Вопрос2 Фосфор в организме человека

Фосфор относится к жизненно необходимым веществам, он входит в состав всех тканей организма, особенно мышц и мозга, участвует во всех видах обмена веществ, необходим для нормального функционирования нервной системы, сердечной мышцы и т. д. В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и органических соединений фосфорной кислоты (фосфатов). Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфата кальция, остальной фосфор входит в состав мягких тканей и жидкостей. В мышцах происходит наиболее интенсивный обмен соединений фосфора. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот и т. д.

Содержание органических соединений фосфора в крови человека меняется в значительных пределах. Однако количество неорганического фосфора более или менее постоянно - 3 - 5,5 мг% . Увеличивается содержание неорганического фосфора при молочной диете, а также при ряде заболеваний почек, при переломах в стадии заживления. сахарном диабете, акромегалии, аддисоновой болезни и др.; уменьшается концентрация неорганического фосфора в сыворотке крови при повышении функции паращитовидных желез и ряде других заболеваний. При голодании организм расходует фосфор, содержащийся в тканях, поэтому концентрация его в крови не меняется, и лишь при потере 40% общего количества содержание его в крови уменьшается на 10%.

Необходимо отметить, что полное голодание меньше отражается на содержании неорганического фосфора в крови, чем частичное, когда соотношение между фосфором, кальцием и магнием резко нарушается, что приводит к усиленному выведению фосфора из организма. Обеспеченность организма фосфором определяется не только абсолютным содержанием его в пище, но и его соотношением с другими компонентами пищи. Например, соотношение фосфора и белка в пище должно составлять по меньшей мере 1:40.

Суточной нормой фосфора для взрослого человека считается - 1600 мг, потребность у беременных - 3000 мг, а у кормящих матерей - 3800 мг в сутки (у детей она выше, чем у взрослых). Баланс Фосфора в организме зависит от общего состояния обмена веществ. Нарушение фосфорного обмена приводит к глубоким биохимическим изменениям, в первую очередь в энергетическом обмене.

Неорганические соединения фосфора, в первую очередь неорганический фосфат крови, играют существенную роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия. Фосфор входит в состав важнейших органических фосфорилированных соединений организма: нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфолипидов, фосфопротеидов, фосфорных эфиров углеводов, витаминов, коферментов и других соединений, участвующих в различных метаболических процессах и играющих ключевую роль в жизнедеятельности организма.

Фосфор присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот и их производных, а также входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, фосфорных эфиров углеводов, многих коферментов и других органических соединений.

Благодаря особенностям химические строения атомы фосфора, подобно атомам серы, способны к образованию богатых энергией связей в макроэргических соединениях: аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ), креатинфосфате и других. В процессе биологической эволюции именно фосфорные соединения стали основными, универсальными хранителями генетической информации и переносчиками энергии во всех живых системах.

Другая важная роль соединений Фосфора в организме заключается в том, что ферментативное присоединение фосфорильного остатка к различным органическим соединениям (фосфорилирование) служит как бы "пропуском" для их участия в обмене веществ, и, наоборот, отщепление фосфорильного остатка (дефосфорилирование) исключает эти соединения из активного обмена. Ферменты обмена фосфора - киназы, фосфорилазы и фосфатазы.

Главную роль в превращениях соединений фосфора в организме человека играет печень. Обмен фосфорных соединений регулируется гормонами и витамином D.

ФОСФОРНЫЙ ОБМЕН - совокупность процессов усвоения, превращения и выделения из организма фосфора и фосфорсодержащих соединений.  Благодаря реакциям Ф. о. неорганический фосфор (фосфат), содержащийся в пищевых продуктах, включается в обмен веществ и энергии. Органические фосфорсодержащие соединения расщепляются при участии ферментов пищеварительных соков, и основная часть освободившегося фосфата всасывается в тонкой кишке. Степень усвоения фосфора зависит от относительного содержания в пище белков, жиров и кальция. В плазме крови поддерживается постоянная концентрация неорганического фосфата: 2, 5-6 мг/100 мл.  Участие фосфора в клеточном метаболизме происходит различными путями, напр. путем сочетанного фосфорно-углеводного обмена, к-рый сопряжен с жировым и азотистым обменом, с обменом нуклеиновых кислот и др. Фосфорсодержащие соединения в организме образуются в основных энергообразующих процессах (гликолизе, тканевом дыхании, в цикле трикарбоновых к-т) и играют в этих процессах важнейшую роль. Большое значение для обмена веществ имеет фосфорилирование, т. е. присоединение фосфата к молекулам различных соединений. Присоединение остатка фосфорной к-ты к различным биомолекулам активирует их и делает возможным их включение в метаболические циклы. Путем процесса фосфорилирования - дефосфорилирования регулируется функциональная активность ок. 25 ферментов.  Ф. о. в организме регулируется гормонами паращитовидных желез, щитовидной железы, а также витамином D. Паратгормон контролирует содержание фосфора и кальция в крови, влияя непосредственно на растворимость фосфорно-кальциевых солей костной ткани и реабсорбцию фосфата в почках, повышая т. о. его содержание в крови. Тиреокальцитонин (гормон щитовидной железы) оказывает противоположное действие: он препятствует растворению фосфорно-кальциевых солей костной ткани и вызывает понижение содержания фосфора в крови.  Фосфорно-кальциевый обмен нарушается при недостатке витамина D, что ведет у детей к развитию рахита, при к-ром отмечают увеличение выведения фосфата с мочой - фосфатурию. Нарушение фосфорно-кальциевого обмена происходит также при гиперпаратиреозе, гастроэнтерите, сахарном диабете; оно приводит к развитию ацидоза, способствует образованию мочевых камней. См. также Обмен веществ и энергии. 

Неорганический фосфор крови (Р³⁺) необходим для образования костей, для поддержания клеточного энергетического обмена, входит в состав физиологически важных соединений фосфолипидов, нуклеиновых кислот и АТФ.

Обмен фосфора в организме тесно связан с обменомкальция, поэтому важное диагностическое значение имеет соотношение кальция и неорганического фосфора в крови.

Концентрация фосфора крови характеризуется циркадным ритмом (наивысшие значения утром, самые низкие - вечером) и подвержена быстрым изменениям, вторичным по отношению к таким факторам, как диета (углеводная), присутствие фосфатосвязывающих антацидов и изменение уровней СТГ (гормона роста),инсулина и функции почек.

Нуклеотиды являются сложными эфирами нуклеозидов и фосфорных кислот. Нуклеозиды, в свою очередь, являются N-гликозидами, содержащими гетероциклический фрагмент, связанный через атом азота с C-1 атомом остатка сахара.

Строение нуклеотидов

В природе наиболее распространены нуклеотиды, являющиеся β-N-гликозидами пуринов или пиримидинов и пентоз — D-рибозы или D-2-дезоксирибозы. В зависимости от структуры пентозы различают рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды, которые являются мономерами молекул сложных биологических полимеров (полинуклеотидов) — соответственно РНК или ДНК.^[1]

Фосфатный остаток в нуклеотидах обычно образует сложноэфирную связь с 2'-, 3'- или 5'-гидроксильными группами рибонуклеозидов, в случае 2'-дезоксинуклеозидов этерифицируются 3'- или 5'-гидроксильные группы.

Большинство нуклеотидов являются моноэфирами ортофосфорной кислоты, однако известны и диэфиры нуклеотидов, в которых этерифицированы два гидроксильных остатка — например, циклические нуклеотиды циклоаденин- и циклогуанин монофосфаты (цАМФ и цГМФ). Наряду с нуклеотидами — эфирами ортофосфорной кислоты (монофосфатами) в природе также распространены и моно- и диэфиры пирофосфорной кислоты (дифосфаты, например, аденозиндифосфат) и моноэфиры триполифосфорной кислоты (трифосфаты, например, аденозинтрифосфат).