«Холодный огонь», «чудотворный носитель света», «великий секрет алхимии» – все эти определения относятся к химическому элементу, который сегодня известен нам как фосфор. Воскоподобное вещество, способное ярко светиться без пламени, вызывало восторг и поклонение у алхимиков. Однако не меньший восторг оно вызывает и у современных биохимиков благодаря широчайшему перечню свойств, которыми обладает фосфор в человеческом организме. Это – один из наиболее распространенных элементов в природе. Для человека считается элементом жизни, поскольку отвечает за важнейшие биохимические реакции в органах и системах.

Особое открытие алхимиков – фосфор: его свойства и взаимодействия

Фосфор стал первым открытием нового химического элемента алхимиками со времен античности (фото: wwwchem.uwimona.edu.jm)
Фосфор стал первым открытием нового химического элемента алхимиками со времен античности (фото: wwwchem.uwimona.edu.jm)

Как и многие другие выдающиеся открытия в мире, фосфор был обнаружен случайно в 1669 году, когда один гамбургский алхимик пытался отыскать философский камень. Открытое им в процессе опытов вещество было способно очень ярко гореть и даже мерцать в темноте, поэтому получило название чудотворного носителя света – на латыни phosphorus mirabilis. Впрочем, ученые располагают сведениями о том, что арабские алхимики умели получать фосфор на пять столетий раньше.

Основное свойство фосфора, которое нашло применение издавна – это его очень высокая горючесть. Вещество давало устойчивый яркий свет даже при невысоких температурах нагревания. Предположительно люди получали фосфор из апатитов, фосфоритов или других минералов путем нагревания при высоких температурах и конденсации образующегося пара. Найти источники фосфора было нетрудно, поскольку этот элемент один из наиболее распространенных в природе. Составляет он около 1% массы земной коры, и даже в морской воде его концентрация 0,07 мг/л. Фосфор очень активен с химической точки зрения и практически не встречается в свободном состоянии, образуя 190 природных минералов.

Однако первые химические опыты, благодаря которым фосфор был изучен и описан как вещество, проводились с применением человеческой мочи. Поначалу алхимики полагали, что цвет мочи обусловлен содержащимися в ней частичками золота, однако продолжительное отстаивание, кипячение и выпаривание жидкости дало крупицы белого, похожего на воск горючего вещества. Его и назвали «фосфор»: от греческих слов «φώς» — свет и «φέρω» — несу. Позднее алхимики получали фосфор путем нагревания выпаренной мочи с белым песком.

Сегодня науке известно несколько модификаций фосфора, который получают путем высокотемпературного взаимодействия минералов с кремнеземом или коксом, угля с метафосфорной кислотой – это белый фосфор, красный, черный и металлический.

Наиболее неустойчивая форма вещества – белый фосфор. Он мягкий, пластичный, очень ядовитый и легко вызывающий кожные ожоги. Белый фосфор крайне нестабилен и химически активен. Уже при комнатной температуре начинает излучать бледно-зеленый свет, при взаимодействии с кислородом может гореть даже под водой, а при нагревании переходит в красный фосфор. Каждая из форм фосфора находит свое применение.

Например, красный используют при изготовлении спичек, черный – отличный полупроводник электрического тока. Разные его формы применяются для изготовления полимеров, противокоррозионных покрытий, средств для смягчения воды.

В организме человека фосфор взаимодействует, прежде всего, с кальцием и содержится в костной ткани в форме соединений – гидроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2 для костей и зубов, фторапатит Ca10(PO4)6(F)2 для зубной эмали, а также в виде ортофосфорной H3PO4 и пирофосфорной H4P2O7 кислот в клетках организма. Фосфор – неотъемлемая часть нуклеиновых кислот, клеточных фосфолипидов, фосфопротеидов, входит в состав многих ферментов и коферментов. Взаимодействие фосфорных соединений в организме регулируется гормонами и сильно зависит от присутствия витамина D.

Роль и функции фосфора в работе организма

Фосфор вместе с кальцием отвечает за крепкие кости и суставы (фото: img.scoop.it)
Фосфор вместе с кальцием отвечает за крепкие кости и суставы (фото: img.scoop.it)

В организме взрослого человека фосфор составляет примерно 1% массы всего тела, 90% из них содержатся в костях и зубах, внутри клеток костной ткани, в виде фосфата кальция. На межклеточную жидкость приходится всего около 1% фосфора, поэтому судить о его дефиците или переизбытке по уровню вещества в сыворотке крови бессмысленно – нужно исследовать состав костей.

Соединения фосфора с кальцием являются основными структурными элементами костей. Соединения с другими элементами необходимы для поддержания в организме кислотно-щелочного равновесия. Фосфор абсолютно необходим для белкового и углеводного обмена, синтеза витаминов группы В, транспорта гемоглобина, запуска необходимых для нормального пищеварения ферментных реакций и активации всасывания в кишечнике ионов кальция.

Одна из наиболее важных функций фосфора в организме связана с синтезом аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Поскольку человек способен совершать движения благодаря сокращению и расслаблению скелетных мышц, то АТФ как раз и обеспечивает мышечные волокна энергией для их сокращения.

Еще одно полезное для организма свойство фосфора – формирование фосфолипидов, необходимых компонентов построения клеточных оболочек. Именно фосфолипиды обусловливают ее проницаемость для входа необходимых веществ в клетку и вывода из нее продуктов жизнедеятельности.

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот – полимерных соединений, образующих ДНК и РНК, которые играют ключевую роль в биологических процессах воспроизведения живого организма, отвечают за рост и деление клеток, определяют когнитивные функции, скорость реакций и мышления, многие другие процессы функционирования головного мозга.

Фосфорная кислота принимает участие в усвоении жиров, выработке и распаде гликогена, синтезе лецитина, необходимого для клеточных оболочек, в том числе мозга. Поскольку лецитин расходуется при повышенных физических нагрузках, нужно в таких случаях обязательно увеличивать количество фосфора в рационе.

Взаимодействие фосфора с кальцием – очень важное условие здоровья организма. Считается нормальным соотношение фосфора к кальцию 1:1,5 или 1:2. Нарушение этого равновесия грозит риском отложения кальция в тканях. Паратиреоидный гормон усиливает выведение фосфора с мочой, инсулин снижает его уровень в крови за счет стимулирования поступления в клетки, кальцитонин повышает уровень фосфора в крови и способствует его отложению в костной ткани.

Если обмен фосфора нарушен, и его накопилось избыточно в организме, это может говорить о развитии почечной недостаточности, нарушении работы щитовидной железы, возможном лейкозе. Дефицит фосфора может свидетельствовать об остеопорозе, острых заболеваниях печени, инфекционных болезнях, а также о недостатке или нарушении всасывания витамина D. Отрегулировать недостаток содержания фосфора в организме можно попробовать коррекцией ежедневного рациона, подбирая продукты, где много этого микроэлемента.

Усвоение фосфора и продукты с высоким его содержанием

Наилучшим образом фосфор усваивается из продуктов животного происхождения (фото: weighttraining.guide)
Наилучшим образом фосфор усваивается из продуктов животного происхождения (фото: weighttraining.guide)

Много фосфора содержится в некоторых растительных продуктах – например, бобовых, зерновых, но из-за присутствия в них некоторых кислот растительный фосфор плохо усваивается человеческим организмом. А вот из мяса и рыбы фосфор усваивается почти на 90%, неплохо всасывается он и из молочных продуктов.

Перечень некоторых продуктов, богатых фосфором (в мг на 100 г)

Мясо и молочные продукты Рыба и морепродукты Овощи и фрукты Орехи, семена, злаки, бобовые
Молоко сухое 790 Икра осетровая 590 Брокколи 65 Семя тыквы 1233
Сыр плавленый 600 Карп 415 Картофель 60 Отруби пшеничные 1200
Яйцо куриное 540 Камбала 400 Шпинат 50 Мак 900
Сыр типа «Российский» 539 Сардина 280 Капуста цветная 43 Соевые бобы 700
Брынза 375 Тунец 280 Свекла 40 Семя подсолнечника 660
Свиная печень 347 Скумбрия 280 Огурец 40 Кунжут 629
Говядина 324 Осетрина 280 Киви 34 Кешью 593
Говяжья печень 314 Крабы 260 Помидоры 30 Кедровый орех 572
Творог 220 Кальмары 250 Апельсин 25 Грецкий орех 558
Баранина 202 Ставрида 250 Морковь 24 Овес 521
Курица 157 Мойва 240 Банан 22 Фасоль 500
Кефир 143 Минтай 240 Слива 16 Гречка 422
Йогурт натуральный 94 Креветки 225 Клюква 14 Рис 323
Молоко 92 Треска 210 Яблоко 11 Зеленый горошек 157

Совет! Оптимальным вариантом восполнения запасов фосфора в организме считаются молочные продукты, поскольку в них дополнительно содержится легкоусвояемый кальций, и оба микроэлемента идеально сбалансированы

В желудке фосфорная кислота из продуктов отщепляется от органических соединений, с которыми поступила в организм и всасывается в тонком кишечнике. Здесь всасывание фосфора усиливает щелочная фосфатаза. Выработка этого фермента зависит от количества витамина D. Далее усвоенный фосфор направляется в печень, работает как активатор ферментов и выработки жирных кислот, используется в виде солей костями и мышцами, участвует в других реакциях. Если в плазме крови становится недостаточно фосфора, он восстанавливается за счет запасов костной ткани. Когда фосфора многовато в плазме, он откладывается в скелете. Остатки усвоенного фосфора в виде фосфата кальция выводятся из организма через кишечник и почки. За сутки почками фильтруется около 200 ммоль фосфата, а выводится около 26.

Сочетание фосфора с другими веществами значительно влияет на его усвояемость. Так, ухудшается его всасывание при высоком содержании в продуктах сахара и фруктозы, магния и железа, а улучшается – в присутствии витамина А и витамина F. Фосфор плохо усваивается в присутствии алкоголя, кофе, черного чая.

Много фосфора теряется при отваривании продуктов в большом количестве воды. Он переходит в бульон, а также при предварительном обжаривании продуктов перед тушением. Для того чтобы максимально сохранить фосфор в пище, их желательно нарезать непосредственно перед готовкой, варить в маленьком количестве воды. Продукты нужно хранить в закрытых упаковках без доступа света.

Нормы употребления фосфора и последствия его возможного дефицита

При повышенных физических нагрузках нужен дополнительный прием фосфора (фото: pictures.ozy.com)
При повышенных физических нагрузках нужен дополнительный прием фосфора (фото: pictures.ozy.com)

При сбалансированном регулярном питании количество фосфора в организме обычно сохраняется в норме, хотя стоит помнить, что, к примеру, в консервы для сохранности продукта добавляются фосфаты, и при большом количестве консервированных продуктов в рационе вероятно превышение количества фосфора в организме.

Норма фосфора, которая ежедневно должна поступать в организм

Дети

0-6 месяцев 100 мг
7-12 месяцев 275 мг
1-3 года 460 мг
4-8 лет 500 мг

Подростки

9-13 лет 1250 мг
14-18 лет 1250 мг

Взрослые

Мужчины 1-2 г
Женщины 1-2 г

При тяжелых физических нагрузках или спортивных тренировках нужно принимать в 2 раза больше фосфора, чем обычно. Во время беременности ежедневную норму фосфора увеличивают в 3, при грудном вскармливании – в 3,8 раза (после консультации с врачом и под его контролем).

Недостаток фосфора в организме гораздо опаснее его избытка, поскольку он провоцирует нарушение обменных процессов, нарушает работу нервной системы, становится причиной костно-мышечных патологий. Факторами, способствующими недостатку фосфора, могут стать:

  • «голодные» диеты, в том числе монодиеты;
  • сильные пищевые отравления с продолжительным нарушением нормальной работы кишечника;
  • веганство с употреблением растительных продуктов, выращенных на бедных фосфором почвах;
  • сильные стрессы, физические переутомления, интенсивный рост у подростков, беременность;
  • злоупотребление сладкими газировками;
  • употребление большого количества БАД с магнием, кальцием, алюминием, барием – они способствуют связыванию фосфора и его усиленному выведению;
  • хронические заболевания почек, околощитовидных желез, сахарный диабет.

Нехватку фосфора в организме можно заподозрить при частых простудных заболеваниях, постоянном чувстве слабости и разбитости, онемении кожи или повышении ее чувствительности, нарушениях памяти и концентрации внимания, необъяснимой раздражительности и депрессиях, постоянном ощущении тревоги, пропавшем аппетите.

Последствием дефицита фосфора, если не принять своевременные меры к восстановлению его уровня, могут стать:

  • пародонтоз;
  • остеопороз;
  • геморрагические высыпания на коже;
  • ожирение печени;
  • неврологические заболевания;
  • боли в мышцах и суставах;
  • развитие дистрофии миокарда.

Продолжительный дефицит фосфора чреват развитием артрита, хрупкости костей, нервного истощения.

Совет! При недостатке фосфора в организме, если он не вызван нарушением всасывания вещества из-за болезней, лучше восполнить его при помощи коррекции рациона питания. Прием биодобавок и аптечных препаратов фосфора может стать причиной передозировки и связанных с ней неприятностей со здоровьем

Если же речь идет о хронической недостаточности фосфора, врач принимает решение о коррекции состояния путем введения АТФ, кальция глицерофосфата, фитина, натрия фосфата, других необходимых в конкретной ситуации препаратов.

Препараты фосфора и особенности их назначения, опасности передозировки

Принимать препараты фосфора нужно под контролем врача, чтобы избежать передозировки элемента в организме (фото: proinfekcii.ru)
Принимать препараты фосфора нужно под контролем врача, чтобы избежать передозировки элемента в организме (фото: proinfekcii.ru)

Препараты с содержанием фосфора достаточно разнообразны, чтобы выбрать подходящий для решения возникшей проблемы, обусловившей дефицит этого элемента в организме.

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Назначается при заболеваниях нервной системы, мышечных дистрофиях, дистрофии сердечной мышцы, спазмах сосудов сердца, двигательных нарушениях при болезни Паркинсона.

Фосфрен. Содержит органический фосфор, лецитин, соли кальция и железа. Назначается при неврастении, переутомлении.

Фитин. Представляет собой смесь фосфорных кислот, солей кальция, магния и фосфора. Рекомендуется при неврастениях, половых расстройствах, переломах, проявлениях рахита, анемии, гипотонии.

Натрия фосфат. Применяют при отравлениях, повышенной кислотности, иногда как легкое слабительное.

Глицерофосфат. Назначается как тонизирующее и укрепляющее средство для повышения активности организма при плохом питании, истощении нервной системы.

Липоцеребрин. Назначают при нервных истощениях, пониженном артериальном давлении и переутомлении.

Если нет дополнительных условий со стороны врача, препараты принимают по 1 таблетке или чайной ложке (в зависимости от формы) 2-3 раза в день на протяжении месяца. АТФ вводится внутримышечно первых 22 дня по 1 мл 1 раз в день, затем дважды в день, общий курс 40 инъекций.

Очень важно при дополнительном приеме препаратов фосфора тщательно следить за составом ежедневного меню и не допускать сбоев в назначенных врачом дозировках, чтобы избежать риска переизбытка фосфора в организме. Причиной передозировки на фоне приема биодобавок и препаратов с фосфором может стать высокое содержание этого вещества в магазинных продуктах и напитках. Именно фосфорные соединения препятствуют комкованию и слеживанию кофе, какао, сухих сливок и других сыпучих продуктов, повышают объем колбасных изделий, обеспечивают мягкость плавленым сырам и гомогенность сгущенке, продлевают срок хранения молока и мясных продуктов.

Причиной избыточного накопления фосфора может стать и нарушение обмена веществ, прием гормональных препаратов, хроническое отравление при постоянной работе с фосфорсодержащими веществами.

Избыток фосфора в организме проявляется мелкими кровоизлияниями на глазной сетчатке, плохой свертываемостью крови. Если не принять меры вовремя, запускается процесс образования камней в почках, развивается анемия, жировая дистрофия мелких сосудов сердца, печени и почек. Хроническое отравление красным фосфором может стать причиной повторяющихся пневмоний. Одна из форм отравления избытком фосфора – некроз челюстей, который проявляется упорными зубными болями, их расшатыванием и выпадением.

Очень опасен для человека белый фосфор. Его избыток в организме проявляется головной болью и рвотой, слабостью, желтушным цветом кожи, чувством жжения в желудке. Если отравление приняло хроническую форму, значительно повышается риск нарушения работы сердца и нервной системы, обменных процессов в костной ткани. При попадании на кожу белый фосфор оставляет тяжелые ожоги, поскольку способен тлеть. При остром отравлении этим видом фосфора первой помощью становится промывание желудка и прием слабительных, ожоги обрабатываются медным купоросом.

Подробнее про фосфор в организме человека — про его роль, пользу для здоровья, признаки дефицита, чем опасен избыток фосфора – смотрите в видео ниже.