Опять про магний!
В обмене веществ человека активнейшую роль играют две пары элементов-антагонистов - K/Na и Mg/Ca. Каждая пара - это - два практически одинаковых по своим химическим свойствам элемента, различающихся только радиусом ионов и количеством молекул воды, притягиваемых этими ионами, так называемой гидратной оболочкой. Антагонистами в живых системах их сделала эволюция живых существ. Это является ещё одним доказательством того, что в широком диапазоне функциональных проявленияй биология кардинально отличается от физики и химии и в общем случае не описывается аксиомами и функциональными закономерностями, присущими этим двум отраслям знания. В самом начале зарождения жизни антагонистами стали Mg и Ca, а в процессе эволюции - K и Na. Более того, каждая из этих двух пар антагонистов эволюционно и операционно связана с другой парой, поскольку "обслуживают" они один и тот же целый организм. А современные люди стали заложниками некого противоречия, внесённого в биохимию и физиологию в процессе зарождения рода Homo семейства гоминидов и эволюционного усовершенствования путей человекожития.
В древнейшие времена человек получал с пищей преимущественно калий по сравнению с натрием, в наше же время эти пропорции кардинально поменялись. О том, как функционирует Na/K-насос (натрий-калий-зависимая аденозинтрифосфатаза - Na+/K+-АТФ-аза) я подробно рассказывал в статьях "Не пейте воду про запас" (
https://systemity.livejournal.com/5145327.html) и "Исторические основы "биохимии торговли": инжир, курага, финики" (
https://systemity.livejournal.com/5150379.html). Без Na/K-насоса, работающего с помощью магния, без которого не синтезируется АТФ, жизнь невозможна. Точно так же пропорции потребления с пищей кальция и магния резко изменились с освоением человечеством технологий скотоводства, о чём и пойдёт речь в этой статье.
Обсуждая в популярной форме различные проблемы науки, всегда полезно, хотя и всегда непросто, находить понятные и наглядные аналогии. Говоря о роли магния и кальция в биохимии и физиологии млекопитающих можно привести следующую аналогию, продолжая вышеприведённый пример с автомобилями. Представим себе организм человека в виде автомобиля. Работающий автомобиль можно представить себе в виде мотора и всего остального - корпуса, колёс, карданного вала, руля, сидения, окон, дверей и т.д. Представим себе, что топливо, залитое в бензобак, - это жизненный ресурс человека: кончилось топливо - кончилась жизнь. Так вот, мотор - это магний, всё остальное - это кальций, топливо в бензобаке - это запасённая энергия солнца, которая выделяется при окислении человеком поглощённой им пищи. Практически всё живое на Земле кормится продуктами фотосинтеза, которые представлены глюкозой, другими моносахаридами и продуктами их превращения.
В процессе фотосинтеза молекулы углекислоты из атмосферы восстанавливаются водородными атомами воды с выделением молекулярного кислорода, полученного из воды, в атмосферу. Этот процесс осуществляется с помощью энергии солнечного излучения. При переваривании пищи происходит обратный процесс - процесс окисления первичных и вторичных продуктов фотосинтеза (мясо животных - это тоже своеобразный продукт фотосинтеза) с окислением пищи в воду и углекислый газ. В процессе окисления используется запасённая в фотосинтезе энергия Солнца. Это и есть то топливо, которое залито в бак нашего атомобиля-человека.
Представим себе, что произошла поломка крестовины карданного вала, или неисправен руль, или что-то ещё из разряда "кальция", но это никак не мешает мотору функционировать. Мотор работает, хотя автомобиль может и не двигаться, стоять на месте. Но представим себе, что вышел из строя мотор ("магний"). В этом случае не работает всё. Можно с трудом поворачивать руль, можно открывать-закрывать двери, но всё остальное в автомобиле мертво и все эти кальциевые рукоделия становятся абсолютно бессмысленными. Теперь представим себе, что мы увеличили "кальциевую" часть автомобиля: приделали к нему прицеп, доверху нагруженный кирпичами. От этого мотор не перестанет работать, но увеличится расход топлива, а следовательно, уменьшится "продолжительность жизни". Описанная аналогия отражает альтернативную роль кальция и магния в организме. Магний - это мотор организма, производящий АТФ, а кальций выступает в многочисленных функциях, как опорный механизм и посредник в многочисленных аспектах физиолого-биохимической активности.
Ионы кальций и магния отличаются по их размеру, но главное, как и в случае с калием и натрием, важную, определяющую роль играет несоразмерность их гидратных оболочки, то есть количества молекул воды, прочно связанных с ионами этих металлов в водной среде. У магния радиус иона, прочно связанного с водой, увеличивается более, чем в 400 раз по сравнению с дегидратированным ионом, а у кальция радиус гидратированного иона увеличивается "всего" в 25 раз (
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4455825/). Эти цифры показывают, насколько пассивный транспорт магния в клетку сложнее пассивного транспорта кальция. Конкуренция между двумя химически идентичными биологическими антагонистами усложняется в связи с тем, что в человеческом организме кальция содержится от одного до 2.2 кг, в то время как магния - приблизительно 24 грамма, то есть от 50 до 100 раз меньше, чем кальция. Именно по этой причине магний проявляет антиапоптотические свойства, а кальций - проапоптотические свойства. Апоптозом называется регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, минуя развитие воспалительной реакции.
Доступность магния в большой степени зависит от оборота кальция. Основная роль магния заключается в том, что с его помощью синтезируется и утилизируется аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), являющаяся универсальным доставщиком энергии к реагируеющим молекулам живых организмов. Именно эта особенность индивидуальной доставки энергии лежит в основе отличия биологических процессов от физических и химических процессов, протекающих вне живых организмов ("Чем биология отличается от химии и физики" -
https://systemity.livejournal.com/5129289.html). Все процессы биосинтеза, регенерации тканевых структур, физиологической активности - все эти процессы связаны с участием в них магния.
Роль магния в человеческом организме потрясающе важна и объяснить этот феномен неподготовленному читателю совсем непросто. Дело в том, что за сутки обычный взрослый человек, не занимающейся активной деятельностью, в сумме синтезирует и тратит от 50 до 65 кг АТФ - универсального переносчика энергии в любых биохимических процессах В течение суток каждая молекула АТФ синтезируется и разлагается от тысячи до полутора тысяч раз. На самом же деле действующим коферментом является вовсе не АТФ, как написано в подавляющем числе учебников и популярных статей, а комплекс АТФ с ионом Mg2+, координационно связанным с гамма- и бета-фосфатами: (рисунок)
Из-за того, что к большому удивлению никто не понимает, почему это так, почему без магния АТФ не синтезируется и энергию на реагирующие молекулы не переносит, почему эту функцию исполняетм только магний, а, например, не кальций или цинк, из-за этого непонимания принято говорить только об АТФ. По существу же, активно действующий аденозинтрифосфат является продуктом реакции аденозинтрифосфорной кислоты с окисью магния, как это показано на рисунке. Образование окиси магния из иона магния с помощью специфической реакции с участием воды в молекулярной самоорганизующейся системе является основой моей теории происхождения жизни на Земле, разработанной мною сорок лет тому назад (
https://www.dropbox.com/s/tx666ilga0...nOfLifeRus.pdf,
https://systemity.livejournal.com/4661364.html). В любых процессах синтеза АТФ - при фотосинтетической активности, в мембранах бактерий, в окислительном фосфорилировании в митохондриях высших организмов - процессу синтеза АТФ предшествует промежуточная стадия превращения иона магния в окись магния, которая мгновенно реагирует с фосфатной группой нуклеозидфосфатов или гидролизуется с рециркуляцией в ион магния.
Почти восемь десятилетий после открытия Ф. Липмана, установившего роль АТФ в качестве переносчика энергии в биохимических процессах, упорно продолжают говорить о безумных с химической точки зрения "высокоэнергетических фосфатных связях" АТФ и АДФ (но почему-то не АМФ!), хотя на самом деле повышение внутренней энергии акцепторов нуклеозидфосфатов происходит за счёт расщепления связи магния с двумя остатками фосфорной кислоты. Подобная связь отсутствует в АМФ, поскольку аденозинмонофосфат содержит всего одну фосфатную группу. Почему-то важные учёные всех стран и народов до сих пор не занялись поиском ответа на совершенно детский вопрос: как объяснить, что "макроэргическая фосфатная группа" присутствует в аденозинтрифосфате (АТФ), в аденозиндифосфате (АДФ), но отсутствует в аденозинмонофосфате (АМФ)? Ведь ответ совершенно прост и виден из приведённого мною рисунка.
Таким образом, магний играет решающую роль практически во всех процессах обмена веществ. Именно магний, а никакой иной неорганический элемент или органическое вещество лежит в основе поддержания жизни. Роль кальция многообразна в качестве фактора регуляции, но следует помнить, что 99% кальция находится в костях. С этого я и начну своё повествование о том, какое значение содержание в продуктах питания кальция и магния имеет в плане поддержания здоровья человека.
https://www.proza.ru/2019/10/28/478