эффективно осуществляется именно за счет приема тех или иных видов пищи. Однако усвоение кальция из продуктов питания также характеризуется весьма различающейся биоусвояемостью и побочными эффектами. Молочные продукты (молоко, сыр) являются существенным источником кальция. В большом количестве кальций содержат также морские водоросли (ламинария), миндаль, лесной орех, кунжут, фисташки, фасоль, инжир, бамия, брюква, брокколи, фасоль [3]. Прежде всего, следует отметить, что существуют установленные в результате многочисленных клинических и фармакокинетических исследований суточные потребности в эссенциальных микронутриентах. При поступлении кальция в организм в количествах ниже установленной суточной потребности (800–1500 мг кальция/сут) возникает дефицит данного микроэлемента. Восполнение суточной потребности в кальции с помощью продуктов питания имеет ряд существенных особенностей.
Во-первых, один и тот же продукт (скажем, молоко) в зависимости от производителя может содержать количества кальция, различающиеся в 1,5–2 раза, что не позволяет гарантировать, что при употреблении конкретного продукта пациент получит весь необходимый ему кальций.

В-четвертых, следует принимать во внимание аллергию на молочные продукты и непереносимость лактозы, которые делают пациентов неспособными к потреблению неферментированных молочных продуктов в количествах, достаточных для обеспечения организма кальцием [4]. В случае потребления преимущественно растительной кальцийсодержащей пищи всасывание кальция из ЖКТ может уменьшаться при одновременном приеме продуктов, содержащих щавелевую и фитиновую кислоты (например, шпинат или ревень) из-за образования нерастворимых кальций-оксалатных и кальций-фитатных комплексов, особенно на фоне недостаточной водной нагрузки.
Поэтому зачастую гораздо более эффективным, практичным, более безопасным и в ряде случаев даже более выгодным экономически будет являться употребление специальных препаратов кальция, направленных на компенсацию пищевого дефицита.

Клиническая фармакология препаратов кальция на основе неорганических и органических солей
Компенсация дефицита кальция может осуществляться как за счет изменения состава потребляемой диеты, так и с использованием специальных препаратов кальция. Существенной проблемой для проведения наиболее эффективной и безопасной компенсации диетарного дефицита кальция является выбор фармакологической субстанции (соли кальция) и фармацевтической формы кальция (таблетки, драже, раствор для питья). В настоящем разделе приведены пролего́мены для дифференцированного подхода к выбору безопасных и эффективных кальциевых препаратов.
Усвоение кальция из препаратов зависит от таких факторов, как: 1) субстанция кальция, 2) доза кальция, 3) режим приема, 4) рН желудочного сока и, конечно же, 5) совместный прием с другими препаратами. В соответствии с субстанцией выделяют неорганические (первое поколение) и органические (второе поколение) препараты кальция. Подавляющее большинство препаратов кальция первого поколения представлены карбонатом кальция, который нерастворим в воде и требует определенного диапазона кислотности среды (pH) для усвоения. Органические препараты кальция лучше растворяются в воде, существенно меньше зависят от рН желудочного сока и характеризуются более высокой биодоступностью, чем таблетированные формы [5].

О целевом назначении растворимых препаратов органического кальция
Имеющиеся данные фундаментальных исследований и доказательной медицины показали ряд отчетливых преимуществ использования лактата, глюконата и цитрата кальция. Внедрение препаратов на основе вышеперечисленных органических солей соответствует основному принципу клинической фармакологии – максимальная эффективность и максимальная безопасность. Например, этому принципу соответствует растворимый препарат кальция на основе органических солей: Кальций Сандоз® Форте, а также новый продукт в его линейке Кальций Сандоз® Бьюти, специально направленный на улучшение состояния кожи, волос, зубов и ногтей. Это средство выпускается в форме таблеток (500 мг элементного кальция) для приготовления водного раствора, который и получает пациент. Для приготовления данного продукта должна использоваться очищенная от вредных примесей питьевая вода, которая обогащается заданной в продукте дозой цитрата кальция. Таблетки Кальций Сандоз® Форте и Кальций Сандоз® Бьюти растворяются в воде в течение 2 мин, образуя прозрачный раствор без осадка. Весь кальций при растворении переходит в раствор, что способствует увеличению всасываемости данного макроэлемента в организме по сравнению с таблетированными формами карбоната кальция [5].

Кальций Сандоз® Бьюти содержит органические соли кальция (500 мг элементного кальция) в сочетании с рядом синергидных кальцию компонентов: b-каротин (4,8 мг), витамин Е (10 мг) и витамин С (60 мг). Средство предназначено для поддержки состояния кожи, ее придатков и зубов. Каждое из этих действующих начал продукта оказывает благотворное влияние на состояние кожи и ее придатков.
Кальций играет важную роль в функционировании кожи, волос и ногтей и является одним из основных элементов, обнаруживаемых в волосах и ногтевых пластинах при изучении минерального состава [6]. Кальций – ключевой элемент, регулирующий жизнедеятельность эпителиоцитов [7], в частности, он входит в состав белка репетина, формирующего защитный слой эпидермиса [8]. Применение препаратов кальция способствует уменьшению интенсивности выпадения волос, улучшению качества ногтевых пластин (снижение индекса поражения ногтевых пластин) [6]. Схемы лечения ломких ногтей зачастую включают увлажнение ногтевой пластины и сочетанный прием витаминов А, С и D, железа и кальция [9].
Кальций участвует в формировании основной ткани зуба (дентины) и эмали зубов [1]. Поддержание в слюне достаточного уровня кальция является важным профилактическим мероприятием, защищающим от развития кариеса и пародонтоза [18].

Каротиноиды – одна из форм витамина А, который используется в лечении псориаза с поражением ногтей [10]. Дозы b-каротина в 30 мг/сут достоверно повышают защиту от солнечных ожогов, в частности за счет увеличения гидратации и впитывающей способности кожи [11].
Витамин Е (a-токоферол), наряду с витамином С, является хорошо известным витамином-антиоксидантом. Витамин Е используется для лечения сухости кожи, гиперкератоза, атопического дерматита, поверхностных ожогов, язв и других заболеваний кожи, при которых активизируются воспалительные процессы [12]. Адекватный уровень этого витамина в коже может предотвратить воспалительные повреждения от воздействия солнца, помогая замедлить процессы старения и снизить риск развития рака кожи от чрезмерного ультрафиолетового излучения [13]. Витамин Е подавляет избыточный синтез провоспалительных омега-6 полиненасыщенных жирных кислот (прежде всего арахидоновой кислоты), которые усиливают воспалительные процессы в коже [14].

Витамин С (аскорбиновая кислота) необходим для формирования структуры кожи, т. к. он участвует в образовании коллагена (важнейшего компонента соединительной ткани, играет жизненно важную роль в ранозаживлении), угнетает действие гиалуронидазы (фермента, деградирующего гелевую основу соединительной ткани кожи). Витамин С применяется совместно с витамином А при заболеваниях кожи, волос и ногтей (в первую очередь в случае сухости и ломкости волос), а также при хронически протекающих дерматозах [15]. Комбинированное применение витаминов С и Е снижает реакцию на солнечный ожог. При более высоком уровне потребления витамина С с пищей внешний вид кожи становится гораздо лучше, при этом заметно снижается количество морщин [16, 17].

Выводы
Коррекция дефицита кальция имеет важное значение для поддержания здоровья. Восполнение диетарного дефицита кальция для профилактики нарушений метаболизма костной ткани, кожи, волос может быть предпринято с использованием различных солей кальция. Существенное различие между неорганическими (карбонат, фосфат кальция) и органическими (цитрат, лактат, глюконат кальция) солями кальция заключается в их растворимости и, следовательно, биодоступности кальция.

Свойства Кальций Сандоз® Бьюти обеспечиваются за счет синергии действующих компонентов, входящих в его состав, и жидкой формы продукта. Так, кальций в комбинации с b-каротином и витаминами Е и С способствует росту волос и ногтей; препятствует ломкости и расслоению ногтевых пластин; препятствует выпадению и сечению волос; укрепляет зубы; улучшает состояние кожи.

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].

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)

Работа для научно - практической конференции школьников,начальные классы.

(естественные науки)

Роль и значение кальция для жизнедеятельности человека.

Автор: Галкин Михаил

Баранова Елена Вячеславовна,

учитель начальных классов

2. Теоретическая часть.

2.2. Значение кальция для жизнедеятельности организма 3

2.3. К чему приводит недостаток кальция в организме человека. 4

2.4. Пищевые продукты с высоким содержанием кальция. 5

2.5. Продукты, вымывающие кальций из организма человека. 6

2.6. Что ещё способствует укреплению костей. 7

3. Практическая часть

3.1. Проведение анкетирования 9

3.2. Анализ результатов анкетирования. 9

3.3. Проведение эксперимента 10

3.4. Анализ результатов эксперимента 11

4. Заключение 12

5. Список литературы 14

Приложение 1 15

Приложение 2 16

Приложение 3 18

Приложение 4 19

Приложение 5 20

Приложение 6 21

Приложение 7 22

Приложение 8 23

Приложение 9 24

Приложение 10 25

Приложение 11 26

Приложение 12 27

Приложение 13 28

В последнее время по телевизору в рекламе продуктов детского питания говорят о пользе тех, в которых повышенное содержание кальция. И мне стало интересно: что же такое – кальций и для чего он нужен нашему организму?

Тема исследования

Роль и значение кальция для здоровья человека.

Актуальность

В настоящее время

Гипотеза исследования

Мы предполагаем, что 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:

Наблюдение, анкетирование, эксперимент, анализ и обобщение

Цель исследования:

На основе полученных результатов выявить и объяснить значение

кальция для организма человека и проблемы, связанные с его нехваткой.

Задачи исследования:

Анализ литературы по данной теме.

Выявление отрицательного влияния нехватки кальция на прочность костей.

Сравнение наличия кальция в различных продуктах питания.

Анализ результатов исследования.

Структура исследования включает в себя теоретическую часть, экспериментальную часть, заключение.

2. Теоретическая часть

Велика роль кальция и в образовании живых организмов. Тут ему нет равных. Он находится во всех частях растений и животных. Известковые скелеты коралловых полипов состоят из соединений кальция. Они образуют в тропических морях рифы и атоллы, коралловые острова. Из скелетов коралловых полипов, отмиравших в течение многих тысячелетий, и образовались толщи известняка, мела и мрамора, которые используются как строительный материал. Соли кальция входят в состав клеточных стенок и межклеточного вещества высших и низших растений. Недостаток кальция ведет к загниванию корневой системы, болезни и гибели растений.

Интересно, что существуют такие растения, которые любят почвы, богатые кальцием ( они называются КАЛЬЦЕФИЛЫ)

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

Для животных и человека этот элемент – один из наиболее важных. В организме человека и других позвоночных большая его часть содержится в скелете и зубах. Если бы у человека не было костей, его тело было бы мягким, как желе. Кости, составляющие скелет, поддерживают тело и обеспечивают защиту от ранений и ушибов. А прочность костей как раз и обеспечивает кальций.

2.2 Значение кальция для жизнедеятельности организма.

Кальций – это материал для постройки костной ткани. Но не только. Значение этого элемента для жизнедеятельности организма изучено достаточно полно. Установлено, что кальций:

- вместе с белком составляет основу костной ткани и зубов, и придает им необходимую прочность,

- является непосредственным участником процессов обмена в наших клетках,

- участвует в регулировании сокращения сердечной мышцы – миокарда,

- поддерживает постоянство слабощелочной реакции среды крови,

- способствует поддержанию нормальной нервно-мышечной возбудимости,

- уменьшает аллергические реакции организма и т.д.

Это значит, что кальций необходим организму сразу для многих очень важных моментов здоровья:

- для нормального роста (скелет, зубы),

- для регуляции работы сердца,

- для нервной и мышечной систем,

- для процессов кроветворения и свертывания крови

Для лечения многих заболеваний, например, аллергии, лучевой болезни, воспаления легких применяют различные препараты кальция.

Приложение 1 –Рисунок 1

2.3. К чему приводит недостаток кальция в организме человека.

А если у нас дефицит кальция в организме? Тогда начинаются не очень-то приятные изменения:

- Уменьшается свертываемость крови (а это значит, кровь даже из небольшой ранки трудно остановить).

- Появляются мышечные судороги.

- Кости становятся ломкими и плохо срастаются после переломов.

- Волосы становятся тусклыми и ломкими

А в зрелом возрасте может возникнуть заболевание – остеопороз, т.е. снижение плотности костей. Чаще это заболевание проявляется у женщин. Каждая 3- 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.

2.4. Пищевые продукты с высоким содержанием кальция.

Приложение 2 Таблица 1

Приложение 3 Таблица 2

Интересно, сколько кальция требуется человеку в день и в каких продуктах его содержание максимально?

Для дошколят -900 мг, для школьников – 1000-1200, для женщин и мужчин до 60 лет – 800. старше 60 – 1000, для беременных женщин и кормящих мам – до 1400 мг.

Еще нужно помнить, что кальций не усваивается нашим организмом без витамина Д.- Кости не могут усвоить кальций, если не получат достаточного количества витамина Д. Без него организм усваивает только 10% кальция, поступающего в организм, а благодаря витамину Д усваивается 80-90 %.

До недавнего времени считалось, что наилучшими источниками кальция являются молоко и сыр. Но в настоящее время известно, 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:

Эти продукты содержат не только кальций, но и фосфор, а также витамины Д, С, В, которые положительно влияют на процесс усвоения этого элемента.

Из моркови организмом усваивается только 13 процентов кальция. Молоко и молочные продукты (кроме масла) в сочетании с овощами и фруктами являются наиболее усваиваемым источником кальция. Слишком щелочная среда в желудке не способствует всасыванию кальция. В этом отношении хороша умеренно кислая среда. Для ее создания весьма подходят, например, апельсины.

2.5. Продукты, вымывающие кальций из организма человека.

Некоторые каши, содержащие фитин, способствуют связыванию и выведению кальция из организма. В этом плане наихудшей является овсяная каша.

Не способствуют усвоению кальция организмом также тростниковый сахар, какао и шоколад.

Если вы получаете с пищей достаточное количество кальция, но ведете малоподвижный образ жизни, большую часть свободного времени сидите перед компьютером или валяетесь на диване у телевизора, то шансов заработать остеопороз у вас больше, чем у бегающих, прыгающих, скачущих детей.

Регулярно занимайтесь физкультурой. Разумные физические нагрузки способствуют усилению обменных процессов в костях, и тогда кальций полнее усваивается, кости становятся более плотными. Чтобы укрепить кости, нужно выбирать такие физические занятия, при которых вес тела будет нагружать ваши кости. Очень полезны хоть, бег трусцой и танцы, которые стимулируют рост костной ткани, особенно спины и бедер.

И запомните правило:

Физическая нагрузка в любой форме лучше, чем полное ее отсутствие.

2.6. Что еще способствует укреплению костей.

Даже если вы получаете с пищей достаточное количество кальция, но ведете малоподвижный образ жизни, большую часть свободного времени сидите перед компьютером или валяетесь на диване у телевизора, то шансов заработать остеопороз у вас больше, чем у бегающих, прыгающих, скачущих детей.

Регулярно занимайтесь физкультурой. Разумные физические нагрузки способствуют усилению обменных процессов в костях, и тогда кальций полнее усваивается. Чтобы укрепить кости, нужно выбирать такие физические занятия, при которых вес тела будет нагружать ваши кости. Очень полезны хоть, бег трусцой и танцы, которые стимулируют рост костной ткани, особенно спины и бедер.

И запомните правило:

Физическая нагрузка в любой форме лучше, чем полное ее отсутствие.

Читайте также: