Роль фосфора в организме человека. Источники и нормы

Всем с детства знаком фосфор, из-за его свойства светится в темноте (фосфорную краску использовали для росписи елочных игрушек или маскарадных масок), но не каждый знает, что в переводе с греческого слово фосфор буквально и значит светящийся (несущий свет). Жаль, но белый фосфор, как наиболее активный химически, самый токсичный для человека, а красный наиболее известный как зажигательный элемент при производстве спичек. Но при этом фосфор является нужным и полезным для организма любого человека макроэлементом.

Большая часть фосфора, который находится в организме человека (около 90%), сосредоточена в костях и зубах. Роль фосфора в организме человека немаловажна, так как крепкие зубы – признак здоровья. Основу твердого вещества кости составляют фосфор и кальций. 70% фосфора, который сосредоточен в костях, находится в виде фосфата кальция – труднорастворимого соединения, а меньшая его часть (30%) представлена в виде различных растворимых соединений. Фосфор влияет на активное всасывание кальция в кишечнике. В пище растительного происхождения фосфора может быть много, но он усваивается в весьма незначительном количестве, основной источник пополнения запасов фосфора в организме — рыба и мясо. Часть фосфора находится в крови, тканях мозга и мышцах, причем 99% этой остальной части фосфора в организме человека находится внутри клеток, и только 1% его сосредоточен во внеклеточной жидкости. Клинические исследования анализа крови не позволяют судить об общем содержании его в организме, хотя отклонения от нормы в ту или иную сторону говорят о нарушении обмена фосфора. Например, низкое содержание фосфата в крови, может вызвать болезнь гипофосфатемию.

В среднем в организме взрослого человека содержится примерно около 670 г фосфора, или если судить относительно общего веса тела – 1% массы тела. Витамин D, паратгормон и кальцитонин регулируют уровень фосфора в организме. Нормальному усвоению и функционированию фосфора способствует кальций и витамин D, притом оптимальное соотношение кальция к фосфору должно быть 2 к 1. Большое содержание таких элементов как алюминий, железо, магний отрицательно сказывается на усвоении фосфора. В кровеносной системе организма фосфор находится в виде соединений неорганических фосфатов с органическими фосфорными эфирами и свободными нуклеотидами с фосфолипидами.

Ортофосфаты неорганического фосфора, находящиеся в плазме крови, частично распределяются в тканевой жидкости, а также расположены в запасах систем плазмы и обеспечивают процесс продвижения энергии между всеми клетками организма. В процессе окостенения костной структуры фосфор обеспечивает правильное распределение кальция.

Недостаток фосфора в организме человека

Недостаток фосфора в организме человека — гипофосфатемия может возникнуть не только из-за неправильно сбалансированной пищи, но из-за различных сопутствующих заболеваний (нехватка фосфора бывает, к примеру, при почечной недостаточности, алкоголизме). Снижение функций щитовидной железы, нарушение функции почек, прием в течение долгого времени лекарств, с большим количеством антацидов и гидроксидов алюминия, алкогольная интоксикация могут привести к гипосфатемии. Эта болезнь характеризуется слабостью в мышцах, мышечных болях, кровоизлияниях в кожу, различными изменениями в костной ткани, приводящими к хрупкости и переломам костей. Недостаток фосфора часто наблюдается у людей с вегетарианским уклоном в питании (отказ от мяса, птицы, рыбы и молочных продуктов). Нехватка фосфора в организме остро отражается на самочувствии, тормозится умственная активность.

Избыток фосфора в организме человека

Избыток фосфора в организме человека – гиперфосфатемия может возникнуть из-за употребления еды бедной на содержание кальция и большим количеством витамина D. Также сопутствующие заболевания такие как почечная недостаточность и нарушение функции щитовидной железы могут стать причиной избытка фосфора в организме. Как правило избыток фосфора проявляет себя лишь тогда, когда дают знать о себе судороги, связанные с дефицитом кальция. При избытке фосфора больным рекомендуется употреблять пищу растительного происхождения с низким содержанием фосфора и заняться лечением сопутствующего заболевания. Частое употребление разных газированных напитков, консервированных продуктов и белковая еда также может стать причиной гиперфосфатемии.

В каких продуктах содержится фосфор?

Основными источниками фосфора для организма человека являются мясо, рыба, морепродукты, молоко и молочные продукты. Наибольшее содержание фосфора в говяжьей печени,
индюшачьем мясе, миндале, молоке, брокколи. Фосфор, содержащийся в пище растительного происхождения организмом человека усваивается плохо. В печени человека откладывается про запас, усвоенный из желудка фосфор. Откладывается он в виде минеральных солей и часть этих солей поступает в кровь, а другая часть его соединяется с ненужными организму элементами и выводится из организма. Организм взрослого здорового человека в сутки должен получать фосфор в количестве около 1200 мг.

Биохимия - раздел биологии, изучающий химический состав как отдельных клеток, так и всего организма в целом. Известно, что почти 98 % клеточного содержимого включают атомы кислорода, углерода, азота и водорода. Эти химические элементы называются органогенными. 1,8 % приходится на калий, натрий, магний, хлор, фосфор. В организме человека они входят в состав минеральных солей и имеют вид простых или сложных ионов, обеспечивая нормальное протекание реакций обмена веществ. Например, важнейшие соединения клетки, отвечающие за передачу наследственных признаков - нуклеиновые кислоты, - содержат анионы кислотных остатков ортофосфорной кислоты.

В молекулы АТФ, от которых зависит также входят фосфорсодержащие ионы. В данной статье мы приведем примеры, подтверждающие важную роль фосфора в организме человека и его влияние на обмен веществ.

Ковалентные полярные связи и их значение

В основе строения органических веществ, составляющих живую материю, лежит способность их молекул образовывать определенный тип химической связи. Она называется ковалентной полярной и, возникая между атомами неметаллов, обуславливает основные химические характеристики соединений. Биохимия, изучая состав молекул веществ, входящих в клетки растений, грибов, животных, установила их химический состав. Оказалось, что, кроме азота, углерода, кислорода, в них входит и фосфор. В организме человека он не встречается в свободном состоянии, так как является высокотоксичным веществом. Поэтому в живых системах элемент имеет форму анионов мета-, орто- или пирофосфорной кислоты, которые имеют способность к образованию связей с катионами металлов. В каких же веществах клетки они могут встречаться?

Фосфор в составе сложных органических молекул

Белки гормоны, витамины и липиды образуют с фосфорсодержащими сложными ионами комплексные соединения. В организме человека присутствуют сложные соединения - фосфолипиды и фосфопротеиды, входящие в состав молекул биологически активных веществ - ферментов и стероидов. Ковалентные полярные связи в нуклеотидах ДНК и РНК обеспечивают образование фосфодиэфирных связей в цепях нуклеиновых кислот. Для чего нужен фосфор в организме человека и каковы его функции в обмене веществ? Сначала рассмотрим этот вопрос на клеточном уровне организации.

Место фосфора в элементном составе клетки

По содержанию в цитоплазме и органеллах (0,2-1 %), неметалл находится на четвертом месте после органогенных элементов. Наиболее насыщены соединениями фосфора клетки опорно-двигательной системы - остеоциты, вещество зубной ткани - дентин. Велико их содержание в нейронах и нейроглии, из которых состоит нервная система. Атомы фосфора содержатся в мембранных протеинах, нуклеиновых кислотах и энергоемких веществах - аденозинтрифосфорной кислоте АТФ и в восстановленной форме никотинамиддинуклеотидфосфата - НАДФ×Н 2 . Как видим, в организме человека фосфор содержится во всех жизненно значимых структурах: клетках, тканях, физиологических системах.

Известно, что уровень гомеостаза клетки, являющейся открытой биологической системой, зависит от концентрации различных ионов в гиалоплазме и межклеточной жидкости. Какова же функция фосфора в поддержании постоянства внутренней среды организма человека?

Буферная система

Благодаря свойству полупроницаемости через наружную мембрану в клетку постоянно поступают различные вещества, высокая концентрация которых может отрицательно сказаться на ее жизнедеятельности. Чтобы нейтрализовать избыток токсичных ионов, цитоплазма, вместе с катионами натрия, калия, кальция, содержит кислотные остатки карбонатной, сульфитной и фосфорной кислот. Они способны вступать в реакции с избытком ионов, попавших в клетку, и контролировать постоянство внутриклеточного содержимого. Буферная система, кроме ионов слабых кислот, обязательно включает анионы НРО 4 2- и Н 2 РО 4 - , содержащие фосфор. В организме человека он в составе буферной системы обеспечивает физиологически нормальное протекание реакций обмена веществ на клеточном уровне.

Окислительное фосфорилирование

Расщепление органических соединений в клетке носит название аэробного дыхания. Место его проведения - митохондрии. На внутренних складках - кристах органелл - расположены комплексы ферментов. Например, система АТФ-аза содержит молекулы- переносчики электронов. Благодаря реакциям, катализируемым с помощью ферментов, из АДФ и свободных молекул фосфорной кислоты синтезируется АТФ - универсальное энергетическое вещество клеток, расходуемое на их размножение, рост, движение. Его образование можно представить в виде упрощенной схемы реакции: АДФ + Ф = АТФ. Затем молекулы аденозинтрифосфорной кислоты аккумулируются в цитоплазме. Они служат источником энергии для совершения механической работы, например, в мышечной системе и в реакциях пластического обмена. Следовательно, фосфор в организме человека играет ведущую роль в процессах обмена энергии.

Фосфодиэфирные связи молекул наследственности

Высокое содержание атомарного фосфора регистрируется в клеточном ядре, так как элемент входит в состав нуклеиновых кислот. Открытые еще в 19 веке швейцарским ученым Ф. Мишером, они представляют собой биополимеры и состоят из мономеров - нуклеотидов. Фосфор присутствует как в самих пуриновых и пиримидиновых основаниях, так и в связях, формирующих цепи РНК и суперспираль нуклеиновых кислот способны образовывать полимерные структуры благодаря возникновению ковалентных связей между пентозой и остатками фосфорной кислоты рядом лежащих нуклеотидов. Они называются фосфодиэфирными. Деструкция молекул ДНК и РНК, возникающая в клетках человека под воздействием жесткого гамма-излучения или вследствие отравления токсичными веществами, происходит по причине разрыва фосфодиэфирных связей. Она приводит клетки к гибели.

Биологические мембраны

Структуры, ограничивающие внутреннее содержимое клетки, также имеют в своем составе фосфор. В организме человека до 40 % сухой массы тела приходится на соединения, содержащие фосфолипиды и фосфопротеиды. Они являются главными компонентами мембранного слоя, в котором присутствуют еще и такие вещества, как белки и углеводы. Высокое содержание фосфора характерно для оболочек нейроцитов и их отростков - дендритов и аксона. Фосфолипиды придают мембранам пластичности, а благодаря наличию молекул холестерина еще и прочности. Они также играют роль вторичных посредников - сигнальных молекул, являющихся активаторами эффекторных белков, участвующих в проведении нервного импульса.

Паращитовидные железы и их роль в обмене фосфора

Похожие на горошины, лежащие на обеих долях щитовидной железы и имеющие вес по 0,5-0,8 г каждая, секретируют паратгормон. Он регулирует обмен таких элементов, как кальций и фосфор, в организме человека. Функции их заключаются в воздействии на остеоциты и остеобласты - клетки костной системы, которые под влиянием гормона начинают выделять соли фосфорной кислоты во внеклеточную жидкость. При гиперфункции паращитовидных желез кости человека теряют прочность, размягчаются и разрушаются, содержание фосфора в них резко падает. В это время повышается риск переломов позвоночника, костей таза и бедра, угрожающих жизни больного. Одновременно возрастает количество кальция. Это приводит к гиперкальциемии с симптомами поражения периферических нервов и падения тонуса скелетных мышц. Паратгормон действует и на почки, уменьшая реабсорбцию солей фосфора из первичной мочи. Повышение содержания фосфатов в тканях почек служит причиной гиперфосфатурии и образования камней.

Минеральный состав костной ткани

Твердость, прочность и эластичность опорной системы зависит от химического состава клеток костной ткани. Остеоциты содержат как органические соединения, например белок оссеин, так и неорганические вещества, содержащие фосфорнокислые соли кальция и магния. С возрастом у человека количество минеральных компонентов, таких как гидроксилапатиты, в остеоцитах и остеобластах возрастает. Аномальная минерализация костной ткани, накопление солей кальция и избыток фосфора в организме человека приводят к потере эластичности и прочности всех отделов скелета, поэтому пожилые люди чаще подвергаются опасности травм и переломов.

Превращение соединений фосфора в организме человека

Самая крупная пищеварительная железа в организме человека - печень - играет ведущую роль в реакциях обмена и витамин Д также влияют на эти процессы. Суточная потребность элемента для взрослых составляет 1,0-2, 0 грамма, для детей и подростков - до 2,5 г. Фосфор в виде легко усваиваемых солей, а также в комплексах с белками и углеводами поступает в человеческий организм с пищей.

Насыщены им семена подсолнечника, тыквы, конопли. В продуктах животного происхождения фосфора много в куриной печени, говядине, твердых сортах сыра, рыбе. Избыток фосфора в организме может возникнуть вследствие нарушения реабсорбционной функции почек, неправильного применения витаминов, недостатка кальция в продуктах питания. Негативное влияние фосфора на организм человека проявляется прежде всего в поражении сердечно-сосудистой системы, почек и костного аппарата и может свидетельствовать о серьезных нарушениях обмена веществ.

Фосфор входит в состав всех тканей организма человека, особенно мозга и мышц, участвует в обмене веществ всех видов, способствует нормальному функционированию сердечной мышцы и нервной системы.

Основные функции фосфора в организме

Основная его масса в виде фосфата кальция, содержится в костной ткани, остальная в жидкостях и мягких тканях. Более интенсивный обмен фосфорных соединений происходит в мышцах.

• Участвует в регуляции нервной системы;
• Укрепляет костную ткань, дёсны, зубы;
• Уменьшает ощущения боли при артритах;
• Активирует действие витаминов;
• Регулирует кислотно-щелочной баланс;
• Способствует делению клеток;
• Является источником энергии;
• Важен для нормальной деятельности сердца;
• Нормализует обмен веществ;
• Способствует восстановлению и росту организма;
• Участвует в функционировании почек.

Фосфор содержится в тканях человека и пищевых продуктах в виде органических соединений и фосфорной кислоты. Он входит во все части зелёных растений, но больше всего его в семенах и плодах. Продукты, содержащие фосфор являются необходимыми в рационе человека.

В каких продуктах содержится фосфор

Человек всю норму фосфора получает из своего питания, поэтому он должен, контролировать потребление этого микроэлемента. Данный элемент обладает свойством накопления, средняя его масса в организме составляет около 600 гр. Полноценное питание способствует восполнению его нормы. Поэтому, следует знать в каких продуктах, содержится фосфор.

Растительные источники фосфора

• Злаки – рис, пшено, овсянка, овёс, ржаная мука, гречиха зелёная, рожь, попкорн, сорго;
• Бобовые – соя, фасоль всех видов, чечевица, садовый боб, горох;
• Овощи – помидоры, чеснок, артишок, топинамбур, пастернак, картофель печёный, брокколи, щавель, брюссельская капуста, шпинат, лук-шалот и батун, батат печёный, спаржа, фенхель, мангольд;
• Фрукты – авокадо, киви, гранат, маракуя, кивано;
• Ягоды – смородина чёрная, шелковица, малина, бузина;
• Орехи – бразильский, кедровый, фисташки, миндаль, арахис, грецкий, лесной, кокос;
• Семена – тыквы, подсолнечника, мака, кунжут, лён, кешь;
• Сухофрукты – изюм, яблоко, банан, груша, абрикос, чернослив, инжир, финики;
• Травы и специи – молотые семена горчицы, тмина, сельдерея, фенхеля, кориандра, сушеный укроп, петрушка, паприка, эстрагон, майоран;
• Грибы – сморчок, шиитаке, шампиньоны, вешенка, опята, лисички, грифола;
• Водоросли – вакамэ, спирулина, ирландский мох.

Животные источники фосфора

• Мясные продукты – кура, говядина;
• Субпродукты – говяжья печень;
• Рыба – камбала, сардина, тунец, скумбрия, осетр, ставрида, мойва, минтай, корюшка;
• Морепродукты – краб, кальмар, креветка;
• Молочные продукты – творог, брынза, сыр плавленый, молоко;
• Яичный желток.

Организм ребёнка из молока усваивает его до 90%. Из мяса, морепродуктов и рыбы усваивается 70%. Не более 20 % этого элемента организм усваивает из растительной пищи.

Суточные нормы фосфора

Для взрослого человека ежедневная норма фосфора составляет около 1000 -1500 мг поступающего вместе с содержащими его продуктами. Для людей, у которых развивается остеопороз, кто страдает пародонтозом, кариесом зубов, а также занят тяжёлым физическим трудом, потребность в фосфоре несколько увеличивается. В этом случае принимать его следует в лекарственных препаратах. Только перед этим необходимо сдать анализы и проконсультироваться с врачом.

Суточная норма фосфора для детей

• 0-1 мес. – 120 мг;
• 1-6 мес. – 400 мг;
• 7-12 мес. – 500 мг;
• 1-3 лет – 800 мг;
• 4-7 лет – 1450 мг.

При грудном вскармливании потребность детского организма в фосфоре полностью удовлетворяется за счёт молока матери.

Суточная норма фосфора для женщин

• Для взрослых – 1-2 г;
• Для беременных и кормящих – 3-3,8 г.

Суточная норма фосфора для мужчин

• Для взрослых – 1-2 г.

При тяжёлых физических нагрузках потребность в элементе возрастает в 1,5-2 раза.

Видео из интернет

Недостаток фосфора в организме

Недостаток фосфора в организме может возникнуть из-за длительного употребления антацидных лекарственных препаратов, понижающих кислотность. Другими причинами могут быть:

• Употребление газированных напитков в больших количествах;
• Хроническое заболевание почек;
• Заболевания эндокринной системы;
• Алкоголизм;
• Чрезмерное поступление в организм кальция, алюминия, бария, магния, железа;
• Диета с низким содержанием белка.

Для недоношенных детей и детей, находящихся на искусственном вскармливании, недостаток фосфора проявляется гипофосфатемическим рахитом.

Последствиями недостатка микроэлемента являются:

• Кариес;
• Пародонтоз;
• Слабость;
• Боли в костях и мышцах;
• Нервное истощение;
• Состояние депрессии;
• Артрит.

Недостаток фосфора встречается редко, связанные с этим проблемы могут возникнуть в результате употребления пищи с низким его содержанием.

Избыток фосфора в организме

Избыток фосфора может проявиться при употреблении в больших количествах мяса, рыбы, зерновых продуктов. Это снижает плотность кости, в результате чего они становятся хрупкими. Если в организме содержится избыток фосфора, кальций хуже всасывается кишечником, а витамин D медленнее активируется.

Последствия избытка фосфора:

• Нарушение нервной системы;
• Мочекаменные болезни почек;
• Заболевания сосудов;
• Нарушение костной ткани.

Для того чтобы избежать нехватки фосфора, питание должно быть сбалансированным в правильных пропорциях.

Препараты, содержащие фосфор

• Глицерофосфат – восстанавливает уровень кальция, стимулирует анаболические процессы;
• Липоцеребрин – укрепляющее средство при сосудистой гипотензии, неврозах, нервном истощении;
• Фитин – усиливает развитие костной ткани, стимулирует кроветворение, улучшает функцию нервной системы.

Препараты фосфора следует принимать по назначению врача.

Фосфор – один из важнейших микроэлементов, в которых нуждается человеческий организм. Когда его достаточно, то человек не чувствует совершенно никакого дискомфорта и не испытывает проблем, однако, при нехватке фосфора могут возникнуть проблемы с зубами и костями, а также более серьезные заболевания.

Зачем нужен фосфор?

Фосфорная кислота участвует в делении клеток, производя ферменты, а также регулирует нормальный обмен веществ, принимает непосредственное участие в формировании нервных клеток, костной ткани и работе головного мозга.

Фосфор нужен организму, чтобы преобразовать поступившую еду в энергию. Он участвует в расщеплении белков, углеводов и жиров, а также помогает усвоиться глюкозе. Фосфор может облегчить боль при , улучшает и активизирует кислотно-щелочной баланс, помогает организму расти и правильно развиваться. Кроме того, фосфор позволяет сделать зубы и кости более крепкими и здоровыми.

Когда и почему возникает недостаток фосфора в организме?

Дефицит фосфора может наблюдаться при нарушении обмена веществ, слишком частом употреблении сладких газированных напитков, болезнях щитовидной железы и почек. Кроме того, к нехватке фосфора приводят алкоголизм и зависимость от наркотиков, а также долгие хронические заболевания.

Симптомы недостатка фосфора

– Ухудшение памяти и умственной деятельности.

– Физическая усталость и низкая работоспособность.

– Истощение.

– Болевые ощущения в мышцах.

– Низкий иммунитет, частые простуды и вирусные заболевания.

Как восполнить запасы фосфора в организме?

К продуктам, в которых содержится больше всего этого микроэлемента, относятся фасоль, грецкие орехи, жирный творог, горох, куриные яйца, фундук, ржаной хлеб, рис. Кроме того, следует отдать предпочтение говяжьей печени, мясу, рыбе, разнообразным крупам. Если есть нехватка фосфора, лучше уменьшить количество растительной пищи в рационе, заменив большую ее часть указанными выше продуктами питания.

Несмотря на то, что недостаток фосфора бывает редко, его последствия довольно опасны для человека. Чтобы не столкнуться с проблемами, регулярно употребляйте в пищу разнообразные продукты, богатые фосфором.