Кальций в живых организмах играет важную регуляционную и структурную роль. Кальций (Ca2+) — распространенный макроэлемент в организме растений, животных и человека. Этот химический элемент участвует в ключевых физиологических и биохемических процессах клетки. Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также служат одним из универсальных вторичных посредников внутри клеток и регулируют самые разные внутриклеточные процессы — мышечное сокращение, экзоцитоз, в том числе секрецию гормонов и нейромедиаторов.
Концентрация кальция в крови человека из-за её важности для большого числа жизненно важных процессов точно регулируется, и при правильном питании и достаточном потреблении обезжиренных молочных продуктов и витамина D дефицита не возникает. Длительный дефицит кальция и/или витамина D в диете приводит к увеличению риска остеопороза, а в младенчестве вызывает рахит.
Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых в возрасте 19-50 лет и детей 4-8 лет включительно дневная потребность (RDA) составляет 1000 мг[1] (содержится примерно в 790 мл молока с жирностью 1%[2]), а для детей в возрасте от 9 до 18 лет включительно — 1300 мг в сутки[1] (содержится примерно в 1030 мл молока жирностью 1%[2]). В подростковом возрасте потребление достаточного количества кальция очень важно из-за интенсивного роста скелета. Однако по данным исследований в США всего 11% девочек и 31% мальчиков в возрасте 12–19 лет достигают своих потребностей в кальции[3].
В сбалансированной диете большая часть кальция (около 80%) поступает в организм ребёнка с молочными продуктами. Оставшийся кальций приходится на зерновые (в том числе цельнозерновой хлеб и гречку), бобовые, апельсины, зелень, орехи. В "молочных" продуктах на основе молочного жира (сливочном масле, сливках, сметане, мороженном на основе сливок) кальция практически не содержится. Чем больше в молочном продукте молочного жира, тем меньше в нём кальция. Всасывание кальция в кишечнике происходит двумя способами: чрезклеточно (трансцеллюлярно) и межклеточно (парацелюллярно). Первый механизм опосредован действием активной формы витамина D (кальцитриола) и её кишечными рецепторами. Он играет большую роль при малом и умеренном потреблении кальция. При большем содержании кальция в диете основную роль начинает играть межклеточная абсорбция, которая связана с большим градиентом концентрации кальция. За счёт чрезклеточного механизма кальций всасывается в большей степени в двенадцатиперстной кишке (из-за наибольшей концентрации там рецепторов в кальцитриолу). За счёт межклеточного пассивного переноса абсорбция кальция наиболее активна во всех трёх отделах тонкого кишечника. Всасыванию кальция парацеллюлярно способствует лактоза (молочный сахар).
Усвоению кальция препятствуют некоторые животные жиры[4] (включая жир коровьего молока и говяжий жир, но не сало) и пальмовое масло. Содержащиеся в таких жирах пальмитиновая и стеариновая жирные кислоты отщепляются при переваривании в кишечнике и в свободном виде прочно связывают кальций, образуя кальция пальмитат и кальция стеарат (нерастворимые мыла)[5]. В виде этого мыла со стулом теряется как кальций так и жир. Этот механизм ответственен за снижение всасывания кальция[6][7][8], снижение минерализации костей[9] и снижение косвенных показателей их прочности[10][11] у младенцев при использовании детских смесей на основе пальмового масла (пальмового олеина). У таких детей образование кальциевых мыл в кишечнике ассоциируется с уплотнением стула[12][13], уменьшением его частоты[12], а также более частым срыгиванием[14] и коликами[11].
Избыточные дозы кальция и витамина D могут вызвать гиперкальцемию. Максимальная безопасная доза для взрослых в возрасте от 19 до 50 лет включительно составляет 2500 мг в сутки[15] (около 340 г сыра Эдам[16]).
Содержание кальция в продуктах питания:
| Продукт | Содержание, мг/100 г |
|---|---|
| Мак | 1460 |
| Кунжут | 670 — 975 |
| Сыр типа эмменталь | 970 |
| Тахинная (кунжутная) халва | 760 |
| Плавленый сыр | 760 |
| Сыр типа гауда или чеддер | 730 |
| Крапива | 713 |
| Брынза | 530 |
| Просвирник лесной | 505 |
| Соевый сыр (тофу) | 450 |
| Подорожник большой | 412 |
| Галинсога | 372 |
| Семена подсолнечника | 367 |
| Будра плющевидная | 289 |
| Шиповник собачий | 257 |
| Миндаль | 252 — 273 |
| Подорожник ланцетолистный | 248 |
| Петрушка | 245 |
| Лесной орех | 226 |
| Амарант, семя | 214 |
| Кресс-салат | 214 |
| Кале | 212 |
| Соя бобы (сухие) | 201 |
| Молоко овечье | 170 |
| Молоко коровье | 120 |
| Творог | 80 |
| Листовой салат | 77 |
| Фасоль красная | 71 |
Малое содержание кальция: хлеб с отрубями (60), хлеб пшеничный (37); субпродукты, крупы (менее 50), свёкла (37), морковь (46).
Более полная информация о кальции в пищевых продуктах на сайте USDA.gov [17].
Концентрация кальция в цитоплазме клеток человека составляет около 10−4 ммоль/л, в межклеточных жидкостях около 2,5 ммоль/л.
Домашняя птица нуждаются в высоком содержании кальция в пище. Это связано с тем, что яичная скорлупа на 94% состоит из карбоната кальция[18]. Организм птиц требует регулярного приема пищи, богатой кальцием, так как птицы имеют ограниченные возможности по запасанию кальция[19]. Успешное формирование яичной скорлупы возможно только в том случае, если птица получила достаточное количество кальция в течение нескольких часов до начала процесса[20]. Для пополнения рациона птицы используются различные источники кальция: готовые добавки, старая яичная скорлупа, морская кормовая ракушка. На территории Российской Федерации имеются значительные запасы кальциеносных месторождений, пригодных для использования в кормах для домашней птицы. В частности, в Краснодарском крае есть богатое морской кормовой ракушкой месторождение на берегу Азовского моря под названием "Черепашья гряда"; ракушка там добывается с повышенным содержанием кальция, что подтверждено соответствующими испытаниями.
Дикие птицы для удовлетворения потребности в кальции питаются богатой кальцием золой, костями мелких животных, раковинами моллюсков и др[21].
В организме позвоночных большая часть кальция находится в скелете и зубах. В костях кальций содержится в виде гидроксиапатита[22].
Многие беспозвоночные используют кальций для образования экзоскелета (например, раковины моллюсков) или эндоскелета (спикулы губок). "Скелеты" в большинстве своем состоят из различных форм карбоната кальция (извести). Скелетная функция у некоторых одноклеточных животных также обеспечивается за счет накоплений кальция.
Изменение концентрации кальция играет ключевую роль в открытии и закрытии устьиц у растений. У многих растений клеточные стенки содержат значительное количество кальция. Кальций играет важную роль в регуляции метаболизма растительной клетки[23].
Транспорт кальция по растению осуществляется медленно, поэтому он часто накапливается в более старых частях растения. Некоторые растения используют эту особенность для защиты: кальций накапливается в виде оксалатов в пластидах клетки в больших количествах, благодаря чему части растения становятся прочными и острыми.
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||
| 1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||
| 6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||
| 7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo | ||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кальций в живых организмах.
