Где питательные вещества поступают в кровь у человека? Белки, жиры, углеводы. Справка

До середины XX в. природные источники ионизирующих излу­чений были единственными в облучении человека, создавая есте­ственный радиационный фон (ЕРФ). Основным дозообразующим компонентом ЕРФ является земное излучение от естественных ра­дионуклидов, существующих на протяжении всей истории Земли. Космическое излучение и излучение природных радионуклидов, содержащихся в почве, воде и воздухе, составляют естественный фон излучения, к которому адаптирована современная биота. Наименьший уровень природной радиоактивности у поверхности моря и в его верхних слоях, а наибольший - в горах с гранитными породами. Он колеблется от 8-12 до 20-50мкР/ч. Космическое излучение на большей части территории России составляет 28- О мрад/год с максимальными величинами в горах. В среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего излу­чения составляет в год около 200 мР, хотя это значение может ко­лебаться в разных регионах земного шара от 50 до 1000 мР/год и более.

Естественная радиоактивность определяется содержанием ра­дионуклидов в почвах. За год суммарное количество естественных продуктов их деления на Земле эквивалентно количеству продук­тов деления от взрыва одной атомной бомбы небольшой мощнос­ти. Естественная радиоактивность атмосферы определяется в ос­новном содержанием радона, гидросферы - содержанием урана, радия, радона. От этих источников человек подвергается воздей­ствию как внешнего (в результате излучения радионуклидов, нахо­дящихся в окружающей среде), так и внутреннего облучения (за счет радионуклидов, попадающих внутрь организма с воздухом, водой и продуктами питания). Большинство исследователей счи­тают, что наибольшее значение имеют источники внутреннего об­лучения, которые обусловливают, по данным разных авторов, примерно от 50 до 68 % ЕРФ.

Основное значение во внутреннем облучении имеют поступаю­щие с воздухом, водой и продуктами питания радионуклиды се­мейств урана-238 и тория-232, их многочисленные дочерние продукты, а также изотоп калия - калий-40. Средняя величина эф­фективной эквивалентной дозы внутреннего облучения при неиз­менном фоне составляет 0,72 мЗв/год, из которых основная часть приходится на долю семейства урана (56 %), калия-40 (25 %) и то­рия (16%).

Основным источником природных радиоактивных элементов, поступающих в организм человека, являются пищевые продукты. Удельная активность изотопов свинца 2|0РЬ и полония 210Ро в рас­тительной пище составляет от 0,02 до 0,37 Бк/кг. Особенно вы­сокая активность 210РЬ и 210Ро обнаружена в чае (до 30,5 Бк/кг). В продуктах животного происхождения (молоке) удельная актив­ность 2*°РЬ колеблется в пределах от 0,013 до 0,18 Бк/кг, а 210Ро -от 0,13 до 3,3 Бк/кг. Таким образом, суммарная радиоактивность растений в 10 раз выше, чем тканей животных. Поверхностные водоисточники могут также содержать повышенное количество радионуклидов.

В настоящее время естественный радиационный фон в резуль­тате деятельности человека качественно и количественно изме­нился. Повышение ЕРФ под влиянием новых видов технологи­ческой деятельности человека получило название техногенно-усиленного фона. Примерами такой деятельности являются широкое применение минеральных удобрений, содержащих примеси урана (например, фосфорных); увеличение добычи урановых руд; массо­вое увеличение числа авиационных перевозок, при которых кос­мическое облучение растет.

Среднегодовая эквивалентная доза облучения всего тела чело­века естественными источниками ионизирующих излучений при­мерно была равна 1 мЗв (100 мбэр). Однако с учетом техногенно-усиленного фона, поданным ООН, значение эффективной эк­вивалентной дозы облучения увеличилось в 2 раза-до 2 мЗв (200 мбэр) в год (1982). В наиболее развитых странах уровень фо­новой радиации достигает 3-4 мЗв в год.

Радиоактивное загрязнение биосферы связано с антропоген­ным воздействием, к основным источникам которого относятся производство и испытание ядерного оружия, строительство атом­ных электростанций (АЭС) и ядерных научно-исследовательских учреждений, сжигание угля. За 15 лет (с 1971 по 1986 г.) в 14 стра­нах мира на предприятиях атомной промышленности произошло 152 аварии разной степени сложности, с разными последствиями для населения и окружающей среды. Крупные аварии произошли в Великобритании, США и СССР. Серьезную опасность загряз­нений представляют аварийные выбросы радиоактивных матери­алов на названных объектах. Крупнейшие аварийные выбросы радиоактивных материалов произошли в 1957 г. на Южном Урале (Челябинская обл., окрестности г. Кыштыма) и в апреле 1986 г. в Чернобыле. Общая загрязненная площадь в результате черно­быльской аварии составила в первые дни около 200 тыс. км2. Радиоактивные осадки достигли Западной Европы, Кольского полу­острова, Кавказа. Выбросы в атмосферу при аварии на ЧАЭС име­ли специфический состав - в первые недели после взрыва основ­ным был радиоактивный йод, затем - радиоизотопы цезия- 137, стронция-90.

При густом растительном покрове травянистой растительнос­тью сорбируется около 80 % выпавших радионуклидов, при ред­ком - 40%, остальная часть радионуклидов попадает в почву. Миграция значительной части выпавших радионуклидов происхо­дит с водой по гидрологической сети.

По радиоэкологической значимости наибольший вклад в ради­ационную нагрузку вносят следующие элементы: 3 Н, 14 С, 137 Cs, 238 U, 234J, 226 Ra, 222 Rn, 2 l 0 Po, 239 Ru, 90 Sr (Клюев, 1993).

Практика обезвреживания радиоактивных отходов заключается в их разбавлении, рассеянии и длительном хранении путем остекловывания, цементирования, захоронения в слабопроницаемые участки литосферы. Отходы, разбавленные и рассеянные челове­ком, накапливаются в элементах биосферы, передаются по пище­вым цепям и в конечных их звеньях достигают величин, намного превышающих установленные нормативы. Радиоактивные выб­росы и отходы становятся безопасными для окружающей среды в течение промежутка времени, равного 20 периодам полурас­пада входящих в их состав радиоактивных элементов, основу которых составляют l 37 Cs, 90 Sr. Период полураспада стронция-90 равен 28,5 года, цезия- 1 37 - 30,2 года, и для их естественной дезактивации потребуется соответственно 570 и 604 года, что сопоставимо с продолжительностью исторических эпох. Техно­генный пресс за счет 90 Sr на порядок, a ^Cs в тысячу раз и бо­лее превышает их естественное содержание. Зона максималь­ной аккумуляции этих радионуклидов за счет их глобальных выпадений сформировалась в Северном полушарии между 20" и 60° с. ш., с наибольшей активностью в лесных заболоченных ландшафтах.

Для случаев возникновения радиационных аварий были разра­ботаны временно допустимые уровни (ВДУ) и допустимые уровни (ДУ) поступления радионуклидов внутрь организма с учетом ин­тегральных поглощенных доз за ряд последующих лет. ВДУ актив­ности радиоактивных веществ в продуктах питания в этих услови­ях рассчитывают, исходя из того, что интегральные дозы облуче­ния тела человека не должны превышать 0,1 3 в/год, а дозы облучения щитовидной железы - 0,3 Зв/грд.

Принятые комиссией Codex Alimentarius ФАО/ВОЗ допусти­мые уровни радиоактивных веществ в загрязненных пищевых продуктах, реализуемых на международном рынке и предназна­ченных для всеобщего потребления, составляют: для цезия и йода- 1000 Бк/кг, для стронция - 100, для плутония и амери­ция - 1 Бк/кг.

Для молока и продуктов детского питания допустимые уров­ни активности составляют: для цезия - 1000 Бк/кг, для строн­ция и йода- 100, для плутония и америция - 1 Бк/кг. По мне­нию ВОЗ, предлагаемые уровни основаны на критериях, обеспе­чивающих охрану здоровья и безопасность населения.

У человека в процессе эволюции не выработались специальные защитные механизмы от ионизирующих излучений, и с целью предотвращения неблагоприятных последствий для населения по рекомендации Международной комиссии по радиационной защи­те ожидаемая эффективная эквивалентная доза не должна превы­шать 5 мЗв за любой год радиоактивного воздействия.

Различают поверхностное (воздушное, аэральное) и структур­ное (корневое, почвенное) загрязнение пищевых продуктов ра­дионуклидами. При поверхностном загрязнении радиоактивные ве­щества, переносимые воздушной средой, оседают на поверхности продуктов, частично проникая внутрь растительной ткани. Более эффективно радиоактивные вещества удерживаются на растениях с опушенными листьями и стеблями, в складках листьев и соцве­тиях. При этом задерживаются не только растворимые формы ра­диоактивных соединений, но и нерастворимые. Аэральное радио­активное загрязнение растений происходит в результате выпаде­ния радиоактивных осадков из атмосферы при ядерных взрывах, авариях на АЭС. Выпадая на вегетирующие посевы, часть их осе­дает на поверхности почвы. Радионуклиды проникают в ткани на­земных органов растений при мокрых выпадениях - с дождем, а при сухих - после дождя. При высокой влажности воздуха радио­нуклиды проникают в ткани растений эффективнее, чем при низ­кой. Поверхностное загрязнение радионуклидами относительно легко удаляется даже через несколько недель.

Структурное загрязнение радионуклидами обусловлено физико-химическими свойствами радиоактивных веществ, составом почвы, физиологическими особенностями растений. Попадающие в ат­мосферу радиоактивные вещества в конечном счете концентри­руются в почве. Радионуклиды, выпавшие на поверхности почвы, на протяжении многих лет остаются в ее верхнем слое, постоянно мигрируя на несколько сантиметров в год в более глубокие слои. Это в дальнейшем приводит к их накоплению в большинстве рас­тений с хорошо развитой и глубоко проникающей корневой систе­мой. Через несколько лет после радиоактивных выпадений на зем­ную поверхность поступление радионуклидов в растения из почвы становится основным путем попадания их в пищу человека и в корм животных. Радиоактивные вещества, попадающие в почву, могут частично вымываться из нее и попадать в грунтовые воды.

Наиболее высокие уровни перехода 90 Sr и 137 Cs из почвы в рас­тения наблюдаются на дерново-подзолистых почвах легкого гра­нулометрического состава, меньше - на серых лесных почвах и самые низкие - на черноземах. Из кислых почв радионуклиды

поступают в растения в значительно больших количествах, чем из слабокислых, нейтральных или слабощелочных почв. Отношение содержания радионуклидов в единице растительной массы к со­держанию их в единице массы почвы или в единице объема ра­створа называется коэффициентом накопления. Радионуклиды, по­ступившие в надземную часть растений, в основном концентриру­ются в соломе (листья, стебли), меньше - в мякине (колосья, метелки без зерна) и в небольших количествах - в зерне. С возра­стом растений увеличивается абсолютное количество радионукли­дов в надземных органах и снижается их содержание на единицу массы сухого вещества.

Содержание радионуклидов в единице массы уменьшается по мере увеличения урожая. В товарной части растениеводческой продукции (зерно, корнеплоды, клубни) боль­ше всего 90 Sr и 137 Cs на единицу массы урожая содержат корнепло­ды (свекла, морковь) и бобовые (горох, соя, вика), за ними следу­ют картофель и зерновые злаки. Озимые зерновые культуры (пше­ница, рожь) накапливают в 2-2,5 раза меньше 90 Sr и 137 Cs, чем яровые (пшеница, ячмень, овес). Больше всего 90 Sr накапливается в корнеплодах столовой свеклы и меньше всего - в плодах тома­тов и клубнях картофеля.

По степени накопления радиоактивных веществ растения рас­полагаются в следующем порядке: табак (листья) > свекла (кор­неплоды) > бобовые > картофель (клубнеплоды) > пшеница (зер­но) >, естественная травянистая растительность (листья и стебли). Быстрее всего из почвы в растения поступает стронций-90, строн-ций-89, йод-131 барий-140 и цезий-137. Уменьшению поступле­ния в растения 90 Sr способствует внесение известковых, a 137 Cs - калийных удобрений. Внсение органических удобрений уменьша­ет поступление в растения цезия и стронция в 2-3 раза. Внесение минеральных азотных удобрений либо не оказывает существенно­го влияния на усвоение растениями радионуклидов, либо увели­чивает его. Орошение резко увеличивает интенсивность перехода радионуклидов из почвы в растения, особенно при дождевании.

В Беларуси в результате аварии на Чернобыльской АЭС основ­ным загрязнителем пахотного слоя почв и растениеводческой продукции является цезий-137. В большинстве обрабатываемых угодий он равномерно распределился в пределах пахотного слоя, а на необрабатываемых землях находится в пределах дернины. Стронций-90 более подвижен в почвенной среде и перемещается по почвенному профилю в пределах метрового слоя. К основным факторам, определяющим степень загрязнения продукции расте­ниеводства радионуклидами, относятся:

« агрохимические и агрофизические свойства почвы;

» распределение радионуклидов по почвенному профилю и водный режим почвы.

Чем меньше доля радионуклида в общей концентрации радио­нуклид + элемент-аналог, тем меньше поступает его в растение. Чем больше влажность корнеобитаемого слоя и концентрация ра­дионуклида, тем больше его поглощение. Для снижения поступле­ния в растения радионуклидов необходимо:

Поддержание уровня грунтовых вод на глубине не менее 75-
100 см от поверхности;

Внесение повышенных доз Са и К;

Внесение минеральных удобрений в подпахотный слой по­
чвы, запашка верхнего загрязненного слоя на глубину 60-80 см
с внесением в него Са и К (Афанасик и др., 2001).

При загрязнении радионуклидами содержание марганца в золе мать-и-мачехи, крапивы двудомной, хвоща лесного, щитовника мужского, мхов уменьшается на промплощадке до 0,03-0,05 %, в лесу до 0,12-0,19% при норме 0,25-0,60%. Марганец играет важную роль в процессах фотосинтеза и в азотном обмене. Погло­щение растениями радионуклидов ведет к перестройке механизма фотосинтеза и азотного обмена, роль марганца начинают выпол­нять радионуклиды. При загрязнении радионуклидами частота хромосомных аберраций в мужских половых клетках в пыльниках растений возрастает в 2 раза.

Радиоактивность большинства источников пресной воды неве­лика и определяется присутствием в основном ^К и 226 Ra. Радио­активное загрязнение пресных вод носит локальный характер и связано с попаданием в них урана и отходов атомной промыш­ленности. При эксплуатации АЭС в биосферный цикл посту­пают 3 Н, 14 С.

Пути поступления радионуклидов в организм человека с пи­щей достаточно сложны и разнообразны. Подавляющая часть радионуклидов поступает в организм человека по пищевым це­пям. Основным каналом вовлечения радионуклидов в пищевые цепи является сельское хозяйство. Растения могут загрязняться в процессе выпадения радионуклидов из воздуха (аэральный путь загрязнения). В то же время выпавшие радионуклиды по­падают в почву, из почвы - в корни растений и снова через ра­стения - в организм животного и человека.

Значительная часть радионуклидов поступает в организм чело­века по пищевой цепи: почва - сельскохозяйственные живот­ные - продукция животноводства - человек. Радионуклиды по­ступают в организм животных через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт с пищей и через поверхность кожи. Жвачные животные потребляют много грубых и сочных кормов. С травой в их организм попадает большое количество радионуклидов, выпав­ших на пастбище. Продукты животноводства (особенно молоко и молочные продукты) - основной источник радионуклидов для человека. В некоторых случаях с растительной пищей в организм человека может поступать до 40-60 % 137 Cs и 90 Sr/

Наиболее интенсивно радионуклиды накапливаются у молодых животных. Отложение 90 Sr в организме животных зависит от уров­ня кальциевого питания. Насыщение кальцием рациона, содержа­щего относительно мало этого элемента, позволяет снизить на­копление радиостронция в скелете в 2-4 раза. Мягкие органы и ткани накапливают небольшое количество 90 Sr. Более высокие концентрации радионуклида отмечаются у мелких животных (овцы, козы), а сравнительно низкие - у крупного рогатого скота, свиней, лошадей. Концентрация 90 Sr в сале и внутреннем жире обычно в несколько раз ниже, чем в мышечной ткани. Закономер­ности накопления 137 Cs в организме животных имеют много об­щего с особенностями отложения 90 Sr. Цезий выводится из орга­низма животных быстрее, чем 90 Sr. Радиоактивные продукты деле­ния выводятся в основном через желудочно-кишечный тракт. Исключение составляют радиоактивные изотопы йода, которые экскретируются из организма в основном через почки. Чем выше молочная продуктивность, тем большее количество радионукли­дов выделяется с суточным удоем. В конце лактации концент­рация 90 Sr и 131 1 в расчете на 1 л молока возрастает примерно в 1,5 раза. Поступление этих радионуклидов в молоко снижается при добавлении в рацион коров йодистого натрия и карбоната кальция. После выпадения продуктов ядерного деления на мест­ности возможно интенсивное загрязнение куриных яиц радиоак­тивными веществами, особенно если куры значительную часть времени находятся вне помещения.

Можно выделить следующие пути поступления радионуклидов в организм человека: растение - человек; растение - животное - молоко - человек; растение - животное - мясо - человек; ат­мосфера - осадки - водоемы - рыба - человек; вода - человек; вода - гидробионты - рыба - человек.

Кроме пищевого радионуклиды поступают в организм воздуш­ным и кожным путями. Воздушный путь наиболее опасен в пери­од рассеивания радионуклидов после аварии или выброса в атмо­сферу из-за большого объема легочной вентиляции и высокого ко­эффициента захвата и усвоения организмом изотопов из воздуха.

В зависимости от природы и химических соединений радио­нуклида процент его всасывания в пищеварительном тракте ко­леблется от нескольких сотых (цирконий, ниобий, редкоземель­ные элементы, включая лантаниды) до нескольких единиц (вис­мут, барий, полоний), десятков (железо, кобальт, стронций, радий) и до сотен (тритий, натрий, калий) процентов. Всасывание через неповрежденную кожу, как правило, незначительно. Только тритий легко всасывается в кровь через кожу.

Радиоактивные изотопы (I) накапливаются в организме так же, как и нерадиоактивные формы. Некоторые радионуклиды об­ладают химическим сродством с биогенными элементами, необхо­димыми организму. Установлено, что 90 Sr включается в круговорот подобно кальцию, 137 Cs - подобно калию. Основные природ­ные радионуклиды в наземной биоте- 14 С, 40 К, 210 РЬ, 210 Ро. Два последних радионуклида концентрируются в костных тканях.

В окружающей среде радионуклиды рассеиваются и могут кон­центрироваться живыми организмами при прохождении по пище­вым цепям. Радионуклиды активно концентрируются микроорга­низмами. Их концентрации в микроорганизмах могут в 300 раз превышать содержание радионуклидов в окружающей среде.

6.4.3. УСТОЙЧИВОСТЬ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ К ВОЗДЕЙСТВИЮ РАДИАЦИИ

Среди растений наиболее высокой радиационной устойчивос­тью обладают водоросли, лишайники, мхи. Их жизнедеятельность наблюдается при уровнях радиации 10-100 кР. Среди семенных растений наиболее радиочувствительные хвойные породы. Листвен­ные породы в 5-8 раз устойчивее хвойных. Уровень радиации, вызывающий гибель половины растений (LD 50), составляет для хвойных пород 380-1200 Р, а для лиственных -2000-100000 Р. Травы примерно в 10 раз устойчивее древесных растений. Среди культурных растений люпин, эспарцет, люцерна, клевер при малых и более высоких дозах испытывают радиостимуляцию. Пшеница, ячмень, просо, лен, горох проявляют радиостимуляцию при малых и угнетение развития при более высоких концентрациях радионук­лидов в почве.

Сравнительно высокие показатели радиоустойчивости харак­терны для почвенных простейших, бактерий. LD 50 / 30 (доза, после получения которой половина организмов гибнет за 30 дней) со­ставляет у них 100-500 кР. Радиоустойчивость многоклеточных животных в среднем тем ниже, чем выше уровень их организации. В частности, ^Ао/зо составляет у круглых червей 10-400 кР, кольча­тых червей 50-160, паукообразных 8-150, ракообразных (мокрицы) 8-100, многоножек 15-180, имаго насекомых 80-200, личинок младших возрастов и куколок насекомых 2 -25, млекопитающих 0,2-1,3, человека 0,5кР (Криволуцкий, 1983). У всех организмов особенно чувствительны к воздействию излучений клетки, нахо­дящиеся в состоянии быстрого роста и размножения. Повышен­ные уровни излучения легче переносят партеногенетические фор­мы и гермафродиты, чем обоеполые.

Через 2,5 мес после аварии в Чернобыле в 3 км от АЭС почвен­ная мезофауна в верхнем 3-сантиметровом слое почвы в сосняках на песчаных почвах была представлена лишь небольшим количе­ством личинок двукрылых. В результате аварийного выброса радио­активных элементов она была практически уничтожена. Числен­ность панцирных клещей снизилась в 30-40 раз, ногохвосток - в 9-10 раз. В пахотных почвах влияние радиации было менее губительным, численность почвенных насекомых в них снизилась в 2 раза. Через 2,5 года после аварии общая численность почвен­ной мезофауны практически полностью восстановилась. Наибо­лее уязвимым для радиации оказались яйца и ранние стадии по­стэмбрионального развития беспозвоночных. Наибольшую роль в перераспределении радиоактивных элементов по почвенному профилю играли дождевые черви.

В полевых экспериментах при внесении в черноземную почву плутония-239 через три года численность дождевых червей и ли­чинок насекомых сократилась в 2 раза, клещей - в 5-6, ногохвос­ток - в 7-8 раз; количество видов панцирных клещей уменьши­лось почти вдвое. Восстановление общей численности и видового разнообразия почвенной фауны произошло лишь через 18 лет (Биоиндикаторы и биомониторинг. - Загорск, 1991).

6.4.4. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

В зависимости от распределения в тканях организма различают остеотропные радионуклиды, накапливающиеся преимуществен­но в костях, - радиоизотопы стронция, кальция, бария, радия, иттрия, циркония, плутония; концентрирующиеся в печени (до 60 %) и частично в костях (до 25 %) - церий, лантан, прометий; равномерно распределяющиеся в тканях организма - тритий, уг­лерод, железо, полоний; накапливающиеся в мышцах - калий, рубидий, цезий; в селезенке и лимфатических узлах - ниобий, ру­тений. Радиоизотопы йода избирательно накапливаются в щито­видной железе, где их концентрация может быть в 100-200 раз выше, чем в других органах и тканях.

Механизм воздействия ионизирующего излучения на биологи­ческие объекты, в том числе и на человека, подразделяют на три этапа.

Первый этап. На этом физико-химическом этапе, который про­должается тысячные и миллионные доли секунды, в результате поглощения большого количества энергии излучения образуются ионизированные, активные в химическом отношении атомы и молекулы. Происходит множество радиационно-химических ре­акций, приводящих к разрыву химических связей. Вследствие первичной ионизации в воде образуются свободные радикалы (Н + , ОН - НО 2 - и др.). Обладая высокой химической активнос­тью, они реагируют с ферментами и тканевыми белками, окисляя или восстанавливая их, что приводит к разрушению молекул бел­ка, изменению ферментных систем, расстройству тканевого дыха­ния, т. е. к глубокому нарушению биохимических и обменных процессов в органах и тканях и накоплению токсичных для орга­низма соединений.

Второй этап. Он связан с воздействием ионизирующего излуче­ния на клетки организма и продолжается от нескольких секунд до нескольких часов. Поражаются различные структурные элементы ядер клеток, в первую очередь ДНК. Происходит повреждение хромосом, которые являются ответственными за передачу наслед­ственной информации. При этом возникают хромосомные абер­рации - поломки, перестройка и фрагментация хромосом, обус­ловливающие отдаленные онкогенные и генетические послед­ствия.

Третий этап. Этот этап характеризуется воздействием излуче­ния на организм в целом. Его первые проявления могут возникать уже через несколько минут (в зависимости от полученной дозы), усиливаться в течение нескольких месяцев и реализовываться че­рез многие годы.

Чувствительность различных органов и тканей человека к ионизирующему излучению неодинакова. Для одних тканей и клеток характерна большая радиочувствительность, для других - наоборот, большая радиоустойчивость. Наиболее чувствительны к облучению кроветворная ткань, незрелые форменные элементы крови, лимфоциты, железистый аппарат кишок, половые железы, эпителий кожи и хрусталик глаза; менее чувствительны - хряще­вая и фиброзная ткани, паренхима внутренних органов, мышцы и нервные клетки.

Радиочувствительность различных клеток варьирует в широких пределах, достигая десятикратных различий между наибольшими и наименьшими значениями повреждающих доз. Молодые клетки соединительной ткани полностью лишаются способности к вос­становлению при облучении в дозе около 40 Гр, кроветворные клетки костного мозга полностью погибают уже при дозе 6 Гр.

Поражающее действие ионизирующего излучения. Это действие зависит от целого ряда факторов. Во-первых, оно носит строго ко­личественный характер, т. е. зависит от дозы. Во-вторых, существен­ную роль играет и характеристика мощности дозы радиационного воздействия: одно и то же количество энергии излучения, поглощен­ной клеткой, вызывает тем большее повреждение биологических структур, чем короче срок облучения. Большие дозы воздействия, растянутые во времени, вызывают существенно меньшие повреж­дения, чем те же дозы, поглощенные за короткий срок.

Таким образом, эффект облучения зависит от величины погло­щенной дозы и временного распределения ее в организме. Облучение может вызвать повреждения от незначительных, не дающих кли­нической картины, до смертельных. Однократное острое, а так­же пролонгированное, дробное или хроническое облучение уве­личивают риск отдаленных эффектов - рака и генетических нару­шений.

Оценка риска появления злокачественных опухолей в значи­тельной мере основана на результатах обследования пострадавших

при атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки и подтверж­дается результатами обследований пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС.

Острое облучение в дозе 0,25 Гр еще не приводит к заметным изменениям в организме. При дозе 0,25-0,50 Гр наблюдаются из­менения показателей крови и другие незначительные нарушения. Доза 0,5-1 Гр вызывает более значительные изменения показате­лей крови - снижение числа лейкоцитов и тромбоцитов, измене­ние показателей обмена, иммунитета, вегетативные нарушения. Пороговой дозой, вызывающей острую лучевую болезнь, принято счи­тать 1 Гр.

Опасность внутреннего облучения обусловлена попаданием и накоплением радионуклидов в организме через продукты пита­ния. Биологические эффекты воздействия таких радиоактивных веществ аналогичны возникающим при внешнем облучении.

Длительность внутреннего и внешнего облучения тканей зави­сит от периода полураспада радионуклида (фактического) Т ф и периода его полувыведения из организма (биологического) Т б. С учетом этих двух показателей вычисляется эффективный период Гдф, в течение которого активность радионуклида уменьшается вдвое: Т эф = ТфТ 6 /(Т ф + Т 6). У разных радионуклидов Т эф колеб­лется от нескольких часов и суток (например, " 31 1) до десятков лет (90 Sr, 137 Cs) и десятков тысяч лет (239 Ри). Биологическое действие радиоактивных веществ различных химических классов избира­тельно.

Йод (I). Радиоактивные изотопы йода (131 1) могут поступать в организм человека через органы пищеварения, дыхания, кожу, ра­невые и ожоговые поверхности. Поступающий в организм радио­активный йод быстро всасывается в кровь и лимфу. В течение пер­вого часа в верхнем отделе тонкого кишечника всасывается от 80 до 90 % йода. По накоплению йода органы и ткани образуют убы­вающий ряд: щитовидная железа > почки > печень > мышцы > ко­сти. Снижение уровня гормонов в организме под воздействием радиоактивного йода, их неполноценность, а также возрастающая при этом потребность в них приводят к нарушению нейроэндок-ринных коррелятивных связей в звене гипофиз - щитовидная же­леза с последующим вовлечением в процесс и других эндокринных органов. Основным путем выведения йода из организма являются почки. Из организма в целом, щитовидной железы, печени, почек, селезенки, скелета йод выводится с Т 6 , равным 138, 138, 7, 7, 7 и 12 сут соответственно. Меры профилактики и помощи при поступ­лении радиоактивного йода в организм заключаются в ежесуточном потреблении солей нерадиоактивного йода, г: йодида калия - 0,2, йодида натрия - 0,2, сайодина - 0,5 или тереостатиков (мерказо-лил 0,01, 6-метилтиоурацил 0,25, перхлорат калия 0,25).

Цезий (Cs). Природный цезий состоит из одного стабильного изотопа - 133 Cs - и 23 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 123 до 132 и от 134 до 144. Наибольшее значение имеет ра­диоактивный изотоп 137 Cs. В 2000 г. от АЭС всех стран мира в ат­мосферу было выброшено около 22,2 10 19 Бк 137 Cs. Этот изотоп поступает в организм человека преимущественно с пищевыми продуктами (через органы дыхания попадает примерно 0,25 % его количества) и практически полностью всасывается в пищевари­тельном тракте. Примерно 80 % его откладывается в мышечной ткани, 8 % - в костях. По степени концентрирования 137 Cs все ткани и органы распределяются следующим образом: мышцы > > почки > печень > кости > мозг > эритроциты > плазма крови. Около 10 % 137 Cs быстро экскретируется из организма, 90 % его выводится более медленными темпами. Биологический период полувыведения этого радионуклида у взрослых колеблется от 10 до 200 сут, составляя в среднем 100 сут, поэтому содержа­ние его в организме человека практически полностью опреде­ляется его поступлением с пищевыми продуктами в течение года и, следовательно, зависит от степени загрязненности про­дуктов 137 Cs. В Российской Федерации радиационная безопас­ность пищевой продукции определяется ее соответствием допу­стимым уровням удельной активности 137 Cs. Допустимые уров­ни этого изотопа составляют в грибах 500 Бк/кг, поваренной соли - 300, сливочном масле, шоколаде, рыбе, овощах, сахаре, мясе -100-160, хлебе, крупах, зерне, сырах- 40-80 Бк/кг, растительном масле, молоке 40-80 Бк/л, питьевой воде - 8 Бк/л (приложение 2).

При увеличении содержания в пищевом рационе солей калия, натрия, а также воды, пищевых волокон происходит ускорение выведения 137 Cs и замедление его всасывания. Эта особенность обмена позволила разработать высокоэффективные адсорбенты-протекторы, такие, как берлинская лазурь, пектиновые вещества и др., связывающие 137 Cs в пищеварительном тракте и тем самым ускоряющие его выделение из организма.

Стронций (Sr). Природный стронций, как и другие радионукли­ды, состоит из смеси стабильных и нестабильных изотопов. Как аналог кальция стронций активно участвует в обмене веществ рас­тений. Относительно большое количество радиоактивного изотопа 90 Sr накапливают бобовые культуры, корне- и клубнеплоды, злаки.

Радионуклид 90 Sr поступает в организм через желудочно-ки­шечный тракт, легкие и кожу. Уровни всасывания стронция из желудочно-кишечного тракта колеблются от 5 до 100 %. Стронций быстро всасывается в кровь и лимфу из легких.

Важное значение при выведении стронция из желудочно-ки­шечного тракта имеет диета. Его всасывание уменьшается с повы­шением содержания в пище солей кальция и фосфора, а также при введении высоких доз тироксина.

Независимо от пути поступления в организм растворимые соеди­нения радиоктивного стронция в основном накапливается в скелете В мягких тканях задерживается менее 1 %, остальное количе­ство откладывается в костной ткани. Со временем в костях кон­центрируется большое количество стронция, располагающегося в различных слоях костной ткани, а также в зонах ее роста, что при­водит к формированию в организме участков с высокой радиоак­тивностью. Биологический период полувыведения 90 Sr из орга­низма составляет от 90 до 154 сут.

Именно 90 Sr в первую очередь вызывает лейкемию. В организм человека он попадает преимущественно с растительной пищей, мо­лочными продуктами и яйцами. Радиационное поражение организ­ма 90 Sr увеличивается за счет его дочернего продукта иттрия - 90 Y. Уже через месяц активность 90 Y практически достигает равновес­ного значения и становится равной активности 90 Sr. В дальнейшем она определяется периодом полураспада 90 Sr. Наличие в организме пары ^Sr/^Y может вызвать поражение половых желез, гипофиза и поджелудочной железы. Допустимые уровни 90 Sr в пищевых про­дуктах в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078-01 со­ставляют в зерне, сырах, рыбе, крупах, муке, сахаре, соли 100- 140 Бк/кг, мясе, овощах, фруктах, сливочном масле, хлебе, мака­ронных изделиях - 50-80 Бк/кг, растительном масле 50-80 Бк/л, молоке - 25, питьевой воде - 8 Бк/л (см. приложение 2).

6.4.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПИЩЕВОЙ ПРОДУКЦИИ

Уменьшения поступления радионуклидов в организм с пищей можно достичь путем снижения их содержания в продуктах с по­мощью различных приемов, а также использования рационов, со­держащих их в минимальном количестве.

За счет обработки пищевого сырья (тщательного мытья, чистки продуктов, отделения малоценных частей) можно удалить от 20 до 60 % радионуклидов. Так, перед мытьем некоторых овощей целе­сообразно удалять верхние, наиболее загрязненные листья (капус­та, лук репчатый и др.). Картофель и корнеплоды обязательно моют дважды: перед очисткой от кожуры и после.

Наиболее предпочтительным способом кулинарной обработки пищевого сырья в условиях повышенного загрязнения окружаю­щей среды радиоактивными веществами является варка. При от­варивании значительная часть радионуклидов переходит в отвар. Использовать отвары в пищу нецелесообразно. Для получения от­вара нужно варить продукт в воде 10 мин, а затем слить воду и продолжать варку в новой порции воды. Такой отвар уже можно использовать в пищу: например, он приемлем при приготовлении первых блюд.

Мясо перед приготовлением в течение 2 ч следует замочить в холодной воде, порезав его небольшими кусками, затем снова за- лить холодной водой и варить при слабом кипении в течение 10 мин, слить воду и в новой порции воды варить до готовности. При жарении мяса и рыбы происходит их обезвоживание и на по­верхности образуется корочка, препятствующая выведению ра­дионуклидов и других вредных веществ. Поэтому при вероятности загрязнения пищевых продуктов радиоизотопами следует отдавать предпочтение отварным мясным и рыбным блюдам, а также блю­дам, приготовленным на пару.

На выведение радионуклидов из продукта в бульон влияют со­левой состав и реакция воды. Так, выход 90 Sr в бульон из кости составляет (в процентах от активности сырого продукта): при вар­ке в дистиллированной воде - 0,02; в водопроводной - 0,06; в во­допроводной с лактатом кальция - 0,18.

Питьевая вода из централизованного водопровода обычно не требует какой-либо дополнительной обработки. Необходимость дополнительной обработки питьевой воды из шахтных колодцев состоит в ее кипячении в течение 15-20 мин. Затем следует ее ох­ладить, отстоять и осторожно, не взмучивая осадка, перелить про­зрачный слой в другую посуду.

Существенного снижения содержания радионуклидов в молоч­ных продуктах можно достичь путем получения из молока жиро­вых и белковых концентратов. При переработке молока в сливках остается не более 9 % цезия и 5 % стронция, в твороге - соответ­ственно 21 и 27, в сырах - 10 и 45. В сливочном масле всего около 2 % цезия от его содержания в цельном молоке.

Для выведения уже попавших в организм радионуклидов необ­ходима высокобелковая диета. Употребление белка должно быть увеличено не менее чем на 10 % от суточной нормы, для восполне­ния носителей SH-групп, окисляемых активными радикалами, образуемыми радионуклидами. Источниками белковых веществ кроме мяса и молочных продуктов являются продукты из семян бобовых растений, морская рыба, а также крабы, креветки и каль­мары.

9. Половые гормоны. Различают мужские и женские половые гормоны. Они вырабатываются в мужских и женских половых железах (яичках и яичниках, соответственно), но могут вырабатываться в небольших количествах и в коре надпочечников. В любом организме одновременно вырабатываются и мужские, и женские гормоны, но в женском организме больше женских гормонов, и наоборот. Мужской половой гормон (тестостерон) влияет на развитие вторичных мужских половых признаков. Женские гормоны (их несколько), например эстрогены, вызывают развитие женских вторичных половых признаков, регулируют менструальный цикл; прогестерон поддерживает беременность, подавляет овуляцию и т. д.

Существуют и другие гормоны.

Вещества, регулирующие взаимосвязь организма с окружающей средой, и соединения, образующие включения в клетках

В регуляции взаимоотношений между отдельными организмами большую роль играют химические соединения, являющиеся «сигналом» о присутствии того или иного организма с целью привлечения или отпугивания других организмов. Так, для привлечения к цветкам насекомоопыляемые растения выделяют особые ароматические вещества, обладающие различным запахом (как благовонным, так и резко неприятным). Вкус и запах веществ являются сигналами о съедобности или несъедобности растений.

Еще большую роль играют различные химические соединения в жизни животных. Животные выделяют особые химические соединения - телергоны, которые выполняют различные функции по реализации взаимодействия отдельных особей животных. Так, гомотелергоны обеспечивают взаимодействие особей одного вида, например, феромоны привлекают друг к другу самцов и самок данного вида. Гетеротелергоны обеспечивают взаимодействие особей разных видов, например, животные выделяют ядовитые или резко пахнущие вещества, отпугивающие других животных. Человек использует телергоны как средства биологической борьбы с различными вредителями его хозяйственной деятельности.

Клетки разных организмов могут содержать включения различных химических соединений, выполняющих ту или иную функцию. Так, крахмальные зерна или капли масла играют роль запасных веществ в клетках, образования из оксалата кальция, накапливающиеся в листьях, являются способом нейтрализации вредного воздействия щавелевой кислоты и способом выделения продуктов обмена из растений и т. д.

Характеристика обмена веществ и энергии в организмах

Органические, биоорганические и неорганические вещества, образующие особое состояние - « », находятся друг с другом в особом равновесии, образуя относительно устойчивую, обладающую относительно постоянными свойствами систему. Устойчивость этой системе придает метаболизм - обмен веществ и энергии.

Метаболизм состоит из двух взаимосвязанных частей - катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции). Иногда обмен веществ и энергии (метаболизм) представляют как совокупность двух частей - пластического и энергетического обмена.

Пластическим называют обмен веществ, а энергетическим - обмен энергии. Некоторые авторы отождествляют пластический обмен с ассимиляцией, а энергетический - с диссимиляцией, что не совсем точно, так как и при диссимиляции, и при ассимиляции одновременно осуществляется и обмен веществ (синтез при ассимиляции и распад при диссимиляции), и энергии (при ассимиляции накапливается соединениями и организмом, при диссимиляции энергия выделяется и используется организмом для осуществления физиологических функций и для процессов ассимиляции).

Ассимиляция (анаболизм) - совокупность процессов, при которых из более простых химических соединений синтезируются сложные органические и биоорганические вещества, при этом организм аккумулирует энергию, используя энергию распада АТФ до АДФ и фосфорной кислоты.

Диссимиляция (катаболизм) - совокупность процессов окисления сложных органических и биоорганических соединений, в результате которых освобождается энергия, переходящая в энергию макроэргических связей за счет синтеза АТФ, которая в дальнейшем используется организмом для реализации жизнедеятельности и процессов ассимиляции.

Ассимиляция и диссимиляция тесно взаимосвязаны, за счет этих процессов осуществляется как жизнедеятельность организмов, так и круговорот и веществ в природе.

Обзор наиболее важных процессов ассимиляции и их экологической роли

Как было показано в определении сущности процессов ассимиляции, они относятся к синтетическим, при этом происходит накопление энергии организмом и образование различных биоорганических и органических соединений. Процессами, составляющими ассимиляцию, являются синтез нуклеиновых кислот (репликация и транскрипция), белка (трансляция), углеводов, жиров, витаминов и других веществ. Биосинтез белков и нуклеиновых кислот описан выше.

Необходимо знать различия в сущности процессов ассимиляции в автотрофных и гетеротрофных организмах.

Автотрофные организмы для ряда процессов ассимиляции, в частности для фотосинтеза и хемосинтеза используют энергию, поступающую или в виде излучения, или за счет процессов окисления неорганических веществ. Гетеротрофные организмы используют энергию химических связей между атомами в веществах, поступающих в пищу.

Общим в ассимиляции автотрофов и гетеротрофов является то, что синтез нуклеиновых кислот, белков, жиров и вторичных (для автотрофов) и любых углеводов (для гетеротрофов) по принципиальной схеме осуществляется одинаково (есть различия в деталях для отдельных организмов, связанные с наличием разных соединений, входящих в состав этих организмов).

Синтез жиров у автотрофов и гетеротрофов происходит примерно одинаково и состоит из взаимодействия глицерина и высших жирных карбоновых кислот; вместо глицерина в образовании жиров могут участвовать и другие спирты особого строения. Глицерин и жирные кислоты могут синтезироваться из углеводов (это характерно для автотрофов, но возможно и для гетеротрофов при наличии избытка в их пище углеводов). Глицерин у гетеротрофов может и не синтезироваться, так как поступает в организм в составе пищи (в виде жиров).

Синтез углеводов у гетеротрофов осуществляется из моносахаров, которые образуются из полисахаров, поступающих с пищей (моносахариды также могут входить в состав пищи (например, глюкоза входит в состав винограда и других фруктов, это относится и к фруктозе). У автотрофов углеводы, входящие в состав их тела, синтезируются из первичных углеводов, образующихся в результате процессов фотосинтеза. У хемосинтетиков первичные углеводы также синтезируются из неорганических веществ (углекислого газа и воды), но они синтезируются за счет энергии химических процессов окисления (например, у серобактера - это энергия окисления серы до сульфатов и т. д.).

Неплохо, наверное, иметь некоторое представстенение о строении нашей пищеварительной системы и о том, что же происходит с едой «внутри»

Неплохо, наверное, иметь некоторое представстенение о строении нашей пищеварительной системы и о том, что же происходит с едой «внутри».

Человек, умеющий вкусно готовить, но не знающий, какая судьба ожидает его блюда после того, как они съедены, уподобляется автолюбителю, который выучил правила движения и научился «крутить баранку», но ничего не знает об устройстве автомобиля.

Отправляться в длительное путешествие с такими знаниями рискованно, даже если машина вполне надежна. В пути бывают всякие неожиданности.

Рассмотрим самое общее устройство «пищеварительной машины».

Процес пищеварения в организме человека

Итак, взглянем на схему.

Мы откусили кусочек чего-нибудь съестного.

ЗУБЫ

Откусили зубами (1) и ими же продолжаем пережевывать. Даже чисто физическое измельчение играет огромную роль – пища должна поступать в желудок в виде кашицы, кусками она переваривается в десятки и даже сотни раз хуже. Впрочем, сомневающиеся в роли зубов могут попробовать что-либо съесть, не откусывая и не перемалывая ими пищу.

ЯЗЫК И СЛЮНА

При жевании происходит также пропитывание слюной, выделяемой тремя парами больших слюнных желез (3) и множеством мелких. В сутки в норме вырабатывается от 0,5 до 2 литров слюны. Ее ферменты в основном расщепляют крахмал!

При должном пережевывании образуется однородная жидкая масса, требующая минимальных затрат для дальнейшего переваривания.

Помимо химического воздействия на пищу, слюна обладает бактерицидным свойством. Даже в промежутках между едой она всегда смачивает полость рта, предохраняет слизистую оболочку от пересыхания и способствует ее обеззараживанию.

Не случайно при мелких царапинах, порезах первое естественное движение - облизать ранку. Конечно, слюна как дезинфектор по надежности уступает перекиси или йоду, но зато всегда под рукой (то есть во рту).

Наконец, наш язык (2) безошибочно определяет, вкусно или невкусно, сладко или горько, солено или кисло.

Эти сигналы служат указанием, сколько и каких соков нужно для переваривания.

ПИЩЕВОД

Пережеванная пища через глотку попадает в пищевод (4). Глотание – довольно сложный процесс, в нем участвуют многие мышцы, и в известной мере оно происходит рефлекторно.

Пищевод представляет собой четырехслойную трубку длиной 22-30 см. В спокойном состоянии пищевод имеет просвет в виде щели, но съеденное и выпитое отнюдь не проваливается вниз, а продвигается за счет волнообразных сокращений его стенок. Все это время активно продолжается слюнное пищеварение.

ЖЕЛУДОК

Остальные пищеварительные органы располагаются в животе. Они отделены от грудной клетки диафрагмой (5) – главной дыхательной мышцей. Через специальное отверстие в диафрагме пищевод попадает в брюшную полость и переходит в желудок (6).

Этот полый орган формой напоминает реторту. На его внутренней слизистой поверхности находится несколько складок. Объем совершенно пустого желудка около 50 мл. При еде он растягивается и может вмещать весьма немало - до 3-4 л.

Итак, проглоченная пища в желудке. Дальнейшие превращения определяются прежде всего ее составом и количеством. Глюкоза, спирт, соли и избыток воды могут сразу всасываться – в зависимости от концентрации и сочетания с другими продуктами. Основная же масса съеденного подвергается действию желудочного сока. Этот сок содержит соляную кислоту, ряд ферментов и слизь. Его выделяют специальные желёзки в слизистой желудка, которых насчитывают около 35 млн.

Причем состав сока каждый раз меняется: на каждую пищу свой сок. Интересно, что желудок как бы заранее знает, какая работа ему предстоит, и выделяет нужный сок порой задолго до еды – при одном виде или запахе пищи. Это доказал еще академик И. П. Павлов в своих знаменитых опытах с собаками. А у человека сок выделяется даже при отчетливой мысли о еде.

Фрукты, простокваша и другая легкая пища требуют совсем немного сока невысокой кислотности и с малым количеством ферментов. Мясо же, особенно с острыми приправами, вызывает обильное выделение весьма крепкого сока. Относительно слабый, но чрезвычайно богатый ферментами сок вырабатывается на хлеб.

Всего за день выделяется в среднем 2-2,5 л желудочного сока. Пустой желудок периодически сокращается. Это знакомо всем по ощущениям «голодных спазмов». Съеденное же на какое-то время приостанавливает моторику. Это важный факт. Ведь каждая порция пищи обволакивает внутреннюю поверхность желудка и располагается в виде конуса, вложенного в предыдущий. Желудочный сок действует в основном на поверхностные слои, контактирующие со слизистой оболочной. Внутри же еще долгое время работают ферменты слюны.

Ферменты – это вещества белковой природы, обеспечивающие протекание какой-либо реакции. Главный фермент желудочного сока – пепсин, отвечающий за расщепление белков.

ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНАЯ КИШКА

По мере переваривания порции пищи, расположенные у стенок желудка, продвигаются к выходу из него – к привратнику.

Благодаря возобновившейся к этому времени моторной функции желудка, то есть его периодическим сокращениям, пища основательно перемешивается.

В результате в двенадцатиперстную кишку (11) поступает уже почти однородная полупереваренная кашица. Привратник желудка «охраняет» вход в двенадцатиперстную кишку. Это мышечный клапан, пропускающий пищевые массы только в одном направлении.

Двенадцатиперстная кишка относится к тонкой кишке. Вообще-то весь пищеварительный тракт, начиная с глотки и вплоть до заднего прохода, представляет собой одну трубку с разнообразными утолщениями (даже таким крупным, как желудок), множеством изгибов, петель, несколькими сфинктерами (клапанами). Но отдельные части этой трубки выделяются и анатомически, и по выполняемым в пищеварении функциям. Так, тонкую кишку считают состоящей из двенадцатиперстной кишки (11), тощей кишки (12) и подвздошной кишки (13).

Двенадцатиперстная кишка самая толстая, но длина ее всего 25-30 см. Ее внутренняя поверхность покрыта множеством ворсинок, а в подслизистом слое находятся небольшие железки. Их секрет способствует дальнейшему расщеплению белков и углеводов.

В полость двенадцатиперстной кишки открываются общий желчный проток и главный проток поджелудочной железы.

ПЕЧЕНЬ

По желчному протоку поставляется желчь, вырабатываемая самой крупной в организме железой – печенью (7). За день печень производит до 1 л желчи – довольно внушительное количество. Желчь состоит из воды, жирных кислот, холестерина и неорганических веществ.

Желчеотделение начинается уже через 5-10 минут после начала еды и заканчивается, когда последняя порция пищи покидает желудок.

Желчь полностью прекращает действие желудочного сока, благодаря чему желудочное пищеварение сменяется на кишечное.

Она также эмульгирует жиры – образует с ними эмульсию, многократно повышая поверхность соприкосновения жировых частиц с воздействующими на них ферментами.

ЖЕЛЧНЫЙ ПУЗЫРЬ

В ее же задачу входит улучшить всасывание продуктов расщепления жиров и других питательных веществ – аминокислот, витаминов, способствовать продвижению пищевых масс и предупредить их гниение. Запасы желчи хранятся в желчном пузыре (8).

Наиболее активно сокращается его нижняя, примыкающая к привратнику часть. Его емкость около 40 мл, однако желчь в нем находится в концентрированном виде, сгущаясь в 3-5 раз по сравнению с печеночной желчью.

При необходимости она поступает через пузырный проток, который соединяется с печеночным протоком. Образуемый общий желчный проток (9) и доставляет желчь в двенадцатиперстную кишку.

ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА

Сюда же выходит проток поджелудочной железы (10). Это вторая по величине железа у человека. Ее длина достигает 15-22 см, вес - 60-100 граммов.

Строго говоря, поджелудочная железа состоит из двух желез – экзокринной, вырабатывающей в день до 500-700 мл панкреатического сока, и эндокринной, производящей гормоны .

Разница между этими двумя видами желез заключается в том, что секрет экзокринных желез (желез внешней секреции) выделяется во внешнюю среду, в данном случае в полость двенадцатиперстной кишки, а производимые эндокринными (то есть внутренней секреции) железами вещества, называемые гормонами, попадают в кровь или в лимфу.

Панкреатический сок содержит целый комплекс ферментов, расщепляющих все пищевые соединения – и белки, и жиры, и углеводы. Этот сок выделяется при каждом «голодном» спазме желудка, непрерывное же его поступление начинается через несколько минут после начала еды. Состав сока меняется в зависимости от характера пищи.

Гормоны поджелудочной железы - инсулин, глюкагон и др. регулируют углеводный и жировой обмен. Инсулин, например, приостанавливает распад гликогена (животного крахмала) в печени и переводит клетки тела на питание преимущественно глюкозой. Уровень сахара в крови при этом снижается.

Но вернемся к превращениям пищи. В двенадцатиперстной кишке она смешивается с желчью и панкреатическим соком.

Желчь приостанавливает действие желудочных ферментов и обеспечивает должную работу сока поджелудочной железы. Белки, жиры и углеводы подвергаются дальнейшему расщеплению. Лишняя вода, минеральные соли, витамины и полностью переваренные вещества всасываются через кишечные стенки.

КИШЕЧНИК

Резко изгибаясь, двенадцатиперстная кишка переходит в тощую (12), длиной 2-2,5 м. Последняя в свою очередь соединяется с подвздошной кишкой (13), длина которой 2,5-3,5 м. Общая протяженность тонкой кишки составляет, таким образом, 5-6 м. Ее всасывающая способность многократно увеличивается благодаря наличию поперечных складок, число которых достигает 600-650. Кроме того, внутреннюю поверхность кишки выстилают многочисленные ворсинки. Их согласованные движения обеспечивают продвижение пищевых масс, через них же поглощаются питательные вещества.

Раньше считалось, что кишечное всасывание процесс чисто механический. То есть предполагалось, что питательные вещества расщепляются до элементарных «кирпичиков» в полости кишки, а затем эти «кирпичики» проникают в кровь через кишечную стенку.

Но оказалось, что в кишке пищевые соединения «разбираются» не до конца, а окончательное расщепление происходит только вблизи стенок кишечных клеток . Этот процесс был назван мембранным, или пристеночным

В чем оно заключается? Питательные компоненты, уже изрядно измельченные в кишке под действием панкреатического сока и желчи, проникают между ворсинками кишечных клеток. Причем ворсинки образуют столь плотную кайму, что для крупных молекул, а тем более бактерий, поверхность кишки недоступна.

В эту стерильную зону кишечные клетки выделяют многочисленные ферменты, и осколки питательных веществ разделяются на элементарные составляющие – аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды, которые и всасываются. И расщепление, и всасывание происходят в очень ограниченном пространстве и часто объединены в один сложный взаимосвязанный процесс.

Так или иначе на протяжении пяти метров тонкой кишки пища полностью переваривается и полученные вещества попадают в кровь.

Но они поступают не в общий кровоток. Если бы это произошло, человек мог бы умереть после первой же еды.

Вся кровь от желудка и от кишечника (тонкого и толстого) собирается в воротную вену и направляется в печень . Ведь пища дает не только полезные соединения, при ее расщеплении образуется множество побочных продуктов.

Сюда же надо добавить токсины , выделяемые кишечной микрофлорой, и многие лекарственные вещества и яды, присутствующие в продуктах (особенно при современной экологии). Да и чисто питательные компоненты не должны сразу попадать в общее кровяное русло, в противном случае их концентрация превысила бы все допустимые пределы.

Положение спасает печень. Ее не зря называют главной химической лабораторией тела. Здесь происходит обеззараживание вредных соединений и регуляция белкового, жирового и углеводного обмена. Все эти вещества могут синтезироваться и расщепляться в печени - по потребности, обеспечивая постоянство нашей внутренней среды.

Об интенсивности ее работы можно судить по тому факту, что при собственном весе 1,5 кг печень расходует примерно седьмую часть всей производимой организмом энергии. За минуту через печень проходит около полутора литров крови, причем в ее сосудах может находиться до 20 % общего количества крови у человека. Но проследим до конца путь пищи.

Из подвздошной кишки через специальный клапан, препятствующий обратному затеканию, непереваренные остатки попадают в толстую кишку . Обитая длина ее от 1,5 до 2 метров. Анатомически она подразделяется на слепую кишку (15) с червеобразным отростком (аппендиксом) (16), восходящую ободочную кишку (14), поперечную ободочную (17), нисходящую ободочную (18), сигмовидную кишку (19) и прямую (20).

В толстой кишке завершается всасывание воды и формируется кал. Для этого кишечными клетками выделяется специальная слизь. В толстой кишке находят прибежище мириады микроорганизмов. Выделяемый кал примерно на треть состоит из бактерий. Нельзя сказать, что это плохо.

Ведь в норме устанавливается своеобразный симбиоз хозяина и его «квартирантов».

Микрофлора питается отходами, а поставляет витамины, некоторые ферменты, аминокислоты и другие нужные вещества. Кроме того, постоянное наличие микробов поддерживает работоспособность иммунной системы, не позволяя ей «дремать». Да и сами «постоянные обитатели» не допускают внедрение чужаков, нередко болезнетворных.

Но такая картина в радужных тонах бывает лишь при правильном питании. Неестественные, рафинированные продукты, избыток пищи и неправильные сочетания изменяют состав микрофлоры. Начинают преобладать гнилостные бактерии, и вместо витаминов человек получает яды. Сильно бьют по микрофлоре и всевозможные лекарства, особенно антибиотики.

Но так или иначе фекальные массы продвигаются благодаря волнообразным движениям ободочной кишки - перистальтике и достигают прямой кишки. На ее выходе для подстраховки расположены целых два сфинктера - внутренний и наружный, которые замыкают задний проход, открываясь лишь при дефекации.

При смешанном питании из тонкой кишки в толстую за сутки в среднем переходит около 4 кг пищевых масс, кала же вырабатывается лишь 150-250 г.

Но у вегетарианцев кала образуется значительно больше, ведь в их пище очень много балластных веществ. Зато и кишечник работает идеально, микрофлора устанавливается самая дружественная, а ядовитые продукты значительной частью даже не достигают печени, поглощаясь клетчаткой, пектинами и другими волокнами.

На этом мы закончим наш экскурс по пищеварительной системе. Но надо отметить, что ее роль отнюдь не сводится только к перевариванию. В нашем теле все взаимосвязано и взаимозависимо как на физическом, так и на энергетическом планах.

Совсем недавно, например, установили, что кишечник является и мощнейшим аппаратом по производству гормонов. Причем по объему синтезируемых веществ он сопоставим (!) со всеми остальными эндокринными железами, вместе взятыми. опубликовано

Как поступают в организм питательные вещества, микроэлементы, витамины? Конечно же, путём употребления пищи и, разумеется, здровой. А что именно необходимо нашему органзму? Читайте об этом в нашей статье, посвящённой здоровому питанию!

0 122217

Фотогалерея: Как поступают в организм питательные вещества, микроэлементы, витамины

В основе правильного, рационального питания лежит баланс между поступлением в организм питательных веществ и их расходом. Идеал: трех или четырехразовый рацион, состоящий из первого завтрака, ланча, обеда и ужина. По желанию, ланч может быть заменен на полдник. Дневная норма углеводов, белков, жиров, микро- и макроэлементов и витаминов находится в прямой зависимости от пола человека, его возраста, а также от условий труда и конституции. Калорийность рациона колеблется в пределах 1200-5000 ккал.

3000-3500 ккал необходимо употреблять средним или крупным мужчинам и женщинам с высоким уровнем физ. активности.

Основными приемами пищи являются завтрак и обед, которые должны быть наиболее калорийными и достаточными по объему. А вот во время ужина рекомендуется употреблять в пищу только легкоусваиваемые продукты - отварную рыбу, блюда из творога, овощей (включая картофель), а также молочнокислые продукты, которые предотвращают процессы гниения и брожения в кишечнике.

Жиры. Крайне необходимо ограничивать употребление продуктов, богатых животными жирами. Желательно заменять их на постную говядину, телятину, белое мясо птицы. Один из вариантов - чередование в первых блюдах мясных бульонов с вегетарианскими, а жареных, тушеных и мясных блюд - с отварными и паровыми. Но жиры, тем не менее, необходимы для организма, так как они, в частности, холестерин, способствуют нормальному росту клеток организма. Жиры содержатся в различных орехах, животных и растительных маслах, а также в сметане.

Одним из полезных диетических продуктов является сливочное масло: оно усваивается организмом на 98%, а также содержит незаменимые аминокислоты, которые не синтезируются организмом и должны попадать в него извне. Растительные масла обладают свойством детоксикации (т.е. выводят из организма токсины, радиоактивные вещества).

Белки. Человеку требуется примерно 1 грамм белка в день на каждый килограмм своего веса, половина из которых должна быть животного происхождения. К богатым белками продуктам относятся мясо, рыба, молоко, яйца, бобовые культуры.

Углеводы. Суточная потребность - 500-600 грамм. Углеводы подразделяются на быстро и медленно усваиваемые. Первые приводят к резкому повышению уровня глюкозы в крови, длительное и значительное повышение которой приводит зачастую к развитию сахарного диабета. К этим углеводам относится сахар, молочный шоколад и кондитерская выпечка. Вторые повышают уровень глюкозы крови постепенно, за счет чего не происходит нарушения углеводного обмена, способствуют длительному насыщению организма и не приводят к повышению массы тела. Содержатся в основном в зерновых культурах, в макаронных изделиях из твердых сортов пшеницы, в овощах.

Несколько слов о полезности соков. Вопрос остается спорным. Более полезными считаются натуральные овощные, которые, в отличие от фруктовых консервированных соков, также сохраняют уровень глюкозы в пределах нормы и являются полезным для здоровья продуктом, одновременно являясь источником витаминов и минералов в более концентрированном виде, чем в аналогичном по объему цельном овоще или фрукте.

Микро- и макроэлементы.

Одним из принципов рационального питания является то, что большая часть макро- и микроэлементов и витаминов должна поставляться в организм с фруктами, овощами и зеленью.

Железо принимает участие в доставке кислорода клетками крови к органам и тканям из легких; содержится в картофеле, горохе, шпинате, яблоках, но больше всего находится в мясе (причем именно содержащееся в мясе железо усваивается лучше всего).

Калий участвует в обменных процессах и необходим для нормальной работы сердечной мышцы; содержится в репе, огурцах, зелени и петрушке, персиках, кожуре картофеля (поэтому полезно периодически есть запеченный или отварной картофель «в мундире»).

Магний влияет на внутреннюю выстилку сосудов. Дефицит магния приводит к повреждению сосудистой стенки, склеротическому повреждению сосудов, повышению уровня холестерина. Исследования показали, что длительно существующий дефицит магния является фактором риска развития острых нарушений мозгового кровообращения. Магний содержат перец, соя, капуста.

Кальций необходим для нормальной работы центральной нервной системы, а также сохраняет прочность костей скелета, содержится в хрене, шпинате, фасоли и в молочных продуктах.

Сера , также крайне необходимая для работы организма, содержится в бобовых культурах и в белокочанной капусте.

Фосфор нужен для улучшения мозговой деятельности, в частности, памяти; наибольшее количество содержится в рыбе (которая также является источников незаменимых аминокислот), в зеленом горошке и репчатом луке.

Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, содержится в морской и белокочанной капусте, чесноке и в хурме.

Витамины.

Одним из постулатов правильного питания является получение организмом витаминов их натуральных продуктов, так как при недостаточном их потреблении нарушается обмен веществ, ослабляется зрение, развивается остеопороз и иммунодефицит, ухудшается работа центральной и периферической нервной системы, состояние кожи.

Витамин А участвует в процессе формировании тканей, улучшает сумеречное зрение; содержится в томатах, моркови, рябине, чернике, дыне, в сливочном масле, молоке.

Витамины группы В необходимы для синтеза элементов крови и адекватной работе нервной системы; содержатся в зерновых культурах, молочнокислых продуктах.

Витамин С способствует повышению иммунитета и укреплению сосудистой стенки, защищает организм от развития злокачественных опухолей; содержится в шиповнике, клубнике, черной смородине, зелени петрушки, в хрене, цитрусовых, чесноке, картофеле, в яблоках.

Витамин Е способствует развитию плода, а также, являясь антиоксидантом, предотвращает губительное воздействие свободных радикалов на организм человека, тем самым продлевая его молодость. Содержится в оливковом, кукурузном и подсолнечном масле.

Основная функция витамина D - укрепление костей; содержится в яичных желтках, молоке, икре, печени трески.

И напоследок, здоровье человека и его детей в первую очередь зависит от правильного, сбалансированного питания. Теперь вы знаете о том, как поступают в организм питательные вещества, микроэлементы, витамины. Помните об этом, и вы сможете навсегда забыть о походах к врачам!

Вода проникает в организм по трем каналам, а именно через рот, легкие (в виде пара) и кожу.

Пищевой путь

Главным источником поступления воды в организм является пищевой путь. Каждый день с напитками или продуктами мы потребляем около 2,5 литра воды. Вода, содержащаяся в твердой пище, является частью ее тканей, например мякотью фруктов или овощей. Поскольку вода необходима всем формам жизни, пища - растительная или животная - также частично состоит из воды. Разница лишь в ее процентном содержании.

Овощи содержат большее количество воды, чем другие продукты. Абсолютный рекорд принадлежит огурцам, в состав которых входит 95,6 процента воды. В корнеплодах ее содержание несколько ниже: в моркови - 88,6 процента, в сельдерее - 88 процентов, в свекле - 86,8 процента. Большое значение имеет способ приготовления овощей. Картофель, в котором содержится около 77 процентов воды, при варке сохраняет этот уровень, однако при жарке и приготовлении чипсов количество воды в нем снижается до 20 и 3 процентов соответственно.

Фрукты практически так же сочны, как овощи. К богатым водой фруктам относятся арбузы и дыни (92%). В наиболее популярных фруктах, таких как яблоки и груши, содержится до 84 процентов воды. В сухофруктах, как можно догадаться, воды намного меньше: в изюме и кураге - 24 процента, финиках - 20 процентов. В орехах содержание воды минимальное: 4,7 процента - в миндале, не более 3 процентов - в лесном орехе.

Если учесть, что коровье молоко на 87 процентов состоит из воды, то кефир и плавленые сыры относятся к продуктам с ее высоким содержанием (86 и 79 процентов). В более твердых сырах содержание воды ниже - от 34 до 53 процентов.

Крупы (пшеница, рис, рожь и другие) в сухом виде содержат около 12 процентов воды. При варке ее содержание увеличивается до 71 процента. Это касается и макаронных изделий. Хлопья идентичны цельным крупам. Хлеб, напротив, богаче водой, чем крекеры и тосты.

Бобовые по содержанию воды близки к крупам - ее в них около 11 процентов.

Рафинированный сахар не содержит воды. В конфетах ее удельный вес достигает 4,5 процента, в шоколаде - 1 процент.

Поскольку содержание воды - это лишь одна из характеристик ценности продуктов, то само по себе оно не может являться критерием для составления диет-плана. Определенные продукты незаменимы при разработке сбалансированной диеты даже несмотря на то, что воды в них немного (например, крупы), в то время как некоторые продукты с высоким содержанием воды (например, арбуз) имеют низкую пищевую ценность.

Человек может пить много или мало жидкости - все зависит от того, что он ест. Люди, которые потребляют много фруктов и овощей, могут пить меньше. У тех же, кто ест в основном твердую пищу, дневная потребность в воде должна быть восполнена приемом напитков.

Поступление воды в организм через легкие

Вода может проникать в организм через дыхательные пути, поскольку она содержится в воздухе в виде невидимого пара, который контактирует со слизистыми оболочками, когда мы вдыхаем воздух. Поглощение влаги из воздуха, хотя оно не очень интенсивное, происходит через альвеолы. Данный процесс осуществляется пассивно и практически не развит у человека. Некоторые насекомые, напротив, восполняют потребность в воде дыханием, даже если относительная влажность воздуха невелика.

Поступление воды в организм через кожу

Контакт с кожей - еще один способ поступления воды в организм. Количество воды, проникающее в него через кожу, очень невелико. Если бы кожа могла пропускать большие объемы воды, то при погружении в жидкость тело всякий раз достигало бы невероятных объемов.

Существует несколько терапевтических приемов, которые используют данную особенность организма. Например, пациентам, получившим солнечные ожоги или страдающим обезвоживанием, дают выпить подсоленной воды и оборачивают их тела влажной тканью, чтобы исключить дальнейшее обезвоживание.

Кожа и легкие имеют второстепенное значение в гидратации организма. Главная роль принадлежит пищеварительному тракту.

Кроме трех перечисленных способов получения недостающей ему воды организм использует еще один - образование метаболической жидкости.