Кальций и магний

Основная масса поступающих в организм солей кальция и магния используется для построения костной ткани. Около 99% кальция и 70% всего магния находится в животном организме в виде фосфатов и карбонатов в костной и зубной тканях с общей формулой СаСО₃*nСа₃ (РО₄)₂ типа апатитов.

В значительно меньшем количестве в костной ткани присут­ствует двойная соль с фтористым кальцием: CaF₂*Са₃(РО₄)₂ . В небольших количествах в костях также содержатся соля натрия, калия и некоторых микроэлементов. Особенно интенсив­но происходит новообразование костной ткани у молодого расту­щего организма, когда почти весь кальций, поступающий с кормами, используется организмом для построения костной ткани. С прекращением роста во взрослом организме постоянно про­исходит обновление костной ткани за счет поступления с кор­мами кальция и выведения кальция костной ткани из организма. Это установлено в опытах с применением Са⁴⁵. Непосредственное участие в регуляции поступления кальция в костную ткань при­нимает витамин D.

Кальций и магний входят также в состав крови и других тканей как в форме ионов, так и в связанном с белками состоянии. Общее количество кальция в плазме крови в норме колеблется в пределах 9—12 мг%. Около 60% этого количества находится в свободном состоянии, в то время как 40% связано сывороточным альбумином и находится в недиализируемой форме. В эритроцитах кальций отсутствует. Введение в кровь животных боль­ших количеств солей магния вызывает тормозящее действие на функцию нервной системы и сои. Устраняются эти явления путем введения в кровь солей кальция. Присутствие кальция в крови необходимо также для ее нормального свертывания. Кальций понижает возбудимость нервной системы, уменьшает способ­ность тканевых белков связывать воду, понижает клеточную проницаемость.

Концентрация иоиов кальция в крови регулируется гормоном паращитовидных желез — паратгормоном и центральной нервной системой. При оперативном удалении паращитовидных желез уровень кальция в крови резко падает. Это приводит к возбуж­дению центральной нервной системы, к конвульсивным сокраще­ниям мышц, и организм погибает в тетанических судорогах.

Магний необходим для действия некоторых ферментов. Из­вестно значение ионов магния для процессов гликолиза и бро­жения. Этим объясняется его значительное содержание в мышеч­ной ткани — 21 мг% по сравнению с 7 мг% кальция. Магний входит в состав хлорофилла. Кальций должен вводиться в организм в определенном соотно­шении с фосфором; выводится из организма 65—76% с калом в виде фосфорнокислых и углекислых солей и только 25—35% с мочой в виде хлористой соли кальция.

Главным органом регуляции концентрации магния являются почки. Регуляцию обменов фосфора и кальция осуществляют паращитовидные, щитовидные железы через секретируемые ими гормоны; кальцитонин, паратгормон, а так же витамин D₃ и кальцитриол.

Железо

Железо содержится в тканях почти всех животных и расти­тельных организмов. Большая часть его находится обычно в фор­ме органических соединений. Около 60—70% железа входит в состав порфириновых производных, участвующих в транспорте кислорода, или в тканевом дыхании. У человека и большинства животных дыхательным пигментом крови, переносящим кислород, является гемоглобин, который содержит от 0,34 до 0,47% железа; в мышцах —миоглобин; окислительные ферменты, обес­печивающие клеточное дыхание, — каталаза, пероксидаза, цитохромы. В плазме крови ионы железа Fe²⁺ легко соединяются с β-глобулинами. Чаще всего железо образует комплексные соеди­нения с белком, которые называются ферритинами. Железо в них составляет 22%. В животном организме органические соеди­нения железа накапливаются в печени и селезенке. Большое ко­личество железа содержится также в костном мозгу и сердечной мышце. Железо поступает в организм с кормами и питьевой во­дой. Слизистая кишечника контролирует поступление железа из корма. В процессе всасывания железа из кишечника большую роль играет ферритин слизистой оболочки. При интенсивном введении в пищеварительный тракт соединений железа для его связывания ферритина оказывается недостаточно, и поэтому не происходит всасывания избыточных количеств железа. Таким образом слизистая оболочка кишечника регулирует его всасыва­ние. Это очень важно, так как животный организм не обладает достаточной способностью удалять избыток железа.

В организме происходит постоянный обмен железа. Плазмой крови оно доставляется костному мозгу, где идет на построение гемоглобина. Последний включается в эритроциты, которые по­ступают в кровь. Гемоглобин выполняет функции переносчика кислорода и не участвует в общем обмене. Средняя продолжи­тельность жизни эритроцитов 120 дней. Разрушаются эритроци­ты в селезенке. Освобожденное железо идет на образование ферритина, который откладывается в печени. Из этих резервов железо поступает в кровь и вновь используется в костном мозгу на построение гемоглобина, а в других тканях —на образование миоглобина и порфириновых ферментов тканевого дыхания. Ос­новная масса избыточного железа выделяется из организма сли­зистой толстого "кишечника и выводится с калом, и только нич­тожные количества —

с мочой. Недостаток железа в кормах при­водит к снижению содержания гемоглобина в крови (анемия). Анемия развивается также при больших потерях крови (гемор­рагическая анемия), при недостатке меди, витамина B₁₂ и других веществ, принимающих участие в синтезе гемоглобина (пернициозная анемия), при различного рода инфекциях.

В молоке животных содержится недостаточное количество железа. Новорожденные млекопитающих животных рождаются с запасом железа в организме. Это делает их независимыми в те­чение известного промежутка времени от наличия железа в мо­локе.

В тканях растений, куда железо поступает из почвы, оно спо­собствует образованию хлорофилла, хотя само непосредственно не входит в состав этого вещества. При недостаточном поступ­лении железа рост растений замедляется.

Фосфор

Фосфор широко распространен в органическом мире. Ни один из элементов не дает такого многообразия соединений, как фос­фор. Поступает в животный организм фосфор в виде солей орто-фосфорной кислоты или ее эфиров. Основная масса фосфора вместе с кальцием входит в состав костной ткани. Остальная, значительно меньшая, часть фосфора входит в состав других тка­ней и жидкостей организма. Незначительная часть фосфора представлена в виде солей ортофосфорной кислоты. В крови, на­пример, количество неорганического фосфора составляет 3,2— 4,3 мг%, являясь составной частью буферов. Большая часть-фосфора входит в состав разнообразных органических соедине­ний: белков, нуклеиновых кислот, сложных липидов, многих ко-ферментов, эфиро-фосфатных соединений сахаров, глицеринового альдегида и др.

Фосфорная кислота образует полифосфаты с макроэргическими связями, принимая непосредственное участие в транспорте и сохранении энергии в процессах тканевого обмена — это АТФ, АДФ, креатинфосфорная кислота и др. Энергия макроэргических связей используется в организме для самых разнообразных син­тезов органических соединений (синтез мочевины, пептидных связей белковых молекул, фосфорных эфиров, при реакциях ацетилирования, метилирования и т. д.). Энергия макроэргических связей аденозинтрифосфорной кислоты используется в мышцах при их работе.

Как показали исследования с введением в животный организм меченого фосфора (Р³²), фосфор костной ткани интенсивно обменивается, участвуя в общем обмене фосфорных соединений: активно происходит обмен фосфорных соединений в активно функционирующих органах — мозге, печени, мышцах. Радиоак­тивный фосфор появляется в составе органических соединений и в первую очередь в составе аденозинтрифосфорной кислоты. Макроэргические связи при их разрыве освобождают 12000— 13 000 калорий на 1 моль.

Фосфор поступает в животный организм в виде солей орто-фосфорной кислоты органических фосфорных соединений. Последние в значительной степени расщепляются в кишечнике с освобождением неорганического фосфата. Всасываются в ки­шечнике преимущественно неорганические фосфаты. Поступая в кровь, они являются источником для образования различных органических соединений тканей. Из организма соли фосфорной кислоты выделяются почками с мочой и через стенку толстого кишечника. Это зависит от вида корма.

Регуляция обмена фосфора аналогична обмену кальция с тем различием, что паратгормон, повышающий содержание кальция в плазме крови, снижает содержание фосфатов, повышая их экскрецию почками.

Хлор

Из галоидов в животном организме в сравнительно больших количествах находится только хлор, преимущественно в виде анионов солей натрия, калия, кальция, магния и марганца. Это основной анион жидкостей организма. Иону хлора вместе с иона­ми натрия и калия принадлежит значительная роль в создании осмотического давления плазмы крови и других биологических жидкостей. В сыворотке крови в норме содержится 340—370 мг% хлоридов. Хлор в виде соляной кислоты в значительных количест­вах содержится в желудочном соке. Ион хлора активирует фер­мент слюны - птиалин и играет существенную роль в поддержа­нии кислотно-щелочного равновесия в организме.

Сера

В организме животных и растений сера находится преиму­щественно в восстановленной форме, в составе серусодержащих аминокислот — цисгеина, цистина и метионина, трипептида глутатиона, кофермента ацилирования, витамина B₁ — аневрина. Богаты серой кератины, которые входят в состав волос, шерсти, рогов, ногтей, копыт и других образований эпидермиса. В окис­ленном состоянии в виде серной кислоты сера находится в мукополисахаридах, которые входят в состав соединительной ткани, хрящей (хондроитинсерная кислота), многих слизей (мукоитин-серная кислота) и некоторых биологически активных веществ, как гепарин, в таурине и эфиросерных соединениях. Последние образуются в печени как продукты обезвреживания ряда ядови­тых веществ (индикан и др.). Сульфгидрильные группы в орга­низме легко окисляются до сульфатов. В слюне сера находится в составе соли - роданистого калия. Выделяется из организма сера обычно с сульфатами или сернокислыми эфирами.