Na nutrição, os minerais também são indispensáveis, como proteínas, gorduras, carboidratos e vitaminas.

Os minerais constituem uma porção relativamente significativa do corpo humano (cerca de 3 kg por quarto). Nos ossos apresentam-se na forma de cristais, nos tecidos moles - na forma de solução verdadeira ou coloidal em combinação principalmente com proteínas.

Os minerais desempenham as seguintes funções:

1) Plástico – participar da formação do tecido ósseo (predominam fósforo e cálcio);

2) Enzimáticos - fazem parte de enzimas, cerca de um terço das enzimas contém metal ou são ativadas por metal

3) Participar dos processos metabólicos mais importantes do corpo: água-sal, equilíbrio ácido-base, manter a pressão osmótica nas células;

4) Afeta a imunidade;

5) Participar de processos hematopoiéticos;

6) Afeta a coagulação sanguínea;

Os minerais, dependendo do seu conteúdo no corpo, são divididos em macro e microelementos

PARA macronutrientes incluem: sódio, potássio, cálcio, magnésio, selênio, enxofre, fósforo.

PARA microelementos incluem: ferro, cobre, manganês, zinco, iodo, cromo, cobalto, flúor, molibdênio, níquel, estrôncio, silício, selênio, vanádio.

Em microquantidades estimulam processos bioquímicos, mas em grandes quantidades podem ter efeito tóxico no organismo, portanto o conteúdo de alguns compostos inorgânicos nos produtos alimentícios é regulado por requisitos médicos e biológicos e padrões de qualidade sanitária. O conteúdo usual de minerais em produtos alimentícios está na faixa de 0,5-0,7% da parte comestível. No processo de transformação complexa no corpo humano de produtos ricos em Ca, Mg, Na ou K, compostos alcalinos. Para fontes formador de álcali os elementos incluem: frutas, vegetais, legumes, leite e produtos lácteos.

Outros produtos, como carne, peixe, ovos, pão, cereais, massas, produzem compostos ácidos durante o processo de transformação do corpo humano.

No corpo humano microelementos vêm com água, alimentos de origem animal e vegetal, com menos frequência - com ar inalado e através da pele.

No desenvolvimento de deficiência ou excesso de microelementos no corpo humano, os fatores naturais e industriais e a possibilidade de os microelementos serem absorvidos pelo organismo desempenham um papel importante.

É por isso microelementos divididos nos seguintes grupos:

1) Natural - sua quantidade é determinada pelo conteúdo de microelementos no meio ambiente.

2) Industrial - encontrado principalmente em excesso, o conteúdo se deve a condições nocivas de produção.

3) Iatrogênico– distúrbios que surgem como resultado de erros cometidos por trabalhadores médicos.

4) Endógeno - distúrbios hereditários ou congênitos de digestibilidade ou aumento da capacidade de acumular um ou mais microelementos.

A deficiência ou excesso de quaisquer substâncias minerais na dieta causa distúrbios no metabolismo de proteínas, gorduras, carboidratos, o que leva ao desenvolvimento de uma série de doenças, por exemplo, deficiência de:

Ca causa retardo de crescimento,

Mg – cãibras musculares,

Fe – distúrbio do sistema imunológico,

Zn – danos à pele, retardo de crescimento, puberdade,

Cu – fraqueza arterial, disfunção hepática, anemia secundária,

Mn – infertilidade, deterioração do crescimento esquelético,

Mo – retarda o crescimento de células propensas a cáries,

Co-anemia perniciosa,

Ni – aumento da incidência de depressão, dermatite,

Cr – sintomas de diabetes,

Si – distúrbio de crescimento esquelético,

F – cárie dentária,

J – perturbação da glândula tireóide, desaceleração do metabolismo,

Se – fraqueza do músculo cardíaco.

Os mais deficientes na dieta humana moderna incluem Ca e Fe, e os mais deficientes - Na e F.

As causas dos distúrbios metabólicos de substâncias minerais, mesmo com quantidades suficientes nos alimentos, incluem:

1) Dieta desequilibrada.

2) A utilização de métodos de processamento culinário de produtos alimentícios que causem perda de minerais (por exemplo, descongelar carne, peixe em água quente; retirar decocções de vegetais e frutas)

3) Falta de correção oportuna da composição da dieta quando a necessidade de minerais do corpo muda devido a razões fisiológicas (pessoas que trabalham em temperaturas elevadas têm uma necessidade maior de K, Na, Cl, etc.)

4) Interrupção da absorção de minerais no trato gastrointestinal ou aumento da perda de líquidos (perda de sangue).

Os minerais são componentes inorgânicos dos alimentos que são nutrientes essenciais. 21 elementos minerais são considerados essenciais, mas seu número está em constante crescimento. Supõe-se que o número de elementos minerais essenciais pode chegar a 30.

Todos os elementos minerais são geralmente divididos em macro e microelementos de acordo com um princípio simples, dependendo das quantidades em que são encontrados no corpo e nos alimentos, e das quantidades necessárias para uma pessoa. No total, as substâncias minerais no corpo humano adulto representam cerca de 3,5 kg.

Todas as reações fisiológicas e bioquímicas no corpo ocorrem em um determinado valor estreito de pH do ambiente, ou seja, em uma certa proporção (equilíbrio) de ácidos e álcalis no corpo. As substâncias minerais cloro, enxofre e fósforo formam o potencial ácido dos tecidos, e cálcio, potássio, sódio e magnésio fazem parte dos álcalis. A proporção desses elementos cria um certo equilíbrio ácido-base no sangue e no interior das células.

Os elementos formadores de ácido prevalecem em alimentos ricos em proteínas - carne, peixe, aves, ovos e grãos. Os elementos alcalinos cálcio, potássio, sódio e magnésio predominam em frutas, vegetais e nozes. Apesar do sabor azedo de algumas frutas (por exemplo, frutas cítricas - limões, toranjas), nelas predominam elementos minerais alcalinos.

Apesar das quantidades muito pequenas de microelementos, sua importância para os processos vitais e para a preservação da saúde é grande. Sua deficiência ou excesso leva a graves problemas de saúde. Por exemplo, as consequências da deficiência de iodo, da qual são necessários apenas 100 mcg por dia, podem ser mais perigosas do que a deficiência, por exemplo, de cálcio, que representa 2% do peso corporal de uma pessoa.

Funções dos minerais

Os minerais desempenham uma variedade de funções biológicas e participam de muitas reações fisiológicas e bioquímicas. Além disso, cada elemento mineral possui funções específicas.

FisiológicofunçõesEfontesmineralsubstâncias

O leite contém cálcio formador de álcalis e fósforo formador de ácido e, portanto, não afeta o equilíbrio ácido-base.

Numa dieta humana mista, há uma ligeira preponderância de elementos formadores de ácido, mas o corpo possui mecanismos que mantêm o equilíbrio. O excesso de equivalentes ácidos é excretado como CO 2 pelos pulmões ou como urina levemente ácida pelos rins. Além disso, o sangue contém sistemas tampão, como carbonatos, fosfatos e proteínas, que evitam alterações no pH do sangue. O ácido carbônico neutraliza os álcalis e previne o desenvolvimento de alcalose, ou seja, alcalinização do sangue. Assim, são improváveis ​​perturbações dietéticas no equilíbrio ácido-base.

Os elementos minerais fazem parte de enzimas que catalisam muitas reações bioquímicas, incluindo reações do metabolismo alimentar. Sabe-se, por exemplo, que o zinco catalisa cerca de 100 reações.

A absorção e digestão dos alimentos no intestino ocorrem com a participação de microelementos. A oxidação de carboidratos, gorduras e proteínas e a produção de energia a partir de macronutrientes também ocorrem em reações catalisadas por elementos minerais.

Muitas reações nas quais ocorre a biossíntese de compostos biologicamente ativos também dependem de macro ou microelementos. Além disso, os próprios elementos podem ou não fazer parte destes compostos. Por exemplo, muitos elementos estão envolvidos na biossíntese da hemoglobina, mas apenas o ferro faz parte da hemoglobina.

Os minerais estão incluídos em hormônios, enzimas e outras substâncias biologicamente ativas como componentes essenciais, sem os quais a formação e função dessas substâncias são impossíveis. O hormônio tireoidiano tiroxina é formado quando há ingestão suficiente de iodo no corpo.

Elementos minerais como cálcio e fósforo são os principais componentes dos ossos e dentes, ou seja, servem de material para a formação desses tecidos. O crescimento dos ossos e dentes depende da presença desses elementos. Outros minerais também desempenham um papel importante nos processos de crescimento do corpo infantil, sendo componentes ativos de metaloenzimas envolvidas na obtenção de energia a partir de nutrientes básicos.

Os elementos minerais estão envolvidos na transmissão dos impulsos nervosos ao longo das fibras nervosas e entre as células. Esse processo envolve potássio e sódio, cuja concentração dentro e fora da célula gera um impulso nervoso. O neurotransmissor acetilcolina, cuja liberação nas terminações nervosas é regulada pelo cálcio, está envolvido na transferência de impulsos nervosos entre as células nervosas.

Para o funcionamento normal dos músculos é necessário o cálcio, que está envolvido no processo de contração, bem como o potássio, o sódio e o magnésio, necessários ao processo de relaxamento do músculo contraído.

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1). Eles desempenham o papel de cofatores nas reações enzimáticas. Assim, muitos íons formam complexos com proteínas, incluindo enzimas. Para a plena manifestação de sua atividade catalítica, estes últimos requerem a presença de cofatores minerais - íons potássio, cálcio, sódio, magnésio e ferro. Os íons ferro, cobre e especialmente magnésio são necessários para a ativação de enzimas associadas à transferência e liberação de energia, transporte e ligação de oxigênio.

2). Participam na manutenção da pressão osmótica e do equilíbrio ácido-base (tampões fosfato e bicarbonato).

3). Fornece processos de coagulação sanguínea

4). Criar potencial de membrana e potencial de ação de células excitáveis

5). Os minerais estão incluídos nas estruturas de vários órgãos do corpo. As substâncias inorgânicas podem estar na forma de compostos insolúveis no corpo (por exemplo, no tecido ósseo e cartilaginoso).

6). Participar de reações redox, etc.

Os íons sódio e potássio desempenham um papel importante no metabolismo mineral. Esses cátions determinam o valor do pH, a pressão osmótica e o volume dos fluidos corporais. Participam na formação de potenciais bioelétricos e no transporte de aminoácidos, açúcares e íons através da membrana celular. O sódio constitui 93% de todos os cátions do plasma sanguíneo; sua concentração no plasma sanguíneo é de 135-145 mmol/l. O potássio é principalmente um cátion intracelular no plasma sanguíneo, sua concentração é de 3,3-4,9 mmol/l.

O corpo de uma pessoa saudável pesando cerca de 70 kg contém 150-170 g de sódio. Destes, 25-30% fazem parte dos ossos e não participam diretamente do metabolismo. Cerca de 70% do sódio total no corpo é, na verdade, sódio trocável.

A dieta diária dos residentes de países civilizados contém em média 10-12 g de cloreto de sódio, mas a verdadeira necessidade humana dele é muito menor e se aproxima de 4-7 g. Essa quantidade de cloreto de sódio está contida nos alimentos comuns, o que levanta dúvidas. sobre a necessidade de salga adicional.

A ingestão excessiva de sal de cozinha pode levar ao aumento do volume de fluidos corporais, aumentando a carga sobre o coração e os rins. Nessas condições, o aumento da penetração do sódio, e com ele da água, nos espaços intercelulares dos tecidos das paredes dos vasos sanguíneos contribui para o seu inchaço e espessamento, bem como para o estreitamento da luz dos vasos sanguíneos.

A constância do conteúdo de íons sódio e potássio no plasma sanguíneo é mantida principalmente pelos rins. Com a diminuição da concentração de sódio e o aumento do potássio, a reabsorção de sódio aumenta e a reabsorção de potássio diminui, e a secreção de potássio nos túbulos renais aumenta sob a influência da aldosterona mineralocorticóide do córtex adrenal.

O corpo de uma pessoa saudável com peso de 70 kg contém 45-35 mmol/kg de potássio. Destes, apenas 50-60 mmol estão no espaço extracelular e o restante do potássio está concentrado nas células. Assim, o potássio é o principal cátion intracelular. Com a idade, o conteúdo total de potássio no corpo diminui.

A ingestão diária de potássio é de 60-100 mmol; Quase a mesma quantidade é excretada pelos rins e apenas uma pequena (2%) é excretada nas fezes.

O papel fisiológico do potássio é a sua participação em todos os tipos de metabolismo, na síntese de ATP e portanto afeta a contratilidade. Sua deficiência causa atonia dos músculos esqueléticos, um excesso moderado causa aumento do tônus ​​​​e um teor muito alto paralisa a fibra muscular. O potássio causa vasodilatação. Também está envolvido na síntese da acetilcolina, na destruição da colinesterase e, portanto, afeta a transmissão sináptica da excitação. Juntamente com outros íons, fornece à célula a capacidade de excitar.

O cloro é o segundo ânion extracelular depois do sódio. A sua concentração no líquido extracelular e no plasma é de 103-110 mmol/l. O conteúdo total de cloro no corpo é de cerca de 30 mmol/kg. Uma quantidade significativa de cloro foi encontrada apenas nas células da mucosa gástrica. É esta a reserva para a síntese do ácido clorídrico no suco gástrico, combinando-se com os íons hidrogênio, que são extraídos do sangue pelas células da mucosa e removidos para a luz do estômago.

Os níveis plasmáticos normais de cálcio são 2,1-2,6 mmol/l. Destes, 50% estão associados às proteínas plasmáticas (principalmente albumina), 10% fazem parte de complexos solúveis, 40% estão na forma ionizada livre, o que é de maior interesse do ponto de vista clínico.

Apenas os íons Ca 2+ livres são fisiologicamente ativos, portanto a regulação do metabolismo visa manter uma concentração plasmática constante não do cálcio total, mas apenas de sua fração fisiologicamente ativa.

Os íons cálcio ligados aos íons fósforo têm a maior atividade funcional. O cálcio participa ativamente dos processos de excitação, transmissão sináptica, contração muscular, atividade cardíaca, participa da fosforilação oxidativa de carboidratos e gorduras, da coagulação sanguínea, afeta a permeabilidade das membranas celulares e forma a base estrutural do esqueleto ósseo . Uma porção significativa do cálcio intracelular está localizada no retículo endoplasmático (tanques T).

O principal papel na regulação do equilíbrio entre o cálcio plasmático e o cálcio ósseo pertence ao hormônio das glândulas paratireóides (paratirina).

Quando são consumidos alimentos contendo quantidades significativas de cálcio, a maior parte dele é excretada pelo intestino como resultado da precipitação no ambiente intestinal principal na forma de compostos insolúveis.

O fósforo entra no corpo principalmente com laticínios, carnes, peixes e legumes. A sua concentração no soro sanguíneo é de 0,81-1,45 mmol/l. A necessidade diária de fósforo é de aproximadamente 1,2 g, em mulheres grávidas e lactantes - até 1,6-1,8 g. O fósforo é um ânion do fluido intracelular, compostos de alta energia, coenzimas da respiração dos tecidos e da glicólise. Os fosfatos de cálcio insolúveis constituem o principal componente mineral dos ossos, conferindo-lhes força e dureza. Os sais do ácido fosfórico e seus ésteres são componentes de sistemas tampão para manter o estado ácido-base dos tecidos.

O ferro é necessário para o transporte de oxigênio e para reações oxidativas, pois faz parte da hemoglobina e dos citocromos mitocondriais. A sua concentração no sangue em combinação com a proteína transportadora transferrina é normalmente de 1,0-1,5 mg/l. A necessidade diária de ferro para homens é de 10 mg para mulheres em idade fértil, devido à perda de sangue menstrual esse valor é bem maior e se aproxima de 18 mg. Para gestantes e lactantes, devido às necessidades do organismo da criança, esse parâmetro se aproxima de 33 e 38 mg, respectivamente. O ferro é encontrado na carne, fígado, legumes, trigo sarraceno e cereais de milho. A ingestão insuficiente de ferro no organismo é comum. Assim, 10-30% das mulheres em idade fértil apresentam anemia ferropriva.

O iodo é o único oligoelemento conhecido envolvido na construção de moléculas hormonais. As fontes de iodo são plantas marinhas e peixes marinhos, carnes e laticínios. A concentração de iodo no plasma sanguíneo é de 10-15 mcg/l. A necessidade diária é de 100-150 mcg, para mulheres grávidas e lactantes - 180-200 mcg. Até 90% do iodo orgânico que circula no sangue vem da tiroxina e da triiodotironina. A ingestão insuficiente de iodo no organismo pode causar disfunção da glândula tireóide.

O flúor protege os dentes da cárie. A necessidade diária de flúor é de 0,5-1,0 mg. Ele entra no corpo com água potável, peixe, nozes, fígado, carne e produtos de aveia. Acredita-se que bloqueie microelementos necessários para a ativação de enzimas bacterianas. O flúor estimula a hematopoiese, as reações imunológicas e previne o desenvolvimento da osteoporose senil.

O magnésio é um cátion intracelular (Mg 2+), contido no corpo em uma quantidade de 30 mmol/kg de peso corporal. A concentração de magnésio no plasma sanguíneo é de 0,65-1,10 mmol/l. A necessidade diária é de cerca de 0,4 g. O magnésio é um catalisador para muitos processos intracelulares, especialmente aqueles relacionados ao metabolismo dos carboidratos. Reduz a excitabilidade do sistema nervoso e a atividade contrátil dos músculos esqueléticos, ajuda a dilatar os vasos sanguíneos, reduzir a frequência cardíaca e diminuir a pressão arterial.

Os íons inorgânicos, ou minerais, desempenham as seguintes funções no corpo:

1. Função bioelétrica. Esta função está associada à ocorrência de uma diferença de potencial nas membranas celulares. O gradiente de concentração iônica em ambos os lados da membrana cria um potencial de cerca de 60-80 mV em células diferentes. O lado interno da membrana celular está carregado negativamente em relação ao externo. Quanto maior o potencial elétrico da membrana, maior o conteúdo de proteína e sua ionização (carga negativa) dentro da célula e a concentração de cátions fora da célula (a difusão dos íons Na + e K + através da membrana para dentro da célula é difícil ). Esta função dos íons inorgânicos é usada para regular as funções de células especialmente excitáveis ​​​​(nervosas, musculares) e para conduzir impulsos nervosos.

2. Função osmótica usado para regular a pressão osmótica. Uma célula viva obedece à lei da isosmopolaridade: em todos os ambientes do corpo, entre os quais há livre troca de água, é estabelecida a mesma pressão osmótica. Se o número de íons em um determinado meio aumenta, a água corre atrás deles até que um novo equilíbrio e um novo nível de pressão osmótica sejam estabelecidos.

3. Função estrutural devido às propriedades complexantes dos metais. Os íons metálicos interagem com grupos aniônicos de proteínas, ácidos nucléicos e outras macromoléculas e assim garantem, junto com outros fatores, a manutenção de certas conformações dessas moléculas. Uma vez que a atividade biológica dos biopolímeros depende das suas conformações, a implementação normal das suas funções pelas proteínas, a implementação desimpedida da informação contida nos ácidos nucleicos, a formação de complexos supramoleculares, a formação de estruturas subcelulares e outros processos são impensáveis ​​​​sem a participação de cátions e ânions.

4. Função reguladoraé que os íons metálicos são ativadores enzimáticos e, portanto, regulam a taxa de transformações químicas na célula. Este é um efeito regulador direto dos cátions. Indiretamente, os íons metálicos são frequentemente necessários para a ação de outro regulador, por exemplo, um hormônio. Vamos dar alguns exemplos. A formação da forma ativa da insulina é impossível sem os íons zinco. A estrutura terciária do RNA é amplamente determinada pela força iônica da solução, e cátions como Cr 2+, Ni 2+, Fe 2+, Zn 2+, Mn 2+ e outros estão diretamente envolvidos na formação do helicoidal estrutura dos ácidos nucléicos. A concentração de íons Mg 2+ afeta a formação de uma estrutura supramolecular como os ribossomos.

5. Função de transporte manifesta-se na participação de certos metais (como parte de metaloproteínas) na transferência de elétrons ou moléculas simples. Por exemplo, os cátions de ferro e cobre fazem parte dos citocromos, que são transportadores de elétrons na cadeia respiratória, e o ferro na hemoglobina se liga ao oxigênio e participa de sua transferência.

6. Função energética associado ao uso de ânions fosfato na formação de ATP e ADP (o ATP é o principal transportador de energia nos organismos vivos).

7. Função mecânica. Por exemplo, o cátion Ca +2 e o ânion fosfato fazem parte da hidroxilapatita e do fosfato de cálcio dos ossos e determinam sua resistência mecânica.

8. Função sintética. Muitos íons inorgânicos são usados ​​na síntese de moléculas complexas. Por exemplo, os íons iodo I¯ estão envolvidos na síntese de iodotironinas nas células da tireoide; ânion (SO 4) 2- - na síntese de compostos éster-enxofre (durante a neutralização de álcoois e ácidos orgânicos nocivos no corpo). O selênio é importante no mecanismo de proteção contra os efeitos tóxicos do peróxido. Forma a selenocisteína, um análogo da cisteína, na qual os átomos de selênio substituem os átomos de enxofre. A selenocisteína é um componente da enzima glutationa peroxidase, que catalisa a redução do peróxido de hidrogênio com a glutationa (tripeptídeo - γ-glutamil-cisteinilglicina)

É importante notar que, dentro de certos limites, é possível a intercambialidade de alguns íons. Se houver deficiência de um íon metálico, ele pode ser substituído por outro íon metálico semelhante em propriedades físico-químicas e raio iônico. Por exemplo, o íon sódio é substituído por um íon lítio; íon cálcio - íon estrôncio; íon molibdênio - íon vanádio; íon de ferro - íon cobalto; às vezes íons de magnésio - íons manganês.

Pelo fato dos minerais ativarem a ação das enzimas, eles afetam todos os aspectos do metabolismo. Consideremos como o metabolismo dos ácidos nucléicos, proteínas, carboidratos e lipídios depende da presença de certos íons inorgânicos.