GOUVPO UGMA federalinė sveikatos ir socialinės plėtros agentūra
Biochemijos katedra
PASKAITŲ KURSAS
BENDROJI BIOCHEMIJA
8 modulis. Vandens-druskos apykaitos biochemija.
Jekaterinburgas,
2009 m
Tema: Vandens-druskos ir mineralų apykaita
Fakultetai: terapinis ir profilaktinis, medicininis ir profilaktinis, pediatrinis.2 kursas.
Vandens ir druskos metabolizmas yra vandens ir pagrindinių organizmo elektrolitų (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4) mainai.
Elektrolitai yra medžiagos, kurios tirpale disocijuoja į anijonus ir katijonus. Jie matuojami mol/l.
Neelektrolitai – tai medžiagos, kurios tirpale nesiskiria (gliukozė, kreatininas, karbamidas). Jie matuojami g/l.
Biologinis vandens vaidmuo
- Vanduo yra universalus tirpiklis daugumai organinių (išskyrus lipidus) ir neorganinių junginių.
Vanduo ir jame ištirpusios medžiagos kuria vidinę organizmo aplinką.
Vanduo užtikrina medžiagų ir šiluminės energijos transportavimą visame kūne.
Esminė dalis cheminės reakcijos organizmas atsiranda vandeninėje fazėje.
Vanduo dalyvauja hidrolizės, hidratacijos ir dehidratacijos reakcijose.
Nustato hidrofobinių ir hidrofilinių molekulių erdvinę struktūrą ir savybes.
Kartu su GAG vanduo atlieka struktūrinę funkciją.
Visiems kūno skysčiams būdingos bendros savybės: tūris, osmosinis slėgis ir pH vertė.
Apimtis. Visiems sausumos gyvūnams skysčiai sudaro apie 70% kūno svorio.
Vandens pasiskirstymas organizme priklauso nuo amžiaus, lyties, raumenų masės, kūno tipo ir riebalų kiekio. Vandens kiekis įvairiuose audiniuose pasiskirsto taip: plaučiuose, širdyje ir inkstuose (80%), skeleto raumenyse ir smegenyse (75%), odoje ir kepenyse (70%), kauluose (20%), riebaliniame audinyje (10%). . Apskritai liesi žmonės mažiau riebalų ir daugiau vandens. Vyrams vanduo sudaro 60%, moterų - 50% kūno svorio. Vyresnio amžiaus žmonės turi daugiau riebalų ir mažiau raumenų. Vidutiniškai vyresnių nei 60 metų vyrų ir moterų organizme vandens yra atitinkamai 50% ir 45%.
Visiškai netekus vandens, mirtis ištinka po 6-8 dienų, kai vandens kiekis organizme sumažėja 12%.
Visas kūno skystis yra padalintas į tarpląstelinius (67%) ir tarpląstelinius (33%) telkinius.
Tarpląstelinis baseinas (tarpląstelinė erdvė) susideda iš:
- Intravaskulinis skystis;
Intersticinis skystis (tarpląstelinis);
Transląstelinis skystis (pleuros, perikardo, pilvaplėvės ertmių ir sinovijos, smegenų ir stuburo intraokulinis skystis, prakaito, seilių ir ašarų liaukų sekrecija, kasos, kepenų, tulžies pūslės, virškinimo trakto ir kvėpavimo takų sekrecija).
Osmosinis slėgis yra slėgis, kurį sukuria visos vandenyje ištirpusios medžiagos. Ekstraląstelinio skysčio osmosinį slėgį daugiausia lemia NaCl koncentracija.
Ekstraląsteliniai ir tarpląsteliniai skysčiai labai skiriasi sudėtimi ir atskirų komponentų koncentracija, tačiau bendra osmosiškai aktyvių medžiagų bendra koncentracija yra maždaug vienoda.
pH yra neigiamas dešimtainis protonų koncentracijos logaritmas. PH reikšmė priklauso nuo rūgščių ir bazių susidarymo organizme intensyvumo, jų neutralizavimo buferinėmis sistemomis ir pašalinimo iš organizmo su šlapimu, iškvepiamu oru, prakaitu ir išmatomis.
Priklausomai nuo mainų ypatybių, pH vertė gali labai skirtis tiek skirtingų audinių ląstelėse, tiek skirtinguose tos pačios ląstelės skyriuose (citozolyje rūgštingumas neutralus, lizosomose ir tarpmembraninėje mitochondrijų erdvėje labai rūgštus). ). Tarpląsteliniame skystyje skirtingi organai Tiek audiniuose, tiek kraujo plazmoje pH vertė, kaip ir osmosinis slėgis, yra santykinai pastovi vertė.
ORGANIZMO VANDENS IR DRUSKŲ balanso REGULIAVIMAS
Organizme tarpląstelinės aplinkos vandens ir druskos balansą palaiko tarpląstelinio skysčio pastovumas. Savo ruožtu tarpląstelinio skysčio vandens ir druskos balansas palaikomas per kraujo plazmą organų pagalba ir reguliuojamas hormonų.
1. Organai, reguliuojantys vandens-druskų apykaitą
Vanduo ir druskos į organizmą patenka per virškinamąjį traktą, šį procesą kontroliuoja troškulio jausmas ir druskos apetitas. Inkstai pašalina iš organizmo vandens ir druskų perteklių. Be to, vandenį iš organizmo pašalina oda, plaučiai ir virškinimo traktas.
Kūno vandens balansas
Vandens išskyrimas virškinimo trakte, odoje ir plaučiuose yra šalutinis procesas, atsirandantis dėl jų pagrindinių funkcijų atlikimo. Pavyzdžiui, virškinimo traktas netenka vandens, kai iš organizmo išsiskiria nesuvirškintos medžiagos, medžiagų apykaitos produktai, ksenobiotikai. Kvėpuodami plaučiai netenka vandens, o termoreguliacijos metu – oda.
Inkstų, odos, plaučių ir virškinimo trakto veiklos pokyčiai gali sutrikdyti vandens ir druskos homeostazę. Pavyzdžiui, karštame klimate, norint palaikyti kūno temperatūrą, padidėja odos prakaitavimas, o apsinuodijus vemiama ar viduriuojama iš virškinamojo trakto. Dėl padidėjusios dehidratacijos ir druskų praradimo organizme pažeidžiamas vandens ir druskos balansas.
2. Hormonai, reguliuojantys vandens-druskų apykaitą
Vazopresinas
Antidiurezinis hormonas (ADH) arba vazopresinas yra peptidas su molekulinė masė apie 1100 D, kuriame yra 9 AA, sujungtos vienu disulfidiniu tilteliu.
ADH sintetinamas pagumburio neuronuose ir pernešamas į užpakalinės hipofizės skilties nervinius galus (neurohipofizė).
Aukštas ekstraląstelinio skysčio osmosinis slėgis aktyvina pagumburio osmoreceptorius, todėl nerviniai impulsai perduodami į užpakalinę hipofizės dalį ir sukelia ADH išsiskyrimą į kraują.
ADH veikia per 2 receptorių tipus: V1 ir V2.
Pagrindinis fiziologinis poveikis hormonas, realizuojamas per V 2 receptorius, esančius ant distalinių kanalėlių ląstelių ir surinkimo kanalų, kurie yra santykinai neprasiskverbiantys vandens molekulėms.
ADH per V 2 receptorius stimuliuoja adenilato ciklazės sistemą, ko pasekoje baltymai fosforilinami, stimuliuojant membraninio baltymo geno - akvaporino-2 ekspresiją. Aquaporin-2 yra integruotas į viršūninę ląstelių membraną, sudarydamas joje vandens kanalus. Šiais kanalais pasyvios difuzijos būdu vanduo iš šlapimo reabsorbuojamas į intersticinę erdvę ir šlapimas koncentruojamas.
Jei nėra ADH, šlapimas nesikoncentruoja (tankis<1010г/л) и может выделяться
в очень больших количествах
(>20 l/d.), dėl to organizmas dehidratuoja. Ši būklė vadinama cukriniu diabetu.
ADH trūkumo ir cukrinio diabeto priežastys yra šios: genetiniai prepro-ADG sintezės hipotalamyje defektai, proADG apdorojimo ir transportavimo defektai, pagumburio ar neurohipofizės pažeidimas (pavyzdžiui, dėl trauminio smegenų pažeidimo, navikas, išemija). Nefrogeninis cukrinis diabetas atsiranda dėl ADH V 2 tipo receptorių geno mutacijos.
V 1 receptoriai yra lokalizuoti SMC kraujagyslių membranose. ADH per V 1 receptorius aktyvina inozitolio trifosfato sistemą ir skatina Ca 2+ išsiskyrimą iš ER, o tai skatina kraujagyslių SMC susitraukimą. Kraujagysles sutraukiantis ADH poveikis pasireiškia esant didelėms ADH koncentracijoms.
Natriurezinis hormonas (prieširdžių natriuretinis faktorius, ANF, atriopeptinas)
PNP yra peptidas, turintis 28 AA su 1 disulfido tilteliu, daugiausia sintetinamas prieširdžių kardiomiocituose.
PNP sekreciją daugiausia skatina kraujospūdžio padidėjimas, taip pat padidėjęs osmoso slėgis plazma, širdies susitraukimų dažnis, katecholaminų ir gliukokortikoidų koncentracija kraujyje.
PNP veikia per guanilato ciklazės sistemą, aktyvuodama baltymų kinazę G.
Inkstuose PNF išplečia aferentines arterioles, todėl padidėja inkstų kraujotaka, filtracijos greitis ir Na + išsiskyrimas.
Periferinėse arterijose PNF sumažina lygiųjų raumenų tonusą, o tai išplečia arterioles ir mažina kraujospūdį. Be to, PNF slopina renino, aldosterono ir ADH išsiskyrimą.
Renino-angiotenzino-aldosterono sistema
Reninas
Reninas yra proteolitinis fermentas, kurį gamina jukstaglomerulinės ląstelės, esančios palei aferentines (aferentines) inkstų korpuso arterioles. Renino sekreciją skatina slėgio kritimas glomerulų aferentinėse arteriolėse, kurį sukelia kraujospūdžio sumažėjimas ir Na + koncentracijos sumažėjimas. Renino sekreciją taip pat palengvina sumažėję impulsai iš prieširdžių ir arterijų baroreceptorių dėl kraujospūdžio sumažėjimo. Renino sekreciją slopina angiotenzinas II, aukštas kraujospūdis.
Kraujyje reninas veikia angiotenzinogeną.
Angiotenzinogenas - ? 2-globulinas, nuo 400 AK. Angiotenzinogeno susidarymas vyksta kepenyse, jį skatina gliukokortikoidai ir estrogenai. Reninas hidrolizuoja peptidinį ryšį angiotenzinogeno molekulėje, atskirdamas nuo jos N-galinį dekapeptidą – angiotenziną I, kuris neturi biologinio aktyvumo.
Veikiant edotelio ląstelių, plaučių ir kraujo plazmos antiotenziną konvertuojančiam fermentui (AKF) (karboksidipeptidilpeptidazei), iš angiotenzino I C-galo pasišalina 2 AA ir susidaro angiotenzinas II (oktapeptidas).
Angiotenzinas II
Angiotenzinas II veikia per ląstelių inozitolio trifosfato sistemą glomerulinė zona antinksčių žievė ir SMC. Angiotenzinas II stimuliuoja aldosterono sintezę ir sekreciją antinksčių žievės glomerulinės zonos ląstelėse. Didelė angiotenzino II koncentracija sukelia stiprų periferinių arterijų vazokonstrikciją ir padidina kraujospūdį. Be to, angiotenzinas II stimuliuoja troškulio centrą pagumburyje ir slopina renino sekreciją inkstuose.
Angiotenzinas II hidrolizuojasi aminopeptidazėmis į angiotenziną III (heptapeptidas, turintis angiotenzino II aktyvumą, bet turintis 4 kartus mažesnę koncentraciją), kurį vėliau angiotenzinazė (proteazė) hidrolizuoja į AK.
Aldosteronas
Aldosteronas yra aktyvus mineralokortikosteroidas, kurį sintetina antinksčių žievės glomerulinės zonos ląstelės.
Aldosterono sintezę ir sekreciją skatina angiotenzinas II, maža Na + koncentracija ir didelė K + koncentracija kraujo plazmoje, AKTH ir prostaglandinai. Aldosterono sekreciją slopina maža K + koncentracija.
Aldosterono receptoriai yra lokalizuoti tiek ląstelės branduolyje, tiek citozolyje. Aldosteronas skatina: a) Na + transportavimo baltymų, kurie perneša Na + iš kanalėlių spindžio į inkstų kanalėlių epitelio ląstelę, sintezę; b) Na + , K + -ATPazės c) K + transportavimo baltymai, pernešantys K + iš inkstų kanalėlių ląstelių į pirminį šlapimą; d) TCA ciklo mitochondrijų fermentai, ypač citrato sintazė, skatinantys aktyviam jonų transportavimui reikalingų ATP molekulių susidarymą.
Dėl to aldosteronas skatina Na + reabsorbciją inkstuose, o tai sukelia NaCl susilaikymą organizme ir padidina osmosinį slėgį.
Aldosteronas skatina K +, NH 4 + sekreciją inkstuose, prakaito liaukose, žarnyno gleivinėje ir seilių liaukose.
RAAS sistemos vaidmuo hipertenzijos vystymuisi
Perteklinė RAAS hormonų gamyba sukelia cirkuliuojančio skysčio tūrio, osmosinio ir kraujospūdžio padidėjimą, todėl išsivysto hipertenzija.
Renino padidėjimas atsiranda, pavyzdžiui, sergant inkstų arterijų ateroskleroze, kuri pasireiškia vyresnio amžiaus žmonėms.
Hiperaldosterono sekrecija – hiperaldosteronizmas – atsiranda dėl kelių priežasčių.
Pirminio hiperaldosteronizmo (Kono sindromo) priežastis maždaug 80 % pacientų yra antinksčių adenoma, kitais atvejais – difuzinė glomerulinės zonos ląstelių, gaminančių aldosteroną, hipertrofija.
Pirminio hiperaldosteronizmo atveju aldosterono perteklius padidina Na + reabsorbciją inkstų kanalėliuose, o tai skatina ADH sekreciją ir vandens susilaikymą inkstuose. Be to, sustiprėja K +, Mg 2+ ir H + jonų išsiskyrimas.
Dėl to išsivysto: 1). hipernatremija, sukelianti hipertenziją, hipervolemiją ir edemą; 2). hipokalemija, sukelianti raumenų silpnumą; 3). magnio trūkumas ir 4). lengva metabolinė alkalozė.
Antrinis hiperaldosteronizmas yra daug dažnesnis nei pirminis hiperaldosteronizmas. Jis gali būti susijęs su širdies nepakankamumu, lėtine inkstų liga ir reniną išskiriančiais navikais. Pacientai stebimi padidintas lygis reninas, angiotenzinas II ir aldosteronas. Klinikiniai simptomai yra mažiau ryškūs nei pirminio aldosteronizmo atveju.
KALcio, MAGNEZIO, FOSFORO MEDŽIAGA
Kalcio funkcijos organizme:
Daugelio hormonų tarpląstelinis tarpininkas (inozitolio trifosfato sistema);
Dalyvauja generuojant nervų ir raumenų veikimo potencialą;
Dalyvauja kraujo krešėjimo procese;
Sukelia raumenų susitraukimą, fagocitozę, hormonų, neuromediatorių ir kt. sekreciją;
Dalyvauja mitozėje, apoptozėje ir nekrobiozėje;
Didina ląstelės membranos pralaidumą kalio jonams, turi įtakos ląstelių natrio laidumui, jonų siurblių darbui;
Kai kurių fermentų kofermentas;
- Tai daugelio fermentų (transketolazės (PFSH), gliukozės-6ph dehidrogenazės, 6-fosfogliukonato dehidrogenazės, gliukonolaktono hidrolazės, adenilato ciklazės ir kt.) kofermentas;
Neorganinis kaulų ir dantų komponentas.
- Neorganinis kaulų ir dantų komponentas (hidroksiapatitas);
Dalis lipidų (fosfolipidų, sfingolipidų);
Nukleotidų dalis (DNR, RNR, ATP, GTP, FMN, NAD, NADP ir kt.);
Suteikia energijos apykaitą nes formuoja makroerginius ryšius (ATP, kreatino fosfatas);
Baltymų (fosfoproteinų) dalis;
Dalis angliavandenių (gliukozė-6ph, fruktozė-6ph ir kt.);
Reguliuoja fermentų aktyvumą (fermentų fosforilinimo/defosforilinimo reakcijos, dalis inozitolio trifosfato – inozitolio trifosfato sistemos komponento);
Dalyvauja medžiagų katabolizme (fosfolizės reakcija);
Reguliuoja CBS, nes sudaro fosfatinį buferį. Neutralizuoja ir pašalina protonus iš šlapimo.
Suaugęs žmogus turi vidutiniškai 1000 g kalcio:
- Kauluose ir dantyse yra 99% kalcio. Kauluose 99 % kalcio yra sunkiai tirpaus hidroksiapatito [Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 H 2 O] pavidalu, o 1 % – tirpių fosfatų pavidalu;
Ekstraląstelinis skystis 1%. Kraujo plazmos kalcis pateikiamas tokia forma: a). laisvųjų Ca 2+ jonų (apie 50%); b). Ca 2+ jonai, susiję su baltymais, daugiausia albuminu (45%); c) nesiskiriantys kalcio kompleksai su citratu, sulfatu, fosfatu ir karbonatu (5%). Kraujo plazmoje bendrojo kalcio koncentracija yra 2,2-2,75 mmol/l, o jonizuoto kalcio - 1,0-1,15 mmol/l;
Tarpląsteliniame skystyje yra 10 000–100 000 kartų mažiau kalcio nei tarpląsteliniame skystyje.
- Kauluose ir dantyse yra 85% fosforo;
Ekstraląstelinis skystis – 1% fosforo. Kraujo serume neorganinio fosforo koncentracija 0,81-1,55 mmol/l, fosfolipidinio fosforo 1,5-2 g/l;
Tarpląstelinis skystis – 14% fosforo.
Kalcio, magnio ir fosfatų mainai organizme
Su maistu per dieną reikia gauti kalcio – 0,7–0,8 g, magnio – 0,22–0,26 g, fosforo – 0,7–0,8 g. Kalcis prastai pasisavinamas 30-50%, fosforas gerai pasisavinamas 90%.
Be virškinimo trakto, jo rezorbcijos metu iš kaulinio audinio į kraujo plazmą patenka kalcis, magnis ir fosforas. Kalcio mainai tarp kraujo plazmos ir kaulinio audinio yra 0,25–0,5 g per parą, fosforo – 0,15–0,3 g per dieną.
Kalcis, magnis ir fosforas iš organizmo išsiskiria per inkstus su šlapimu, per virškinamąjį traktą su išmatomis ir per odą su prakaitu.
Mainų reguliavimas
Pagrindiniai kalcio, magnio ir fosforo apykaitos reguliatoriai yra prieskydinės liaukos hormonas, kalcitriolis ir kalcitoninas.
Parathormonas
Prieskydinės liaukos hormonas (PTH) yra 84 AK (apie 9,5 kDa) polipeptidas, sintetinamas prieskydinėse liaukose.
Prieskydinių liaukų hormono sekreciją skatina maža Ca 2+, Mg 2+ koncentracija ir didelės fosfatų koncentracijos, o slopina vitaminas D 3.
Hormonų skilimo greitis mažėja esant žemai Ca 2+ koncentracijai ir didėja, jei Ca 2+ koncentracija yra didelė.
Parathormonas veikia kaulus ir inkstus. Stimuliuoja į insuliną panašaus augimo faktoriaus 1 ir citokinų sekreciją osteoblastais, kurie padidina osteoklastų metabolinį aktyvumą. Osteoklastuose pagreitėja šarminės fosfatazės ir kolagenazės susidarymas, dėl kurių suyra kaulo matrica, todėl Ca 2+ ir fosfatai mobilizuojasi iš kaulo į ekstraląstelinį skystį.
Inkstuose parathormonas skatina Ca 2+, Mg 2+ reabsorbciją distaliniuose vingiuotuose kanalėliuose ir mažina fosfatų reabsorbciją.
Prieskydinės liaukos hormonas skatina kalcitriolio (1,25(OH) 2 D 3) sintezę.
Dėl to parathormonas kraujo plazmoje padidina Ca 2+ ir Mg 2+ koncentraciją, mažina fosfatų koncentraciją.
Hiperparatiroidizmas
At pirminis hiperparatiroidizmas(1:1000) sutrinka parathormono sekrecijos slopinimo mechanizmas reaguojant į hiperkalcemiją. Priežastys gali būti navikas (80%), difuzinė hiperplazija arba prieskydinės liaukos vėžys (mažiau nei 2%).
Hiperparatiroidizmas sukelia:
- kaulų sunaikinimas, mobilizuojant iš jų kalcį ir fosfatus. Padidėjusi stuburo lūžių rizika šlaunikaulis ir dilbio kaulai;
hiperkalcemija, su padidėjusia kalcio reabsorbcija inkstuose. Hiperkalcemija sukelia nervų ir raumenų susijaudinimo sumažėjimą ir raumenų hipotonija. Pacientams išsivysto bendrieji ir raumenų silpnumas, nuovargis ir skausmas atskiros grupės raumenys;
inkstų akmenų susidarymas, padidėjus fosfato ir Ca 2 + koncentracijai inkstų kanalėliuose;
hiperfosfaturija ir hipofosfatemija, sumažėjusi fosfatų reabsorbcija inkstuose;
At inkstų nepakankamumas slopinamas kalcitriolio susidarymas, dėl to sutrinka kalcio pasisavinimas žarnyne ir atsiranda hipokalcemija. Hiperparatiroidizmas atsiranda reaguojant į hipokalcemiją, tačiau prieskydinės liaukos hormonas negali normalizuoti kalcio koncentracijos plazmoje. Kartais pasireiškia hiperfostatemija. Dėl padidėjusios kalcio mobilizacijos iš kaulinis audinys vystosi osteoporozė.
Hipoparatiroidizmas
Hipoparatiroidizmą sukelia prieskydinių liaukų nepakankamumas ir kartu su hipokalcemija. Hipokalcemija sukelia padidėjusį nervų ir raumenų laidumą, tonizuojančių traukulių priepuolius, kvėpavimo raumenų ir diafragmos traukulius bei laringospazmą.
Kalcitriolis
Kalcitriolis sintetinamas iš cholesterolio.
- Odoje, veikiant UV spinduliuotei, susidaro 7-dehidrocholesterolis dauguma cholekalciferolis (vitaminas D3). Nedidelis vitamino D3 kiekis gaunamas su maistu. Cholekalciferolis prisijungia prie specifinio vitaminą D jungiančio baltymo (transkalciferino), patenka į kraują ir transportuojamas į kepenis.
Kepenyse 25-hidroksilazė cholekalciferolį hidroksilina į kalcidiolį (25-hidroksicholekalciferolis, 25(OH)D 3). D surišantis baltymas perneša kalcidiolį į inkstus.
Inkstuose mitochondrijų 1β-hidroksilazė hidroksilina kalcidiolį į kalcitriolį (1,25(OH)2D3), aktyvią vitamino D3 formą. Prieskydinės liaukos hormonas indukuoja 1-hidroksilazę.
Hiperkalcemija slopina kalcitriolio sintezę, aktyvina 24-hidroksilazę, kuri kalcidiolį paverčia neaktyviu metabolitu 24,25(OH) 2 D 3, o atitinkamai aktyvaus kalcitriolio nesusidaro.
Kalcitriolis veikia plonąją žarną, inkstus ir kaulus.
Kalcitriolis:
- žarnyno ląstelėse skatina Ca 2+ pernešančių baltymų, užtikrinančių Ca 2+, Mg 2+ ir fosfatų pasisavinimą, sintezę;
distaliniuose inkstų kanalėliuose skatina Ca 2+, Mg 2+ ir fosfatų reabsorbciją;
esant žemam Ca 2+ kiekiui, padidina osteoklastų skaičių ir aktyvumą, o tai skatina osteolizę;
su mažu parathormono kiekiu, skatina osteogenezę.
Kalcitriolio trūkumas sutrikdo amorfinio kalcio fosfato ir hidroksiapatito kristalų susidarymą kauliniame audinyje, todėl išsivysto rachitas ir osteomaliacija.
Rachitas yra liga vaikystė susijęs su nepakankama kaulinio audinio mineralizacija.
Rachito priežastys: vitamino D 3, kalcio ir fosforo trūkumas maiste, sutrikęs vitamino D 3 pasisavinimas plonoji žarna, sumažėjusi cholekalciferolio sintezė dėl saulės šviesos trūkumo, 1a-hidroksilazės defektas, kalcitriolio receptorių defektas tikslinėse ląstelėse. Sumažėjus Ca 2+ koncentracijai kraujo plazmoje, skatinama prieskydinės liaukos hormono sekrecija, kuri dėl osteolizės sukelia kaulinio audinio sunaikinimą.
Sergant rachitu, pažeidžiami kaukolės kaulai; krūtinė kartu su krūtinkauliu išsikiša į priekį; deformuojami vamzdiniai kaulai ir rankų bei kojų sąnariai; pilvas padidėja ir išsikiša; motorinis vystymasis vėluoja. Pagrindiniai rachito profilaktikos būdai yra tinkama mityba ir pakankamas buvimas saulėje.
Kalcitoninas
Kalcitoninas yra polipeptidas, susidedantis iš 32 AA su viena disulfidine jungtimi, kurią išskiria skydliaukės parafolikulinės K ląstelės arba prieskydinių liaukų C ląstelės.
Kalcitonino sekreciją skatina didelės Ca 2+ ir gliukagono koncentracijos, o slopina mažos Ca 2+ koncentracijos.
Kalcitoninas:
- slopina osteolizę (mažina osteoklastų aktyvumą) ir slopina Ca 2 + išsiskyrimą iš kaulų;
inkstų kanalėliuose slopina Ca 2+, Mg 2+ ir fosfatų reabsorbciją;
slopina virškinimą virškinimo trakte,
Ca 2+ koncentracijos kraujo plazmoje sumažėjimas pastebimas, kai:
nėštumas;
mitybos distrofija;
rachitas vaikams;
ūminis pankreatitas;
tulžies takų užsikimšimas, steatorėja;
inkstų nepakankamumas;
citrato kraujo infuzija;
kaulų lūžiai;
poliartritas;
daugybinė mieloma;
metastazių piktybiniai navikai kauluose;
vitamino D ir Ca 2+ perdozavimas;
obstrukcinė gelta;
- rachitas;
prieskydinių liaukų hiperfunkcija;
osteomaliacija;
inkstų acidozė
- prieskydinių liaukų hipofunkcija;
vitamino D perdozavimas;
inkstų nepakankamumas;
diabetinė ketoacidozė;
daugybinė mieloma;
osteolizė.
Mg 2+ koncentracijos padidėjimas kraujo plazmoje stebimas:
- audinių skilimas;
infekcijos;
uremija;
diabetinė acidozė;
tirotoksikozė;
lėtinis alkoholizmas.
Manganas yra aminoacil-tRNR sintetazių kofaktorius.
Biologinis Na + , Cl - , K + , HCO 3 - bazinių elektrolitų vaidmuo, svarba CBS reguliavime. Keistis ir biologinis vaidmuo. Anijonų skirtumas ir jo korekcija.
Sunkieji metalai (švinas, gyvsidabris, varis, chromas ir kt.), jų toksinis poveikis.
Padidėjęs chlorido kiekis kraujo serume: dehidratacija, ūminis inkstų nepakankamumas, metabolinė acidozė po viduriavimo ir bikarbonatų netekimo, kvėpavimo alkalozė, galvos trauma, antinksčių nepakankamumas, ilgai vartojant kortikosteroidus, tiazidinius diuretikus, hiperaldosteronizmas, Kušingo liga.
Sumažėjęs chlorido kiekis kraujo serume: hipochloreminė alkalozė (po vėmimo), kvėpavimo takų acidozė, gausus prakaitavimas, nefritas su druskų netekimu (reabsorbcijos sutrikimas), galvos trauma, būklė, kai padidėja ekstraląstelinio lankstumo tūris, opinė opa, Adisono liga. liga (hipoaldosteronizmas).
Padidėjęs chloridų išsiskyrimas su šlapimu: hipoaldosteronizmas (Adisono liga), druskos netekantis nefritas, padidėjęs druskos suvartojimas, gydymas diuretikais.
Sumažėjęs chlorido išsiskyrimas su šlapimu: chloridų netekimas dėl vėmimo, viduriavimas, Kušingo liga, paskutinės fazės inkstų nepakankamumas, druskų susilaikymas dėl edemos.
Normalus kalcio kiekis kraujo serume yra 2,25-2,75 mmol/l.
Normalus kalcio pasišalinimas su šlapimu yra 2,5-7,5 mmol per dieną.
Padidėjęs kalcio kiekis kraujo serume: hiperparatiroidizmas, naviko metastazės į kaulinį audinį, daugybinė mieloma, sumažėjęs kalcitonino išsiskyrimas, vitamino D perdozavimas, tirotoksikozė.
Sumažėjęs kalcio kiekis kraujo serume: hipoparatiroidizmas, padidėjusi kalcitonino sekrecija, hipovitaminozė D, sutrikusi reabsorbcija inkstuose, masinis kraujo perpylimas, hipoalbunemija.
Padidėjęs kalcio išsiskyrimas su šlapimu: ilgalaikis saulės spindulių poveikis (hipervitaminozė D), hiperparatiroidizmas, naviko metastazės į kaulinį audinį, sutrikusi reabsorbcija inkstuose, tirotoksikozė, osteoporozė, gydymas gliukokortikoidais.
Sumažėjęs kalcio išsiskyrimas su šlapimu: hipoparatiroidizmas, rachitas, ūminis nefritas (inkstų filtracijos sutrikimas), hipotirozė.
Geležies kiekis kraujo serume yra normalus mmol/l.
Padidėjęs geležies kiekis kraujo serume: aplastinė ir hemolizinė anemija, hemochromatozė, ūminis hepatitas ir steatozė, kepenų cirozė, talasemija, pakartotiniai kraujo perpylimai.
Sumažėjęs geležies kiekis kraujo serume: Geležies stokos anemija, ūminės ir lėtinės infekcijos, navikai, inkstų ligos, kraujo netekimas, nėštumas, sutrikęs geležies pasisavinimas žarnyne.
PASKAITŲ KURSAS
BENDROJI BIOCHEMIJA
8 modulis. Vandens-druskų apykaitos ir rūgščių-šarmų būklės biochemija
Jekaterinburgas,
PASKAITA Nr.24
Tema: Vandens-druskos ir mineralų apykaita
Fakultetai: terapinis ir profilaktinis, medicininis ir profilaktinis, pediatrinis.
Vandens-druskos apykaita – vandens ir pagrindinių organizmo elektrolitų (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4 ) mainai.
Elektrolitai – medžiagos, kurios tirpale disocijuoja į anijonus ir katijonus. Jie matuojami mol/l.
Ne elektrolitai– tirpale nesiskiriančios medžiagos (gliukozė, kreatininas, šlapalas). Jie matuojami g/l.
Mineralų apykaita – keitimasis bet kokiais mineraliniais komponentais, įskaitant tuos, kurie neturi įtakos pagrindiniams organizmo skystosios aplinkos parametrams.
Vanduo – pagrindinis visų kūno skysčių komponentas.
Biologinis vandens vaidmuo
Vanduo yra universalus tirpiklis daugumai organinių (išskyrus lipidus) ir neorganinių junginių.
Vanduo ir jame ištirpusios medžiagos kuria vidinę organizmo aplinką.
Vanduo užtikrina medžiagų ir šiluminės energijos transportavimą visame kūne.
Didelė dalis organizmo cheminių reakcijų vyksta vandeninėje fazėje.
Vanduo dalyvauja hidrolizės, hidratacijos ir dehidratacijos reakcijose.
Nustato hidrofobinių ir hidrofilinių molekulių erdvinę struktūrą ir savybes.
Kartu su GAG vanduo atlieka struktūrinę funkciją.
Bendrosios kūno skysčių savybės
Visiems kūno skysčiams būdingos bendros savybės: tūris, osmosinis slėgis ir pH vertė.
Apimtis. Visiems sausumos gyvūnams skysčiai sudaro apie 70% kūno svorio.
Vandens pasiskirstymas organizme priklauso nuo amžiaus, lyties, raumenų masės, kūno tipo ir riebalų kiekio. Vandens kiekis įvairiuose audiniuose pasiskirsto taip: plaučiuose, širdyje ir inkstuose (80%), skeleto raumenyse ir smegenyse (75%), odoje ir kepenyse (70%), kauluose (20%), riebaliniame audinyje (10%). . Paprastai liekni žmonės turi mažiau riebalų ir daugiau vandens. Vyrams vanduo sudaro 60%, moterų - 50% kūno svorio. Vyresnio amžiaus žmonės turi daugiau riebalų ir mažiau raumenų. Vidutiniškai vyresnių nei 60 metų vyrų ir moterų organizme vandens yra atitinkamai 50% ir 45%.
Visiškai netekus vandens, mirtis ištinka po 6-8 dienų, kai vandens kiekis organizme sumažėja 12%.
Visas kūno skystis yra padalintas į tarpląstelinius (67%) ir tarpląstelinius (33%) telkinius.
Ekstraląstelinis baseinas (tarpląstelinė erdvė) susideda iš:
Intravaskulinis skystis;
Intersticinis skystis (tarpląstelinis);
Transląstelinis skystis (pleuros, perikardo, pilvaplėvės ertmių ir sinovijos ertmės skystis, likvoras ir akies skystis, prakaito, seilių ir ašarų liaukų sekrecija, kasos, kepenų, tulžies pūslės, virškinimo trakto ir kvėpavimo takų sekrecija).
Tarp baseinų intensyviai keičiasi skysčiai. Vanduo juda iš vieno sektoriaus į kitą, kai keičiasi osmosinis slėgis.
Osmoso slėgis - Tai slėgis, kurį sukuria visos vandenyje ištirpusios medžiagos. Ekstraląstelinio skysčio osmosinį slėgį daugiausia lemia NaCl koncentracija.
Ekstraląsteliniai ir tarpląsteliniai skysčiai labai skiriasi sudėtimi ir atskirų komponentų koncentracija, tačiau bendra osmosiškai aktyvių medžiagų bendra koncentracija yra maždaug vienoda.
pH– neigiamas dešimtainis protonų koncentracijos logaritmas. PH reikšmė priklauso nuo rūgščių ir bazių susidarymo organizme intensyvumo, jų neutralizavimo buferinėmis sistemomis ir pašalinimo iš organizmo su šlapimu, iškvepiamu oru, prakaitu ir išmatomis.
Priklausomai nuo mainų ypatybių, pH vertė gali labai skirtis tiek skirtingų audinių ląstelėse, tiek skirtinguose tos pačios ląstelės skyriuose (citozolyje rūgštingumas neutralus, lizosomose ir tarpmembraninėje mitochondrijų erdvėje labai rūgštus). ). Įvairių organų ir audinių tarpląsteliniame skystyje bei kraujo plazmoje pH reikšmė, kaip ir osmosinis slėgis, yra santykinai pastovi reikšmė.
Koncentracija kalcio Ekstraląsteliniame skystyje paprastai palaikomas griežtai pastovus lygis, retai padidėja arba sumažėja keliais procentais, palyginti su normaliomis 9,4 mg/dL vertėmis, o tai atitinka 2,4 mmol kalcio litre. Tokia griežta kontrolė yra labai svarbi dėl esminio kalcio vaidmens daugelyje fiziologinių procesų, įskaitant skeleto, širdies ir lygiųjų raumenų susitraukimus, kraujo krešėjimą, perdavimą. nerviniai impulsai. Jaudrūs audiniai, įskaitant nervinį audinį, yra labai jautrūs kalcio koncentracijos pokyčiams, o kalcio jonų koncentracijos padidėjimas, palyginti su normaliu (hipskalcemija), sukelia vis didesnę žalą. nervų sistema; priešingai, kalcio koncentracijos sumažėjimas (hipokalcemija) padidina nervų sistemos jaudrumą.
Svarbi ekstraląstelinio kalcio koncentracijos reguliavimo ypatybė: tik apie 0,1 proc. iš viso Organizmo kalcio yra tarpląsteliniame skystyje, apie 1% yra ląstelių viduje, o likusi dalis kaupiasi kauluose, todėl kaulus galima laikyti dideliu kalcio sandėliu, išskiriančiu jį į tarpląstelinę erdvę, jei kalcio koncentracija yra tokia. ten sumažėja ir, priešingai, pasiima kalcio perteklių saugojimui.
Maždaug 85 proc. fosfatai Kūnas kaupiasi kauluose, 14–15 % – ląstelėse, o tarpląsteliniame skystyje – tik mažiau nei 1 %. Fosfatų koncentracija tarpląsteliniame skystyje nėra taip griežtai reguliuojama kaip kalcio koncentracija, nors jie atlieka įvairias svarbias funkcijas bendrai valdydami daugelį procesų su kalciu.
Kalcio ir fosfatų pasisavinimas žarnyne ir jų išskyrimas su išmatomis. Įprasta kalcio ir fosfatų suvartojimo norma yra maždaug 1000 mg per dieną, o tai atitinka kiekį, išgaunamą iš 1 litro pieno. Paprastai dvivalečiai katijonai, tokie kaip jonizuotas kalcis, prastai absorbuojami žarnyne. Tačiau, kaip aptarta toliau, vitaminas D skatina kalcio pasisavinimą žarnyne, o beveik 35 % (apie 350 mg per dieną) suvartojamo kalcio pasisavinama. Kalcis, likęs žarnyne, patenka į išmatos ir pašalinamas iš kūno. Be to, apie 250 mg kalcio per dieną patenka į žarnyną kaip virškinimo sulčių ir nuluptų ląstelių dalis. Taigi apie 90% (900 mg per parą) kalcio pašalinama su išmatomis.
Hipokalcemija sukelia nervų sistemos stimuliavimą ir tetaniją. Jei kalcio jonų koncentracija ekstraląsteliniame skystyje nukrenta žemiau normalios vertės, nervų sistema pamažu tampa vis labiau jaudinama, nes dėl šio pokyčio padidėja natrio jonų pralaidumas, palengvinantis veikimo potencialo susidarymą. Jei kalcio jonų koncentracija nukrenta iki 50% normos, periferinių nervų skaidulų jaudrumas tampa toks didelis, kad jie pradeda spontaniškai išsikrauti.
Hiperkalcemija mažina nervų sistemos jaudrumą ir raumenų veiklą. Jei kalcio koncentracija kūno skysčiuose viršija normą, sumažėja nervų sistemos jaudrumas, o tai lydi refleksinių reakcijų sulėtėjimas. Dėl kalcio koncentracijos padidėjimo sumažėja QT intervalas elektrokardiogramoje, sumažėja apetitas ir užkietėja viduriai, galbūt dėl sumažėjusio virškinimo trakto raumenų sienelės susitraukimo aktyvumo.
Šie depresiniai poveikiai pradeda pasireikšti, kai kalcio kiekis pakyla virš 12 mg/dL ir tampa pastebimas, kai kalcio kiekis viršija 15 mg/dl.
Gauti nerviniai impulsai pasiekia griaučių raumenis, sukeldami stabinius susitraukimus. Todėl hipokalcemija sukelia tetaniją, o kartais išprovokuoja epilepsijos priepuolius, nes hipokalcemija padidina smegenų jaudrumą.
Fosfatų absorbcija žarnyne yra lengva. Be tų fosfatų kiekių, kurie išsiskiria su išmatomis kalcio druskų pavidalu, beveik visi kasdienėje dietoje esantys fosfatai yra absorbuojami iš žarnyno į kraują, o po to išsiskiria su šlapimu.
Kalcio ir fosfato išskyrimas per inkstus. Maždaug 10% (100 mg per parą) suvartoto kalcio išsiskiria su šlapimu; apie 41% plazmoje esančio kalcio yra prijungtas prie baltymų, todėl nefiltruojamas iš glomerulų kapiliarų. Likęs kiekis susijungia su anijonais, tokiais kaip fosfatai (9%), arba yra jonizuojamas (50%) ir glomerulų filtruojamas į inkstų kanalėlius.
Įprastai 99% išfiltruoto kalcio reabsorbuojasi inkstų kanalėliuose, todėl per parą su šlapimu pasišalina beveik 100 mg kalcio. Maždaug 90% kalcio, esančio glomerulų filtrate, reabsorbuojama proksimaliniuose kanalėliuose, Henlės kilpoje ir distalinių kanalėlių pradžioje. Likę 10% kalcio reabsorbuojami distalinių kanalėlių gale ir surinkimo kanalų pradžioje. Reabsorbcija tampa labai selektyvi ir priklauso nuo kalcio koncentracijos kraujyje.
Jei kalcio koncentracija kraujyje maža, padidėja reabsorbcija, todėl su šlapimu kalcio beveik neprarandama. Priešingai, kai kalcio koncentracija kraujyje yra šiek tiek didesnė už normalias vertes, kalcio išsiskyrimas žymiai padidėja. Svarbiausias veiksnys, kontroliuojantis kalcio reabsorbciją distaliniame nefrone ir dėl to reguliuojantis kalcio išsiskyrimo lygį, yra prieskydinės liaukos hormonas.
Fosfato išsiskyrimą per inkstus reguliuoja gausaus tekėjimo mechanizmas. Tai reiškia, kad fosfato koncentracijai plazmoje nukritus žemiau kritinės vertės (apie 1 mmol/l), visas fosfatas iš glomerulų filtrato reabsorbuojamas ir nustoja pasišalinti su šlapimu. Bet jei fosfatų koncentracija viršija normą, jo praradimas šlapime yra tiesiogiai proporcingas papildomam jo koncentracijos padidėjimui. Inkstai reguliuoja fosfatų koncentraciją tarpląstelinėje erdvėje, keisdami fosfatų išsiskyrimo greitį pagal jų koncentraciją plazmoje ir fosfatų filtravimo inkstuose greitį.
Tačiau, kaip matysime vėliau, prieskydinės liaukos hormonas gali žymiai padidinti fosfato išsiskyrimą per inkstus, todėl jis atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant fosfatų koncentraciją plazmoje ir kontroliuojant kalcio koncentraciją. Parathormonas yra galingas kalcio ir fosfatų koncentracijos reguliatorius, veikiantis reguliuojant reabsorbcijos procesus žarnyne, išsiskyrimą inkstuose ir šių jonų mainus tarp tarpląstelinio skysčio ir kaulų.
Per didelis prieskydinių liaukų aktyvumas sukelia greitą kalcio druskų išplovimą iš kaulų, o vėliau tarpląsteliniame skystyje išsivysto hiperkalcemija; priešingai, sumažėjusi prieskydinių liaukų funkcija sukelia hipokalcemiją, dažnai kartu su tetanijos išsivystymu.
Funkcinė prieskydinių liaukų anatomija. Paprastai žmogus turi keturias prieskydines liaukas. Jie yra iškart po to Skydliaukė, poromis prie jo viršutinio ir apatinio polių. Kiekviena prieskydinė liauka yra maždaug 6 mm ilgio, 3 mm pločio ir 2 mm aukščio struktūra.
Makroskopiškai prieskydinės liaukos atrodo kaip tamsiai rudi riebalai, jų vietą sunku nustatyti atliekant skydliaukės operaciją, nes jie dažnai atrodo kaip papildoma skydliaukės skiltis. Štai kodėl, kol nebuvo nustatyta šių liaukų svarba, visiška arba tarpinė tiroidektomija baigėsi tuo pačiu metu pašalinant prieskydines liaukas.
Pusės prieskydinių liaukų pašalinimas nesukelia rimtų fiziologinių sutrikimų, pašalinus tris ar visas keturias liaukas, išsivysto trumpalaikis hipoparatiroidizmas. Tačiau net ir nedidelis likusio prieskydinių liaukų audinio kiekis dėl hiperplazijos gali užtikrinti normalią prieskydinių liaukų veiklą.
Suaugusiųjų prieskydinės liaukos daugiausia susideda iš pagrindinių ląstelių ir daugiau ar mažiau oksifilinių ląstelių, kurių nėra daugeliui gyvūnų ir jaunų žmonių. Manoma, kad pagrindinės ląstelės išskiria daugumą, jei ne visą, prieskydinės liaukos hormono, o oksifilinės ląstelės turi savo paskirtį.
Manoma, kad jie yra pagrindinių ląstelių, kurios nebesintetina hormono, modifikacija arba išnaudota forma.
Cheminė parathormono struktūra. PTH išskiriamas išgryninta forma. Iš pradžių jis sintetinamas ribosomose preprohormono, aminorūgščių liekanų polipeptidinės grandinės, pavidalu. Tada jis suskaidomas į prohormoną, susidedantį iš 90 aminorūgščių liekanų, tada į hormonų stadiją, kurioje yra 84 aminorūgščių liekanos. Šis procesas vyksta endoplazminiame tinkle ir Golgi aparate.
Dėl to hormonas yra supakuotas į sekrecines granules ląstelių citoplazmoje. Galutinės hormono formos molekulinė masė yra 9500; smulkesni junginiai, susidedantys iš 34 aminorūgščių liekanų, esančių šalia prieskydinės liaukos hormono molekulės N-galo, taip pat išskirtos iš prieskydinių liaukų, turi pilną PTH aktyvumą. Nustatyta, kad inkstai labai greitai, per kelias minutes, visiškai pašalina hormono formą, susidedančią iš 84 aminorūgščių liekanų, o likę daugybė fragmentų užtikrina aukšto hormoninio aktyvumo palaikymą ilgą laiką.
Skydliaukės kalcitoninas- hormonas, kurį žinduolių ir žmonių organizme gamina skydliaukės, prieskydinės liaukos ir parafolikulinės ląstelės. užkrūčio liauka. Daugelio gyvūnų, pavyzdžiui, žuvų, hormonas, panašus į savo funkciją, gaminamas ne skydliaukėje (nors visi stuburiniai gyvūnai jį turi), o ultimobranchiniuose korpusuose ir todėl tiesiog vadinamas kalcitoninu. Skydliaukės kalcitoninas dalyvauja reguliuojant fosforo-kalcio apykaitą organizme, taip pat osteoklastų ir osteoblastų veiklos pusiausvyrą, yra funkcinis prieskydinės liaukos hormono antagonistas. Skydliaukės kalcitoninas mažina kalcio ir fosfato kiekį kraujo plazmoje, padidindamas kalcio ir fosfato pasisavinimą osteoblastais. Jis taip pat skatina osteoblastų reprodukciją ir funkcinį aktyvumą. Tuo pačiu metu tirokalcitoninas slopina osteoklastų reprodukciją ir funkcinį aktyvumą bei kaulų rezorbcijos procesus. Skydliaukės kalcitoninas yra baltyminis peptidinis hormonas, kurio molekulinė masė yra 3600. Stiprina fosforo-kalcio druskų nusėdimą ant kaulų kolageno matricos. Skydliaukės kalcitoninas, kaip ir prieskydinės liaukos hormonas, padidina fosfaturiją.
Kalcitriolis
Struktūra: Tai yra vitamino D darinys ir priskiriamas steroidams.
Sintezė: Cholekalciferolis (vitaminas D3) ir ergokalciferolis (vitaminas D2), susidarę odoje veikiant ultravioletiniams spinduliams ir tiekiami su maistu, hidroksilinami kepenyse C25, o inkstuose – C1. Dėl to susidaro 1,25-dioksikalciferolis (kalcitriolis).
Sintezės ir sekrecijos reguliavimas
Suaktyvinti: Hipokalcemija padidina C1 hidroksilinimą inkstuose.
Sumažinti: kalcitriolio perteklius slopina C1 hidroksilinimą inkstuose.
Veiksmo mechanizmas: Citozolinis.
Tikslai ir efektai: Kalcitriolio poveikis padidina kalcio ir fosforo koncentraciją kraujyje:
žarnyne skatina baltymų, atsakingų už kalcio ir fosfatų pasisavinimą, sintezę, inkstuose didina kalcio ir fosfatų reabsorbciją, kauliniame audinyje – kalcio rezorbciją. Patologija: hipofunkcija atitinka hipovitaminozės D vaizdą. Vaidmuo 1,25-dihidroksikalciferolis keičiantis Ca ir P.: gerina Ca ir P pasisavinimą iš žarnyno, Padidina Ca ir P reabsorbciją per inkstus, Padidina jauno kaulo mineralizaciją, Stimuliuoja osteoklastus ir Ca išsiskyrimą iš senų. kaulų.
Vitaminas D (kalciferolis, antirachitinis)
Šaltiniai: Yra du vitamino D šaltiniai:
kepenys, mielės, riebūs pieno produktai (sviestas, grietinėlė, grietinė), kiaušinio trynys,
susidaro odoje ultravioletinių spindulių apšvitinimo metu iš 7-dehidrocholesterolio 0,5-1,0 mcg per dieną.
Dienos poreikis: Vaikams - 12-25 mcg arba 500-1000 TV; suaugusiems poreikis yra daug mažesnis.
SU 
trigubai: Vitaminas yra dviejų formų - ergokalciferolio ir cholekalciferolio. Chemiškai ergokalciferolis nuo cholekalciferolio skiriasi tuo, kad molekulėje yra dviguba jungtis tarp C22 ir C23 ir metilo grupė C24.
Po absorbcijos žarnyne arba po sintezės odoje vitaminas patenka į kepenis. Čia jis hidroksilinamas C25 ir kalciferolio transportavimo baltymu pernešamas į inkstus, kur vėl hidroksilinamas C1. Susidaro 1,25-dihidroksicholekalciferolis arba kalcitriolis. Hidroksilinimo reakciją inkstuose skatina prieskydinės liaukos hormonas, prolaktinas, augimo hormonas, o ją slopina didelė fosfatų ir kalcio koncentracija.
Biocheminės funkcijos: 1. Kalcio ir fosfatų koncentracijos padidėjimas kraujo plazmoje. Šiam kalcitrioliui: skatina Ca2+ ir fosfato jonų pasisavinimą plonojoje žarnoje (pagrindinė funkcija), skatina Ca2+ jonų ir fosfato jonų reabsorbciją proksimaliniuose inkstų kanalėliuose.
2. Kauliniame audinyje vitamino D vaidmuo yra dvejopas:
skatina Ca2+ jonų išsiskyrimą iš kaulinio audinio, nes skatina monocitų ir makrofagų diferenciaciją į osteoklastus ir mažina I tipo kolageno sintezę osteoblastuose,
didina kaulo matricos mineralizaciją, nes didina citrinų rūgšties gamybą, kuri čia su kalciu formuoja netirpias druskas.
3. Dalyvavimas imuninėse reakcijose, ypač stimuliuojant plaučių makrofagus ir gaminant jiems azoto turinčius laisvuosius radikalus, kurie yra žalingi, įskaitant tuberkuliozės mikobakterijų.
4. Slopina parathormono sekreciją didindama kalcio koncentraciją kraujyje, bet sustiprina jo poveikį kalcio reabsorbcijai inkstuose.
Hipovitaminozė.Įgyta hipovitaminozė Priežastis.
Tai dažnai pasireiškia vaikų mitybos trūkumu, į lauką neišeinančių žmonių nepakankama insoliacija arba tautiniais aprangos ypatumais. Hipovitaminozę taip pat gali sukelti sumažėjęs kalciferolio hidroksilinimas (kepenų ir inkstų ligos) bei sutrikusi lipidų absorbcija ir virškinimas (celiakija, cholestazė).
Klinikinis vaizdas: Vaikams nuo 2 iki 24 mėnesių jis pasireiškia rachitu, kai, nepaisant tiekimo su maistu, kalcis nepasisavinamas žarnyne ir prarandamas inkstuose. Dėl to sumažėja kalcio koncentracija kraujo plazmoje, sutrinka kaulinio audinio mineralizacija ir dėl to atsiranda osteomaliacija (kaulo minkštėjimas). Osteomaliacija pasireiškia kaukolės kaulų deformacija (galvos gumburiškumas), krūtinės ląstos (vištienos krūtinėlės) kaulų deformacija, blauzdos išlinkimu, rachitiniu rožiniu ant šonkaulių, pilvo padidėjimu dėl raumenų hipotonijos, vėluojančiu dantų dygimu ir. fontanelių peraugimas.
Suaugusiesiems taip pat stebima osteomaliacija, t.y. Osteoidas ir toliau sintetinamas, bet nėra mineralizuojamas. Osteoporozės vystymasis taip pat iš dalies susijęs su vitamino D trūkumu.
Paveldima hipovitaminozė
Nuo vitamino D priklausomas paveldimas I tipo rachitas, kurio metu yra recesyvinis inkstų α1-hidroksilazės defektas. Pasireiškia vystymosi vėlavimu, rachitiškomis skeleto savybėmis ir kt. Gydymas – kalcitriolio preparatai arba didelės vitamino D dozės.
Nuo vitamino D priklausomas paveldimas II tipo rachitas, kurio metu yra audinių kalcitriolio receptorių defektas. Kliniškai liga panaši į I tipą, tačiau papildomai pastebima alopecija, milija, epidermio cistos, raumenų silpnumas. Gydymas skiriasi priklausomai nuo ligos sunkumo, tačiau padeda didelės kalciferolio dozės.
Hipervitaminozė. Priežastis
Per didelis vaistų vartojimas (mažiausiai 1,5 mln. TV per dieną).
Klinikinis vaizdas: Ankstyvieji vitamino D perdozavimo požymiai yra pykinimas, galvos skausmas, apetito ir kūno svorio netekimas, poliurija, troškulys ir polidipsija. Gali būti vidurių užkietėjimas, hipertenzija ir raumenų sustingimas. Lėtinis vitamino D perteklius sukelia hipervitaminozę, kuriai būdingi: kaulų demineralizacija, lemianti jų trapumą ir lūžius.padidėja kalcio ir fosforo jonų koncentracija kraujyje, dėl to kalcifikuojasi kraujagyslės, plaučių ir inkstų audiniai.
Dozavimo formos
Vitaminas D - žuvies riebalai ergokalciferolis, cholekalciferolis.
1,25-Dioxycalciferol (aktyvi forma) – osteotriolis, oksidevitas, rocaltrol, forcal plus.
58. Hormonai, riebalų rūgščių dariniai. Sintezė. Funkcijos.
Pagal cheminę prigimtį hormoninės molekulės priklauso trims junginių grupėms:
1) baltymai ir peptidai; 2) aminorūgščių dariniai; 3) steroidai ir riebalų rūgščių dariniai.
Eikozanoidams (είκοσι, graikiškai – dvidešimt) priskiriami oksiduoti eikozano rūgščių dariniai: eikosotrienas (C20:3), arachidono rūgštis (C20:4), timnodono rūgštis (C20:5). Eikozanoidų aktyvumas labai skiriasi priklausomai nuo dvigubų jungčių skaičiaus molekulėje, kuri priklauso nuo pradinio junginio struktūros. Eikozanoidai vadinami į hormonus panašiomis medžiagomis, nes. jie gali turėti tik vietinį poveikį, išlikdami kraujyje kelias sekundes. Aptinkama visuose organuose ir audiniuose su beveik visų tipų ląstelėmis. Eikozanoidai negali nusėsti, jie sunaikinami per kelias sekundes, todėl ląstelės turi nuolat juos sintetinti iš gaunamų ω6 ir ω3 serijų riebalų rūgščių. Yra trys pagrindinės grupės:
Prostaglandinai (pg)– sintetinamas beveik visose ląstelėse, išskyrus eritrocitus ir limfocitus. Egzistuoja prostaglandinų tipai A, B, C, D, E, F. Prostaglandinų funkcijos susilpnėja iki bronchų lygiųjų raumenų, urogenitalinės ir kraujagyslių sistemos bei virškinamojo trakto raumenų tonuso pokyčių, o pokyčių kryptis skiriasi. priklausomai nuo prostaglandinų tipo, ląstelių tipo ir sąlygų. Jie taip pat turi įtakos kūno temperatūrai. Gali suaktyvinti adenilato ciklazę Prostaciklinai yra prostaglandinų (Pg I) potipis, sukelia smulkių kraujagyslių išsiplėtimą, tačiau atlieka ir ypatingą funkciją – slopina trombocitų agregaciją. Jų aktyvumas didėja didėjant dvigubų jungčių skaičiui. Jie sintetinami miokardo kraujagyslių endotelyje, gimdoje ir skrandžio gleivinėje. Tromboksanai (Tx) susidaro trombocituose, skatina jų agregaciją ir sukelia vazokonstrikciją. Jų aktyvumas mažėja didėjant dvigubų jungčių skaičiui. Padidinti fosfoinositidų metabolizmo aktyvumą Leukotrienai (Lt) sintetinamas leukocituose, plaučių, blužnies, smegenų, širdies ląstelėse. Leukotrienų yra 6 rūšys A, B, C, D, E, F. Leukocituose jie skatina judrumą, chemotaksį ir ląstelių migraciją į uždegimo vietą, apskritai aktyvina uždegimines reakcijas, užkerta kelią jo lėtiniam vystymuisi. Jie taip pat sukelia bronchų raumenų susitraukimą (100-1000 kartų mažesnėmis dozėmis nei histaminas). padidinti membranos pralaidumą Ca2+ jonams. Kadangi cAMP ir Ca 2+ jonai skatina eikozanoidų sintezę, šių specifinių reguliatorių sintezėje užsidaro teigiama grįžtamojo ryšio kilpa.
IR 
šaltinis laisvosios eikozano rūgštys yra fosfolipidai ląstelės membrana. Veikiant specifiniams ir nespecifiniams dirgikliams, aktyvuojama fosfolipazė A 2 arba fosfolipazės C ir DAG lipazės derinys, kuris suskaldo. riebalų rūgštis nuo fosfolipidų C2 padėties.
P 
Prisotinta rūgštis daugiausia metabolizuojama 2 būdais: ciklooksigenaze ir lipoksigenaze, kurių aktyvumas skirtingose ląstelėse išreiškiamas įvairaus laipsnio. Ciklooksigenazės kelias atsakingas už prostaglandinų ir tromboksanų sintezę, lipoksigenazės kelias – už leukotrienų sintezę.
Biosintezė Dauguma eikozanoidų prasideda arachidono rūgšties skilimu iš membranos fosfolipido arba diacilglicerolio plazmos membranoje. Sintetazės kompleksas yra daugelio fermentų sistema, kuri pirmiausia veikia ER membranose. Šie eikozanoidai lengvai prasiskverbia pro ląstelių plazminę membraną, o po to per tarpląstelinę erdvę perkeliami į kaimynines ląsteles arba patenka į kraują ir limfą. Eikozanoidų sintezės greitis padidėjo veikiant hormonams ir neuromediatoriams, kurie veikia adenilato ciklazę arba padidina Ca 2+ jonų koncentraciją ląstelėse. Intensyviausias prostaglandinų susidarymas vyksta sėklidėse ir kiaušidėse. Daugelyje audinių kortizolis slopina arachidono rūgšties absorbciją, todėl slopinama eikozanoidų gamyba, todėl turi priešuždegiminį poveikį. Prostaglandinas E1 yra galingas pirogenas. Šio prostaglandino sintezės slopinimas paaiškina gydomąjį aspirino poveikį. Eikozanoidų pusinės eliminacijos laikas yra 1-20 s. Fermentų, kurie juos inaktyvuoja, yra visuose audiniuose, tačiau daugiausiai jų yra plaučiuose. Lek-I reg-I sintezė: Gliukokortikoidai, netiesiogiai, per specifinių baltymų sintezę, blokuoja eikozanoidų sintezę, sumažindami fosfolipidų jungimąsi fosfolipaze A 2, kuri neleidžia iš fosfolipido išsiskirti polinesočiajai rūgščiai. Nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo (aspirinas, indometacinas, ibuprofenas) negrįžtamai slopina ciklooksigenazę ir mažina prostaglandinų bei tromboksanų gamybą.
60. Vitaminai E. K ir ubichinonas, jų dalyvavimas medžiagų apykaitoje.
E grupės vitaminai (tokoferoliai). Vitamino E pavadinimas "tokoferolis" kilęs iš graikų "tokos" - "gimimas" ir "ferro" - dėvėti. Jo rasta aliejuje iš daigintų kviečių grūdų. Šiuo metu yra žinoma tokoferolių ir tokotrienolių šeima, randama natūraliuose šaltiniuose. Visi jie yra metalo dariniai iš originalaus junginio tokolo, yra labai panašios struktūros ir žymimi graikų abėcėlės raidėmis. α-tokoferolis pasižymi didžiausiu biologiniu aktyvumu.
Tokoferolis netirpsta vandenyje; kaip ir vitaminai A ir D, tirpsta riebaluose, atsparus rūgštims, šarmams ir aukštai temperatūrai. Reguliarus virinimas beveik neturi įtakos. Tačiau šviesa, deguonis, ultravioletiniai spinduliai ar cheminiai oksidatoriai yra destruktyvūs.
IN 
itaminas E yra skyriuje. arr. ląstelių lipoproteininėse membranose ir tarpląstelinėse organelėse, kur yra lokalizuota dėl intermolio. sąveika su nesočiaisiais riebūs. Jo biol. veikla remiantis gebėjimu formuoti stabilią laisvę. radikalai, atsirandantys dėl H atomo abstrahavimo iš hidroksilo grupės. Šie radikalai gali sąveikauti. iš nemokamo radikalai, dalyvaujantys formuojant org. peroksidai. Taigi, vitaminas E apsaugo nuo nesočiųjų oksidacijos. lipidų ir apsaugo nuo biologinių medžiagų sunaikinimo. membranos ir kitos molekulės, tokios kaip DNR.
Tokoferolis padidina vitamino A biologinį aktyvumą, apsaugodamas nesočią šoninę grandinę nuo oksidacijos.
Šaltiniai:žmonėms – augaliniai aliejai, salotos, kopūstai, javų sėklos, sviestas, kiaušinio trynys.
Kasdienis reikalavimas suaugusiam žmogui vitamino yra maždaug 5 mg.
Klinikinės trūkumo apraiškosžmonėms nebuvo iki galo ištirtas. Teigiamas vitamino E poveikis žinomas gydant sutrikusį apvaisinimą, pasikartojančius nevalingus abortus, kai kurias raumenų silpnumo ir distrofijos formas. Vitamino E vartoti rekomenduojama neišnešiotiems kūdikiams ir vaikams, maitinamiems iš buteliuko, nes karvės piene vitamino E yra 10 kartų mažiau nei moterų piene. Vitamino E trūkumas pasireiškia hemolizinės anemijos išsivystymu, galbūt dėl eritrocitų membranų sunaikinimo dėl lipidų peroksidacijos.
U 
Bichinonai (kofermentai Q)– plačiai paplitusi medžiaga, rasta augaluose, grybuose, gyvūnuose ir m/o. Jie priklauso riebaluose tirpių į vitaminus panašių junginių grupei, blogai tirpsta vandenyje, tačiau sunaikinami veikiami deguonies ir aukšta temperatūra. Klasikine prasme ubichinonas nėra vitaminas, nes jo organizme sintetinamas pakankamas kiekis. Tačiau sergant kai kuriomis ligomis natūrali kofermento Q sintezė mažėja ir jo neužtenka poreikiui patenkinti, tada jis tampa nepakeičiamu veiksniu.
U 
Bichinonai vaidina svarbų vaidmenį daugumos prokariotų ir visų eukariotų ląstelių bioenergetikoje. Pagrindinis ubichinonų funkcija – elektronų ir protonų perkėlimas iš skilimo. substratai į citochromus kvėpavimo ir oksidacinio fosforilinimo metu. Ubichinonai, sk. arr. redukuota forma (ubichinoliai, Q n H 2), atlieka antioksidantų funkciją. Gali būti protezas. baltymų grupė. Buvo nustatytos trys Q surišančių baltymų, veikiančių kvėpuojant, klasės. grandinės fermentų sukcinato-bichinono reduktazės, NADH-ubichinono reduktazės ir citochromų b ir c 1 veikimo vietose.
Elektronų perdavimo iš NADH dehidrogenazės per FeS į ubichinoną metu jis grįžtamai paverčiamas hidrochinonu. Ubichinonas atlieka kolektoriaus funkciją, priimdamas elektronus iš NADH dehidrogenazės ir kitų nuo flavino priklausomų dehidrogenazių, ypač iš sukcinato dehidrogenazės. Ubichinonas dalyvauja tokiose reakcijose kaip:
E (FMNH 2) + Q → E (FMN) + QH 2.
Trūkumo simptomai: 1) anemija2) skeleto raumenų pokyčiai 3) širdies nepakankamumas 4) kaulų čiulpų pokyčiai
Perdozavimo simptomai: yra įmanoma tik per daug vartojant ir dažniausiai pasireiškia pykinimu, išmatų sutrikimais ir pilvo skausmu.
Šaltiniai: Daržovės – Kviečių gemalai, augaliniai aliejai, riešutai, kopūstai. Gyvūnai – kepenys, širdis, inkstai, jautiena, kiauliena, žuvis, kiaušiniai, vištiena. Sintetina žarnyno mikroflora.
SU 
specialus reikalavimas: Manoma, kad normaliomis sąlygomis organizmas visiškai patenkina poreikį, tačiau yra nuomonė, kad šis reikalingas paros kiekis yra 30-45 mg.
Kofermentų FAD ir FMN darbinės dalies struktūrinės formulės. Reakcijos metu FAD ir FMN įgyja 2 elektronus ir, skirtingai nei NAD+, substratas praranda abu protonus.
63. Vitaminai C ir P, sandara, vaidmuo. Skorbutas.
Vitaminas P(bioflavonoidai; rutinas, citrinas; pralaidumo vitaminas)
Šiuo metu žinoma, kad „vitamino P“ sąvoka vienija bioflavonoidų (katechinų, flavononų, flavonų) šeimą. Tai labai įvairi augalų polifenolinių junginių grupė, kuri panašiai kaip vitaminas C veikia kraujagyslių pralaidumą.
Terminas „vitaminas P“, didinantis kapiliarų atsparumą (iš lotynų kalbos pralaidumas – pralaidumas), jungia panašaus biologinio aktyvumo medžiagų grupę: katechinus, chalkonus, dihidrohalkonus, flavinus, flavononus, izoflavonus, flavonolius ir kt. P-vitamino aktyvumas, o jų struktūra pagrįsta chromono arba flavono difenilpropano anglies „skeletu“. Tai paaiškina jų bendrą pavadinimą „bioflavonoidai“.
Vitaminas P geriau pasisavinamas esant askorbo rūgščiai, o aukšta temperatūra ją lengvai sunaikina.
IR 
šaltiniai: citrinos, grikiai, aronijos, juodieji serbentai, arbatos lapai, erškėtuogės.
Kasdienis reikalavimasžmonėms Tai, priklausomai nuo gyvenimo būdo, yra 35-50 mg per dieną.
Biologinis vaidmuo flavonoidai yra stabilizuoti tarpląstelinę jungiamojo audinio matricą ir sumažinti kapiliarų pralaidumą. Daugelis vitamino P grupės atstovų turi hipotenzinį poveikį.
-
Vitaminas P „apsaugo“ hialurono rūgštį, kuri stiprina kraujagyslių sieneles ir yra pagrindinė biologinio sąnarių tepimo sudedamoji dalis, nuo destruktyvaus hialuronidazės fermentų veikimo. Bioflavonoidai stabilizuoja pagrindinę jungiamojo audinio medžiagą, slopindami hialuronidazę, o tai patvirtina duomenys apie teigiamą poveikį P-vitamino preparatai, kaip ir askorbo rūgštis, skorbuto, reumato, nudegimų ir kt. profilaktikai ir gydymui. Šie duomenys rodo glaudų funkcinį ryšį tarp vitaminų C ir P organizmo redokso procesuose, kurie sudaro vieną sistemą. Tai netiesiogiai liudija gydomasis vitamino C ir bioflavonoidų komplekso, vadinamo askorutinu, poveikis. Vitaminas P ir vitaminas C yra glaudžiai susiję.
Rutinas padidina askorbo rūgšties aktyvumą. Saugantis nuo oksidacijos ir padedantis jai geriau įsisavinti, pagrįstai laikomas askorbo rūgšties „pagrindiniu partneriu“. Sienų stiprinimas kraujagyslės ir sumažindamas jų trapumą, sumažina vidinių kraujavimų riziką ir neleidžia susidaryti aterosklerozinėms plokštelėms.
Normalizuoja aukštą kraujospūdį, skatina vazodilataciją. Skatina jungiamojo audinio susidarymą, taigi ir greitą žaizdų ir nudegimų gijimą. Padeda išvengti venų varikozės.
Teigiamai veikia endokrininės sistemos veiklą. Naudojamas profilaktikai ir kaip papildoma priemonė gydant artritą. rimta liga sąnariai ir podagra.
Padidina imunitetą ir turi antivirusinį aktyvumą.
Ligos: Klinikinis pasireiškimas hipovitaminozė vitaminui P būdingas padidėjęs dantenų kraujavimas ir ryškūs poodiniai kraujavimai, bendras silpnumas, nuovargis ir galūnių skausmas.
Hipervitaminozė: Flavonoidai nėra toksiški, perdozavimo atvejų nepastebėta, su maistu gaunamas perteklius lengvai pašalinamas iš organizmo.
Priežastys: Bioflavonoidų trūkumas gali atsirasti ilgai vartojant antibiotikus (arba didelėmis dozėmis) ir kitus stiprius vaistus, o tai gali turėti bet kokį neigiamą poveikį organizmui, pvz., traumą ar operaciją.
FUNKCINĖ BIOCHEMIJA
(Vandens-druskų apykaita. Inkstų ir šlapimo biochemija)
PAMOKA
Recenzentas: profesorius N.V. Kozačenka
Patvirtinta skyriaus posėdyje, pr.Nr._____ _______________2004 m.
Patvirtino vadovo skyrius __________________________________________________
Patvirtinta Medicinos-biologijos ir farmacijos fakultetų MK
Projektas Nr._____ _______________ 2004 m
Pirmininkas________________________________________________
Vandens-druskos apykaita
Vienas iš dažniausiai sutrikusių medžiagų apykaitos tipų patologijoje yra vandens-druskos apykaita. Tai siejama su nuolatiniu vandens ir mineralų judėjimu iš išorinės organizmo aplinkos į vidinę ir atvirkščiai.
Suaugusio žmogaus organizme vanduo sudaro 2/3 (58-67%) kūno svorio. Maždaug pusė jo tūrio sutelkta raumenyse. Vandens poreikį (žmogus kasdien gauna iki 2,5-3 litrų skysčio) padengia jo suvartojimas geriant (700-1700 ml), iš anksto paruoštas vanduo, įtrauktas į maistą (800-1000 ml) ir susidaręs vanduo. organizme metabolizmo metu - 200-300 ml (sudeginant 100 g riebalų, baltymų ir angliavandenių susidaro atitinkamai 107,41 ir 55 g vandens). Endogeninis vanduo santykinai dideli kiekiai sintetinamas suaktyvėjus riebalų oksidacijos procesui, kuris stebimas įvairiomis, ypač užsitęsusio streso sąlygomis, stimuliuojant simpatinę-antinksčių sistemą, iškraunant dietinę terapiją (dažnai taikoma nutukusiems pacientams gydyti).
Dėl nuolat atsirandančių privalomų vandens netekčių vidinis skysčių tūris organizme išlieka nepakitęs. Tokie nuostoliai apima inkstų (1,5 l) ir ekstrarenalinius nuostolius, susijusius su skysčių išsiskyrimu per virškinimo traktą (50-300 ml), Kvėpavimo takai ir odai (850-1200 ml). Paprastai privalomų vandens nuostolių tūris yra 2,5-3 litrai, daugiausia priklauso nuo toksinų, pašalintų iš organizmo, kiekio.
Vandens dalyvavimas gyvybės procesuose yra labai įvairus. Vanduo yra daugelio junginių tirpiklis, tiesioginis daugelio fizikinių, cheminių ir biocheminių virsmų komponentas ir endo- bei egzogeninių medžiagų pernešėjas. Be to, atlieka mechaninę funkciją, silpnina raiščių, raumenų, sąnarių kremzlės paviršiaus trintį (taip palengvina jų judrumą), dalyvauja termoreguliacijoje. Vanduo palaiko homeostazę, priklausomai nuo plazmos osmosinio slėgio (izosmija) ir skysčio tūrio (izovolemija), rūgščių-šarmų būseną reguliuojančių mechanizmų veikimo, pastovią temperatūrą užtikrinančių procesų (izotermijos) atsiradimo.
Žmogaus organizme vanduo egzistuoja trijų pagrindinių fizikinių ir cheminių būsenų, pagal kurias jie išskiria: 1) laisvą, arba mobilųjį, vandenį (sudaro didžiąją dalį tarpląstelinio skysčio, taip pat kraujo, limfos, intersticinio skysčio); 2) vanduo, surištas hidrofiliniais koloidais, ir 3) konstitucinis, įtrauktas į baltymų, riebalų ir angliavandenių molekulių struktūrą.
Suaugusio žmogaus, sveriančio 70 kg, organizme laisvo vandens ir hidrofilinių koloidų surišto vandens tūris yra maždaug 60 % kūno masės, t.y. 42 l. Šį skystį sudaro tarpląstelinis vanduo (sudaro 28 litrus arba 40% kūno svorio), kuris sudaro intraląstelinis sektorius, ir ekstraląstelinis vanduo (14 l, arba 20 % kūno masės), formuojantis ekstraląstelinis sektorius. Pastarajame yra intravaskulinis (intravaskulinis) skystis. Šį intravaskulinį sektorių sudaro plazma (2,8 l), kuri sudaro 4-5% kūno svorio, ir limfa.
Tarpląsteliniam vandeniui priskiriamas pats tarpląstelinis vanduo (laisvas tarpląstelinis skystis) ir organizuotas tarpląstelinis skystis (sudarantis 15-16 % kūno masės arba 10,5 l), t.y. raiščių, sausgyslių, fascijų, kremzlių ir kt. vanduo. Be to, tarpląstelinis sektorius apima vandenį, esantį kai kuriose ertmėse (pilvo ir pleuros ertmė, perikarde, sąnariuose, smegenų skilveliuose, akies kamerose ir kt.), taip pat virškinimo trakto. Šių ertmių skystis nepriima aktyvus dalyvavimas medžiagų apykaitos procesuose.
Vanduo Žmogaus kūnas nesustingsta įvairiose savo dalyse, o nuolat juda, nuolat keisdamasis su kitais skysčio sektoriais ir su išorinė aplinka. Vandens judėjimą daugiausia lemia virškinimo sulčių sekrecija. Taigi su seilėmis ir kasos sultimis į žarnyną per dieną patenka apie 8 litrus vandens, tačiau šis vanduo yra dėl absorbcijos apatinėse srityse. Virškinimo traktas praktiškai neprarasta.
Gyvybiškai svarbūs elementai skirstomi į makroelementų(paros poreikis >100 mg) ir mikroelementai(kasdienis reikalavimas<100 мг). К макроэлементам относятся натрий (Na), калий (К), кальций (Ca), магний (Мg), хлор (Cl), фосфор (Р), сера (S) и иод (I). К жизненно важным микроэлементам, необходимым лишь в следовых количествах, относятся железо (Fe), цинк (Zn), марганец (Μn), медь (Cu), кобальт (Со), хром (Сr), селен (Se) и молибден (Мо). Фтор (F) не принадлежит к этой группе, однако он необходим для поддержания в здоровом состоянии костной и зубной ткани. Вопрос относительно принадлежности к жизненно важным микроэлементам ванадия, никеля, олова, бора и кремния остается открытым. Такие элементы принято называть условно эссенциальными.
1 lentelėje (2 stulpelis) parodytas vidurkis turinys mineralų suaugusio žmogaus organizme (pagal 65 kg svorį). Vidutiniškai kasdien Suaugusiojo šių elementų poreikis nurodytas 4 skiltyje. Vaikams ir moterims nėštumo ir žindymo laikotarpiu, taip pat ligoniams mikroelementų poreikis dažniausiai būna didesnis.
Kadangi daugelis elementų gali kauptis organizme, nukrypimai nuo dienos normos laikui bėgant kompensuojami. Kalcis apatito pavidalu kaupiamas kauliniame audinyje, jodas – skydliaukės tiroglobuline, geležis – feritine ir hemosiderine – kaulų čiulpuose, blužnyje ir kepenyse. Kepenys yra daugelio mikroelementų saugojimo vieta.
Mineralų apykaitą kontroliuoja hormonai. Tai taikoma, pavyzdžiui, H 2 O, Ca 2+, PO 4 3- suvartojimui, Fe 2+, I - surišimui, H 2 O, Na +, Ca 2+, PO 4 3 išskyrimui. -.
Su maistu pasisavinamų mineralų kiekis dažniausiai priklauso nuo organizmo medžiagų apykaitos poreikių, o kai kuriais atvejais ir nuo maisto sudėties. Kaip maisto sudėties įtakos pavyzdį apsvarstykite kalcį. Ca 2+ jonų įsisavinimą skatina pieno ir citrinų rūgštys, o fosfato jonai, oksalato jonai ir fitino rūgštis slopina kalcio pasisavinimą dėl komplekso susidarymo ir blogai tirpių druskų (fitino) susidarymo.
Mineralų trūkumas– reiškinys ne toks jau retas: atsiranda dėl įvairių priežasčių, pavyzdžiui, dėl monotoniškos mitybos, sutrikusio virškinamumo, įvairių ligų. Kalcio trūkumas gali atsirasti nėštumo metu, taip pat sergant rachitu ar osteoporoze. Chloro trūkumas atsiranda dėl didelio Cl jonų praradimo – su stipriu vėmimu.
Dėl nepakankamo jodo kiekio maisto produktuose jodo trūkumas ir struma tapo įprasta daugelyje Vidurio Europos vietovių. Magnio trūkumas gali atsirasti dėl viduriavimo arba dėl monotoniškos dietos dėl alkoholizmo. Mikroelementų trūkumas organizme dažnai pasireiškia kraujodaros sutrikimu, t. y. mažakraujyste.
Paskutiniame stulpelyje pateikiamos šių mineralų atliekamos funkcijos organizme. Iš lentelės duomenų aišku, kad beveik visi makroelementų veikia organizme kaip struktūriniai komponentai ir elektrolitai. Signalizacijos funkcijas atlieka jodas (jodotironino sudėtyje) ir kalcis. Dauguma mikroelementų yra baltymų, daugiausia fermentų, kofaktoriai. Kiekybiškai organizme vyrauja geležies turintys baltymai hemoglobinas, mioglobinas ir citochromas, taip pat daugiau nei 300 cinko turinčių baltymų.
1 lentelė
Susijusi informacija.
Pirmieji gyvi organizmai vandenyje pasirodė maždaug prieš 3 milijardus metų, o iki šių dienų vanduo yra pagrindinis biotirpiklis.
Vanduo yra skysta terpė, kuri yra pagrindinė gyvo organizmo sudedamoji dalis, užtikrinanti gyvybiškai svarbius fizinius ir cheminius procesus: osmosinį slėgį, pH vertę, mineralinę sudėtį. Vanduo sudaro vidutiniškai 65% viso suaugusio gyvūno kūno svorio ir daugiau nei 70% naujagimio. Daugiau nei pusė šio vandens randama kūno ląstelėse. Atsižvelgiant į labai mažą vandens molekulinę masę, apskaičiuota, kad apie 99% visų molekulių ląstelėje yra vandens molekulės (Bohinski R., 1987).
Didelė vandens šiluminė talpa (1 g vandens pašildyti 1°C reikia 1 cal) leidžia organizmui įsisavinti nemažą šilumos kiekį, ženkliai nepadidėjus šerdies temperatūrai. Dėl didelės vandens garavimo šilumos (540 cal/g) organizmas išsklaido dalį šiluminės energijos, išvengdamas perkaitimo.
Vandens molekulėms būdinga stipri poliarizacija. Vandens molekulėje kiekvienas vandenilio atomas sudaro elektronų porą su centriniu deguonies atomu. Todėl vandens molekulė turi du nuolatinius dipolius, nes didelis elektronų tankis šalia deguonies suteikia jai neigiamą krūvį, o kiekvienam vandenilio atomui būdingas sumažintas elektronų tankis ir dalinis teigiamas krūvis. Dėl to tarp vienos vandens molekulės deguonies atomo ir kitos molekulės vandenilio susidaro elektrostatiniai ryšiai, vadinami vandenilio ryšiais. Ši vandens struktūra paaiškina jo aukštas garavimo šilumos ir virimo temperatūros vertes.
Vandenilinės jungtys yra gana silpnos. Jų disociacijos energija (ryšio nutraukimo energija) skystame vandenyje yra 23 kJ/mol, palyginti su 470 kJ kovalentinės O-H jungties vandens molekulėje. Vandenilio jungties gyvavimo trukmė svyruoja nuo 1 iki 20 pikosekundžių (1 pikosekundė = 1(G 12 s). Tačiau vandenilio ryšiai būdingi ne tik vandeniui. Jie gali atsirasti ir tarp vandenilio ir azoto atomo kitose struktūrose.
Ledo būsenoje kiekviena vandens molekulė sudaro daugiausia keturias vandenilio jungtis, sudarydama kristalinę gardelę. Priešingai, skystame vandenyje kambario temperatūroje kiekviena vandens molekulė turi vandenilio ryšius su vidutiniškai 3-4 kitomis vandens molekulėmis. Dėl šios ledo kristalinės gardelės jis yra mažiau tankus nei skystas vanduo. Todėl ledas plūduriuoja skysto vandens paviršiuje, saugodamas jį nuo užšalimo.
Taigi, vandenilio ryšiai tarp vandens molekulių suteikia sanglaudos jėgų, kurios palaiko vandenį skystu kambario temperatūroje ir paverčia molekules ledo kristalais. Atkreipkite dėmesį, kad, be vandenilio jungčių, biomolekulėms būdingi ir kitų tipų nekovalentiniai ryšiai: joninės, hidrofobinės, van der Waals jėgos, kurios atskirai yra silpnos, tačiau kartu stipriai įtakoja baltymų, nukleorūgščių struktūras, polisacharidai ir ląstelių membranos.
Vandens molekulės ir jų jonizacijos produktai (H + ir OH) turi ryškų poveikį ląstelių komponentų struktūroms ir savybėms, įskaitant nukleino rūgštis, baltymus ir riebalus. Vandenilio ryšiai ne tik stabilizuoja baltymų ir nukleorūgščių struktūrą, bet ir dalyvauja biocheminėje genų ekspresijoje.
Vanduo, kaip ląstelių ir audinių vidinės aplinkos pagrindas, lemia jų cheminį aktyvumą, būdamas unikalus įvairių medžiagų tirpiklis. Vanduo padidina koloidinių sistemų stabilumą ir dalyvauja daugelyje hidrolizės ir hidrinimo reakcijų oksidacijos procesuose. Vanduo į organizmą patenka su pašaru ir geriamuoju vandeniu.
Daugelis medžiagų apykaitos reakcijų audiniuose sukelia vandens susidarymą, kuris vadinamas endogeniniu (8-12% viso kūno skysčių). Endogeninio kūno vandens šaltiniai pirmiausia yra riebalai, angliavandeniai ir baltymai. Taigi, oksiduojant 1 g riebalų, angliavandenių ir baltymų susidaro 1,07; atitinkamai 0,55 ir 0,41 g vandens. Todėl gyvūnai dykumos sąlygomis gali kurį laiką išgyventi neimdami vandens (kupranugariai net gana ilgai). Šuo miršta negėręs vandens po 10 dienų, o nevalgęs – po kelių mėnesių. Kūnui netekus 15–20% vandens, gyvūnas miršta.
Mažas vandens klampumas lemia nuolatinį skysčių persiskirstymą kūno organuose ir audiniuose. Vanduo patenka į virškinamąjį traktą, o tada beveik visas šis vanduo pasisavinamas atgal į kraują.
Vandens pernešimas per ląstelių membranas vyksta greitai: 30-60 minučių po to, kai gyvūnas paima vandenį, tarp tarpląstelinio ir tarpląstelinio audinių skysčio atsiranda nauja osmosinė pusiausvyra. Ekstraląstelinio skysčio tūris turi didelę įtaką kraujospūdžiui; padidėjus arba sumažėjus ekstraląstelinio skysčio kiekiui, sutrinka kraujotaka.
Vandens kiekio padidėjimas audiniuose (hiperhidrija) atsiranda esant teigiamam vandens balansui (perteklinis vandens suvartojimas dėl sutrikusios vandens ir druskos apykaitos reguliavimo). Hiperhidrija sukelia skysčių kaupimąsi audiniuose (edemą). Dehidratacija pastebima, kai trūksta geriamojo vandens arba kai netenkama daug skysčių (viduriavimas, kraujavimas, padidėjęs prakaitavimas, hiperventiliacija). Gyvūnai netenka vandens dėl kūno paviršiaus, virškinimo sistemos, kvėpavimo, šlapimo takų, žindančių gyvūnų pieno.
Vandens mainai tarp kraujo ir audinių vyksta dėl hidrostatinio slėgio skirtumo arterinėje ir veninėje kraujotakos sistemose, taip pat dėl onkotinio slėgio skirtumo kraujyje ir audiniuose. Vazopresinas, hipofizės užpakalinės skilties hormonas, sulaiko vandenį organizme, reabsorbuodamas jį inkstų kanalėliuose. Antinksčių žievės hormonas aldosteronas užtikrina natrio sulaikymą audiniuose, o kartu su juo sulaikomas ir vanduo. Gyvūno vandens poreikis vidutiniškai siekia 35-40 g/kg kūno svorio per dieną.
Atkreipkite dėmesį, kad cheminės medžiagos gyvūno kūne yra jonizuotos formos, jonų pavidalu. Jonai, priklausomai nuo krūvio ženklo, skirstomi į anijonus (neigiamo krūvio jonai) arba katijonus (teigiamai įkrautas jonas). Elementai, kurie disocijuoja vandenyje, sudarydami anijonus ir katijonus, klasifikuojami kaip elektrolitai. Šarminių metalų druskos (NaCl, KC1, NaHC0 3), organinių rūgščių druskos (pavyzdžiui, natrio laktatas), ištirpusios vandenyje, visiškai disocijuoja ir yra elektrolitai. Cukrus ir alkoholiai, kurie lengvai tirpsta vandenyje, nesiskiria vandenyje ir neturi krūvio, todėl laikomi neelektrolitais. Anijonų ir katijonų kiekis kūno audiniuose paprastai yra vienodas.
Disocijuojančių medžiagų jonai, turintys krūvį, yra orientuoti aplink vandens dipolius. Aplink katijonus išsidėstę vandens dipoliai su jų neigiamais krūviais, o anijonus supa teigiami vandens krūviai. Tokiu atveju atsiranda elektrostatinės hidratacijos reiškinys. Dėl hidratacijos ši vandens dalis audiniuose yra surištos būsenos. Kita vandens dalis yra susijusi su įvairiomis ląstelių organelėmis, kurios sudaro vadinamąjį nejudantį vandenį.
Kūno audiniuose yra 20 esminių cheminių elementų iš visų natūralių elementų. Anglis, deguonis, vandenilis, azotas ir siera yra esminiai biomolekulių komponentai, kurių masę sudaro deguonis.
Cheminiai elementai organizme sudaro druskas (mineralus) ir yra biologiškai aktyvių molekulių dalis. Biomolekulės turi mažą molekulinę masę (30-1500) arba yra makromolekulės (baltymai, nukleorūgštys, glikogenas), kurių molekulinė masė yra milijonai vienetų. Atskiri cheminiai elementai (Na, K, Ca, S, P, C1) audiniuose sudaro apie 10 "2% ar daugiau (makroelementų), o kiti (Fe, Co, Cu, Zn, J, Se, Ni, Mo) , pavyzdžiui, yra žymiai mažesniais kiekiais - 10" 3 -10~ 6% (mikroelementų). Gyvūno organizme mineralai sudaro 1-3% viso kūno svorio ir pasiskirsto itin netolygiai. Tam tikruose organuose mikroelementų kiekis gali būti reikšmingas, pavyzdžiui, jodo skydliaukėje.
Po to, kai plonojoje žarnoje daug mineralinių medžiagų pasisavinama, jie patenka į kepenis, kur dalis jų nusėda, o kiti pasiskirsto po įvairius kūno organus ir audinius. Mineralai iš organizmo išsiskiria daugiausia su šlapimu ir išmatomis.
Jonų mainai tarp ląstelių ir tarpląstelinio skysčio vyksta tiek pasyviojo, tiek aktyvaus pernešimo per pusiau pralaidžias membranas pagrindu. Susidaręs osmosinis slėgis lemia ląstelių turgorą, palaiko audinių elastingumą ir organų formą. Aktyvus jonų pernešimas ar jų judėjimas į mažesnės koncentracijos terpę (prieš osmosinį gradientą) reikalauja ATP molekulių energijos sąnaudų. Aktyvus jonų pernešimas būdingas Na +, Ca 2 ~ jonams ir kartu didėja oksidaciniai procesai, kurie generuoja ATP.
Mineralų vaidmuo – palaikyti tam tikrą kraujo plazmos osmosinį slėgį, rūgščių ir šarmų pusiausvyrą, įvairių membranų pralaidumą, fermentų aktyvumo reguliavimą, biomolekulių struktūrų, įskaitant baltymus ir nukleino rūgštis, išsaugojimą, motorinių ir sekrecinių funkcijų palaikymą. virškinamojo trakto. Todėl esant daugeliui gyvūnų virškinamojo trakto funkcijų sutrikimų, kaip gydomosios priemonės rekomenduojamos įvairios mineralinių druskų kompozicijos.
Svarbus ir absoliutus kiekis, ir tinkamas santykis tarp tam tikrų cheminių elementų audiniuose. Visų pirma, optimalus santykis Na:K:Cl audiniuose paprastai yra 100:1:1,5. Ryškus bruožas yra druskos jonų pasiskirstymo „asimetrija“ tarp ląstelės ir tarpląstelinės kūno audinių aplinkos.
