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.

Фосфаты и их влияние на человека и окружающую среду

Фосфаты - соли и эфиры фосфорных кислот. Их основное применение - фосфорные удобрения и синтетические моющие средства, также натриевые соли полифосфатов используются для связывания ионов кальция и магния (солей жесткости) в комплексы, предотвращающие образование нерастворимых осадков карбонатов и гидроксидов кальция и магния.

Влияние фосфатов на человеческий организм и окружающую среду исследовались учеными ещё во второй половине прошлого столетия. Сам фосфор - жизненно важный элемент, входящий в состав всех тканей организма, в том числе мозга и мышц. Фосфор необходим для нормального функционирования сердца, мозга, нервной системы. Потребность человека в фосфоре составляет порядка 0,9 г в сутки. Обмен фосфора в организме человека тесно связан с обменом кальция. Нормальное соотношение кальция к фосфору 1:1,5, при таком соотношении из этих элементов создаются необходимые для человека соединения. Если это соотношение нарушается в пользу фосфора, то происходит его накопление в организме, что отрицательно сказывается на работе нервной системы, почек, опорно-двигательного аппарата.

Было выявлено отрицательное влияние на человека моющих и чистящих средств, содержащих фосфаты. При использовании таких средств нарушается кислотно-щелочной баланс защитного слоя клеток, что может привести к появлению дерматологических заболеваний. Проникая через поры кожи, фосфаты попадают в кровь, изменяя в ней процентное содержание гемоглобина и плотность сыворотки крови, из-за этого нарушаются функции почек, печени, что приводит к тяжелым отравлениям и обострению хронических заболеваний. Соединения фосфора взаимодействуют с липидно-белковыми мембранами клеток, проникая внутрь клеток, вызывая глубокие изменения в биохимических и биофизических процессах.

Фосфаты вводятся в состав стиральных и моющих средств для снижения влияния жесткости воды на пенообразование при стирке. При этом полифосфаты способствуют накоплению поверхностно-активных веществ между волокнами ткани и в них. Даже десятикратное полоскание горячей водой после стирки не освобождает волокна от химикатов, особенно это касается шерстяных и хлопчатых тканей. Отсюда следует, что мы носим на себе и спим в среде, содержащей негативно влияющие на здоровье химические вещества.

Но этим не исчерпывается вредное воздействие фосфатов. Они представляют большую угрозу для окружающей среды. Попадая в водоёмы, фосфаты способствуют размножению сине-зеленых водорослей. Сине-зеленые водоросли покрывают поверхность водоёмов пленкой, препятствующей поступлению в воду кислорода и солнечного света. Разлагаясь, водоросли выделяют в воду в больших количествах метан, аммиак, сероводород, убивающие всё живое в водоёмах. Один грамм триполифосфатов способствует росту от пяти до десяти килограммов сине-зеленых водорослей. По имеющимся данным, каждый год в российские реки, озера и моря сливается 300-400 тыс. тонн триполифосфатов.

Можно ли исключить фосфаты из состава стирающих и моющих порошков? В большинстве экономически развитых стран еще в 80-90-е годы введены законодательные ограничения, а в некоторых - и полный запрет на применение фосфатов в стиральных порошках и СМС. На смену фосфатным порошкам пришли малофосфатные и безфосфатные СМС. Например, вместо фосфатов в стиральные порошки вводятся природные среды - цеолиты. Цеолиты удаляют из воды ионы солей жесткости, замещая их ионами натрия. При этом увеличивается стоимость СМС, но зато значительно снижается их влияние на людей и природу.

Другим способом отказа от фосфатных порошков и даже снижения расхода СМС является подготовка воды для мойки и стирки, точнее, ее умягчение. Так как фосфаты необходимы для связывания солей жесткости, которые уменьшают пенообразование, а также образуют накипь на нагревательных элементах, то при удалении солей жесткости из воды необходимость в фосфатах отпадает. Установки умягчения ионообменного типа поглощают ионы кальция и магния из воды, замещая их ионами натрия, которые не влияют на свойства ПАВ и не образуют соединений, осаждающихся на нагревательных элементах. Умягчая воду в доме или квартире, потребитель экономит на стиральном порошке, мыле, шампуне, моющих средствах, а также на электроэнергии, затрачиваемой на нагревание воды в чайнике, стиральной и посудомоечной машине, а главное - вносит свой вклад в охрану и защиту окружающей среды.

Подробнее об умягчении воды можно узнать из статьи Умягчение воды и Умягчение воды (очистка воды от солей жесткости) .

Фосфор в организме человека: роль, источники, нехватка и избыток

Фосфор (Р) - химический элемент с атомным номером 15. Его русскоязычное название в переводе с греческого означает "светоносный". Вместе с азотом входит в группу так называемых пниктогенов.

Фосфор является одним из самых распространенных химических элементов на Земле. Его содержание в земной коре составляет почти 0,1% от ее массы. В морской воде средняя концентрация фосфора составляет 0,07 мг/л.

Это очень химически активный элемент, поэтому в природе в свободном состоянии не встречается. Он входит в состав довольно большого количества минералов (около 200), самыми распространенными из которых являются апатит и фосфорит.

Фосфор был открыт в 1669 г. гамбургским алхимиком Хеннингом Брандом, который, как ему и было положено по статусу, искал философский камень, а получил необычное светящееся вещество. Кстати, предметом его химических манипуляций была человеческая моча, поскольку экспериментатор думал, будто ее желтый цвет обусловлен содержащимся в ней золотом. Таким образом, фосфор был открыт совершенно случайно. Причем было это так.

Бранд отстаивал мочу несколько дней, пока не исчезал неприятный запах. Затем он выпаривал ее до желеподобного состояния, получая своеобразную пасту. Далее он нагревал полученный ингредиент до высоких температур, пока не появлялись пузырьки. Через несколько часов таких кипячений получались крупицы белого, похожего на воск, вещества, которое легко воспламенялось и светилось в темноте. Кстати, со времен античности это было первое открытие химического элемента, хотя существует мнение, что арабы научились добывать чистый фосфор еще в XII веке. Несмотря на все эти открытия, только французскому химику Лавуазье удалось установить, что фосфор - это простое вещество, а не химическое соединение. В последующем естествоиспытатели открыли еще немало удивительных свойств этого экстравагантного элемента.

В частности, было установлено, что фосфор существует в нескольких аллотропических модификациях, некоторые из которых до сих пор не изучены. При определенных условиях фосфор становится самым настоящим металлом. Лучше всего исследованы такие модификации фосфора, как белый, красный, черный и металлический. Белый фосфор является самой неустойчивой модификацией и при нормальных условиях превращается в красный. Наиболее химически активен белый фосфор, наименее - черный. Красный фосфор по химической активности занимает между белым и черным промежуточное положение, Его мы знаем постольку, поскольку он легко воспламеняется при ударе или трении, поэтому широко используется в производстве самых обычных спичек (терочная поверхность спичечных коробков - "чиркаш").

Белый фосфор горит даже в воде, он очень ядовит (смертельная разовая доза для взрослого человека 0,05-0,15 г, то есть по токсичности он не уступает цианистому калию). При хроническом отравлении белым фосфором поражается костная ткань, что может привести, например, к омертвению челюстей. В руки его брать категорически нельзя, поскольку при соприкосновении с кожей он сразу же воспламеняется, оставляя очень сильные ожоги.

Роль фосфора в организме человека

Фосфор является органогеном, и в знакомых нам формах жизнь на Земле без него была бы невозможна. Это легко понять, если знать, что фосфор является составным элементом ДНК - основного носителя генетической информации о живых организмах. Без ДНК размножение известных форм жизни невозможно. Поэтому фосфор содержится во всех живых существах. В растениях он в той или концентрации присутствует почти везде, правда, в плодах и семенах его больше. Что касается животных, то там его также можно обнаружить во всех частях организма, но основная доля светоносного элемента концентрируется в костях.

Фосфор входит в состав многих белков и других важнейших органических соединений (уже упомянутая ДНК, главное "топливо" живой клетки - АТФ, а также фосфолипиды, ферменты, коферменты и т.д.). Основная часть фосфора в организме человека сконцентрирована в костях (как и у всех других позвоночных). В зубной эмали фосфор присутствует в составе фторапатита. Вот почему при нехватке фосфора в первую очередь развиваются заболевания костей и зубов.

Основной химической лабораторией по превращению соединений фосфора в организме человека является печень.

Суточная потребность в фосфоре у взрослого человека составляет 1-2 г. А вот молодому и растущему организму требуется поступление в сутки около 1,5-2,5 г фосфора, беременным женщинам и кормящим матерям и того больше - 3,0-3,8 г/сут. При интенсивных физических нагрузках потребность в фосфоре вырастает в 1,5-2 раза.

В организме взрослого человека содержится 500-750 г фосфора, причем 90% его сконцентрировано в зубах и костях.

Находясь в составе фосфолипидов и фосфопротеинов, фосфор играет важнейшую роль в построении клеточных мембран.

Фосфор входит в состав молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), который необходим клеткам для преобразования белков, жиров и углеводов в энергию. Не случайно АТФ называют аккумулятором энергии. Кстати, ежедневно в организме человека синтезируется около 60 кг АТФ! Но это вовсе не означает, что наш организм всегда содержит такое огромное количество этого соединения. Дело в том, что АТФ постоянно (и очень быстро) превращается в АДФ (аденозиндифосфат), и наоборот.

В нервной системе человека фосфор также играет ключевую роль, поскольку его соединения принимают непосредственное участие в передаче нервного импульса..

Фосфор активирует очень многие ферменты нашего организма, а также витамин D и витамины группы В.

Он участвует в поддержании кислотно-щелочного баланса организма, улучшает усвоение глюкозы и многих других необходимых и полезных для организма веществ.

Таким образом значение фосфора для организма человека можно свести к следующему:

• обеспечение роста и восстановления организма;
• обеспечение энергетического обмена;
• входит в состав костей;
• без него невозможно существование ДНК - основного генетического строительного материала;
• координация кислотно-щелочного баланса;
• активация ферментных реакций;
• передача нервного импульса.

Источники фосфора для организма человека

Фосфор - легкоусвояемый элемент. Примерно 70% поступающего с пищей фосфора вовлекается в обмен веществ, причем фосфор, входящий в состав рыбы и морепродуктов, усваивается почти на 100%.

Наиболее богаты фосфором следующие продукты:

• молоко и кисломолочные продукты (особенно сыры) (до 550 мг%);
• мясо, птица, яйца, в особенности печень (380-500 мг%);
• фасоль и горох (300-500 мг%);
• рыба и черная икра (около 350 мг%);
• злаки (рожь, пшеница, овес), гречневая крупа (250-300 мг%);
• грецкие орехи и семечки;
• зелень и овощи (петрушка , шпинат , тыква, капуста , морковь , чеснок и др.) (100-150 мг%).

Лучше всего человеческим организмом фосфор усваивается при сочетании его соединений с веществами, содержащими кальций (оптимальное соотношение Р:Са - 3:2.

При употреблении продуктов из фосфора нужно знать меру, поскольку его избыток можно привести к довольно неприятным последствиям.

Недостаток фосфора в организме человека

Типичными причинами недостатка фосфора в организме человека являются:

• нарушения обмена веществ и связанные с ними заболевания, например, алкоголизм, сахарный диабет, дисфункция почечных канальцев, дисфункция щитовидной и околощитовидной желез;
• недостаточное поступление с пищей;
• повышенная потребность в силу высоких физических нагрузок, фазы роста организма, беременность и кормление грудью;
• голодание;
• избыточное поступление в организм соединений магния, алюминия, кальция и бария (ионы этих металлов образуют с фосфором нерастворимые соединения, поэтому выводят фосфор из обмена веществ);
• чрезмерное потребление газированных напитков (последствия сродни предыдущим);
• пищевые отравления;

Также установлено. что у тучных людей может развиться недостаток фосфора из-за того, что жировая ткань как бы отбирает соединения фосфора из соединительной ткани (костей), а также из внутренних органов (особенно страдает при этом печень и головной мозг). Именно по этой причине тучные люди страдают ожирением печени, апатией и сонливостью, легко впадают в депрессию, имеют нарушения в работе опорно-двигательного аппарата.

У детей-искусственников также может возникнуть нехватка фосфора.

Симптомы нехватки фосфора :

• истощение, отсутствие аппетита, слабость и ощущение разбитости;
• боли в мышцах, костях и суставах;
• ослабление иммунитета, в особенности к простудным заболеваниям;
• ожирение печени;
• дистрофические изменения миокарда;
• геморрагические высыпания на коже и поверхности слизистой;
• пародонтоз, рахит;
• психические заболевания.

Избыток фосфора

Сначала рассмотрим такую причину избытка фосфора, как отравление им, которое наиболее часто случается у лиц, вынужденных по профессии часто контактировать с ним.

Как уже было сказано, наиболее ядовит белый фосфор. При отравлении им наблюдаются следующие симптомы:

• жжение во рту и желудке;
• слабость;
• головная боль;
• рвота;
• желтуха (на 2-3 сутки).

При хроническом отравлении белым фосфором возникают:

• нарушение кальциевого обмена;
• поражение сердечно-сосудистой и нервной систем.

Красный фосфор почти безвреден, но при хроническом отравлении возможно развитие пневмонии.

Некоторые соединения фосфора настолько ядовиты, что используются как боевые отравляющие вещества (табун, зарин, зоман, V-газы).

Несмотря на это следует отметить, что фосфор в составе органических соединений, попадавющих в наш организм вместе с пищей. совершенно нетоксичен. Однако чрезмерное поступление в организм даже вполне безобидных соединений фосфора приводит к развитию ряда заболеваний.

Причинами избытка фосфора являются:

• несбалансированная диета с высоким содержанием белковых компонентов (т.н. "белковый перекорм");
• употребление большого количества консервированных продуктов, лимонадов;
• нарушения обмена веществ.

Еще совсем недавно дефицит фосфора в организме человека встречался намного чаще, чем его избыток. Однако широкое использование соединений фосфора в пищевой промышленности перевернуло эту статистику с "ног на голову": теперь медикам намного чаще приходится лечить избыток фосфора, чем его нехватку.

В пищевой промышленности чаще всего используются следующие соединения фосфора:

• ортофосфорная кислота (Е338);
• фосфат калия (Е340);
• фосфат кальция (Е341);
• фосфат аммония (Е342);
• фосфат магния (Е343).

Именно благодаря этим соединениям не слеживаются и не комкуются такие сыпучие продукты питания, как кофе, какао, сухое молоко и сухие сливки, не кристаллизуется сгущенное молоко, обеспечивается мягкая консистенция плавленных сыров (соли-плавители), увеличивается срок хранения молочных и мясных продуктов. Ими подкисляются безалкогольные напитки, повышается вес и объем колбас и копченостей.

Симптомами избытка фосфора могут быть:

• отложение солей;
• остеопороз;
• заболевания органов пищеварения, в особенности печени;
• понижение свертываемости крови, кровоизлияния;
• малокровие;
• лейкопения (снижение иммунитета).

Каждый витамин и минерал по-своему полезен. Фосфор незаменим для роста и поддержания нормального состояния зубов и костей, а также умственной и мышечной активности. Но на этом его влияние на организм не ограничивается. Он участвует во всех химических реакциях, поддерживает обмен веществ, рост клеток, работу мышц, сердца и почек.

Влияние фосфора на организм будет максимальным, если употреблять его вместе с кальцием в соотношении 1:2 и витамином Д. Такой баланс веществ присутствует в фундуке и жирном твороге.Велико значение фосфора в поддержании нормальной деятельности нервной системы. Он участвует в биохимических процессах в мозге, содержится в его тканях и нервных клетках. Фосфор есть в крови и других жидкостях. Являясь их составной частью, он помогает поддерживать кислотно-щелочное равновесие в организме. Элемент участвует в образовании активных форм витаминов и необходим для синтеза ферментов.

К чему может привести недостаток фосфора

Поскольку фосфор содержится во многих привычных для нас продуктах, его недостаток встречается редко. В большинстве случаев он связан с несбалансированным питанием. К примеру, если рацион содержит много продуктов, богатых кальцием, но мало и белковой пищи. Иногда дефицит фосфора может возникать из-за нарушения обмена веществ, употребления большого количества напитков – лимонада, интоксикаций наркотиками или алкоголем, а также хронических заболеваний.

Недостаток фосфора проявляется слабостью, общим недомоганием и всплесками умственной активности, сменяющиеся нервным истощением. Реже он приводит к снижению внимания и аппетита, болям в костях и мышцах, нарушениям обмена веществ и работы печени, частым инфекционным и простудным заболеваниям. При длительном дефиците фосфора возможно возникновение рахита, и остеопороза.

К чему может привести избыток фосфора

При накоплении в организме чрезмерного количества фосфора происходит ухудшение усваивания и нарушается образование активной формы витамина Д. Кальций начинает выводиться из костных тканей и откладываться в виде солей в почках, что приводит к образованию камней. Это может вызывать проблемы с печенью, сосудами и кишечником, спровоцировать развитие лейкопении и анемии.

Источники фосфора и его дневная норма

Для удовлетворения потребностей организма в фосфоре достаточно придерживаться сбалансированного рациона. Дневная норма вещества для взрослого составляет порядка 1500-1700 мг., это 6 ложек или 130 гр. сыра. Для беременных показатель увеличивается вдвое. Детям необходимо употреблять от 1300 до 2500 мг. фосфора. Его источниками являются рыба, яйца, мясо, молоко, сыр, творог, говяжья печень, красная икра и креветки.

Фосфор содержится в продуктах растительного происхождения: капусте, моркови, орехах, петрушке, тыкве, чесноке, фасоли, горохе, овсяной перловой и ячневой крупе. Еще он присутствует в черном хлебе и цельнозерновых продуктах.