Ūdens-sāls metabolisms. Ūdens-sāls metabolisms Ūdens-elektrolītu metabolisma bioķīmija

GOUVPO UGMA Federālā veselības un sociālās attīstības aģentūra
Bioķīmijas katedra

LEKCIJAS KURSS
VISPĀRĒJĀ BIOĶĪMIJA

8. modulis. Ūdens-sāls metabolisma bioķīmija.

Jekaterinburga,
2009. gads

Tēma: Ūdens-sāls un minerālvielu metabolisms

Fakultātes: ārstnieciskā un profilaktiskā, medicīniskā un profilaktiskā, pediatriskā.
2. kurss.

Ūdens un sāls metabolisms ir ūdens un ķermeņa galveno elektrolītu (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4) apmaiņa.
Elektrolīti ir vielas, kas šķīdumā sadalās anjonos un katjonos. Tos mēra mol/l.
Neelektrolīti ir vielas, kas šķīdumā nesadalās (glikoze, kreatinīns, urīnviela). Tos mēra g/l.
Ūdens bioloģiskā loma

ķīmiskās reakcijas

ĶERMEŅA ŠĶIDRUMU VISPĀRĒJĀS ĪPAŠĪBAS
Visiem ķermeņa šķidrumiem ir raksturīgas kopīgas īpašības: tilpums, osmotiskais spiediens un pH vērtība.
Skaļums. Visiem sauszemes dzīvniekiem šķidrums veido aptuveni 70% no ķermeņa svara.
Ūdens sadalījums organismā ir atkarīgs no vecuma, dzimuma, muskuļu masas, ķermeņa tipa un tauku daudzuma. Ūdens saturs dažādos audos sadalās šādi: plaušās, sirdī un nierēs (80%), skeleta muskuļos un smadzenēs (75%), ādā un aknās (70%), kaulos (20%), taukaudos (10%). . Kopumā izdilis cilvēki mazāk tauku un vairāk ūdens. Vīriešiem ūdens veido 60%, sievietēm - 50% no ķermeņa svara. Gados vecākiem cilvēkiem ir vairāk tauku un mazāk muskuļu. Vidēji vīriešu un sieviešu, kas vecāki par 60 gadiem, organismā ir attiecīgi 50% un 45% ūdens.
Ar pilnīgu ūdens atņemšanu nāve iestājas pēc 6-8 dienām, kad ūdens daudzums organismā samazinās par 12%.
Viss ķermeņa šķidrums ir sadalīts intracelulārajos (67%) un ārpusšūnu (33%) baseinos.
Ārpusšūnu baseins (ārpusšūnu telpa) sastāv no:

intraokulārais šķidrums

Starp baseiniem notiek intensīva šķidrumu apmaiņa. Ūdens kustība no viena sektora uz otru notiek, mainoties osmotiskajam spiedienam.
Osmotiskais spiediens ir spiediens, ko rada visas ūdenī izšķīdušās vielas. Ekstracelulārā šķidruma osmotisko spiedienu galvenokārt nosaka NaCl koncentrācija.
Ekstracelulārie un intracelulārie šķidrumi būtiski atšķiras pēc sastāva un atsevišķu komponentu koncentrācijas, bet kopējā osmotiski aktīvo vielu kopējā koncentrācija ir aptuveni vienāda.
pH ir protonu koncentrācijas negatīvais decimāllogaritms. PH vērtība ir atkarīga no skābju un bāzu veidošanās intensitātes organismā, to neitralizācijas ar bufersistēmām un izvadīšanas no organisma ar urīnu, izelpoto gaisu, sviedriem un izkārnījumiem.
Atkarībā no apmaiņas īpašībām pH vērtība var ievērojami atšķirties gan dažādu audu šūnās, gan vienas šūnas dažādos nodalījumos (citozolā skābums ir neitrāls, lizosomās un mitohondriju starpmembrānu telpā tas ir ļoti skābs ). Starpšūnu šķidrumā dažādi orgāni Gan audos, gan asins plazmā pH vērtība, tāpat kā osmotiskais spiediens, ir relatīvi nemainīga vērtība.
ORGANISMA ŪDENS-SĀLS LĪDZSVARA REGULĒŠANA
Organismā intracelulārās vides ūdens un sāls līdzsvaru uztur ārpusšūnu šķidruma noturība. Savukārt ārpusšūnu šķidruma ūdens-sāls līdzsvars tiek uzturēts caur asins plazmu ar orgānu palīdzību un tiek regulēts ar hormonu palīdzību.
1. Ūdens-sāls metabolismu regulējošie orgāni
Ūdens un sāļu iekļūšana organismā notiek caur kuņģa-zarnu traktu, šo procesu kontrolē slāpju sajūta un sāls apetīte. Nieres izvada no organisma lieko ūdeni un sāļus. Turklāt ūdeni no organisma izvada āda, plaušas un kuņģa-zarnu trakts.
Ķermeņa ūdens bilance

Kuņģa-zarnu traktam, ādai un plaušām ūdens izvadīšana ir blakus process, kas notiek to galveno funkciju izpildes rezultātā. Piemēram, kuņģa-zarnu trakts zaudē ūdeni, kad no organisma izdalās nesagremotas vielas, vielmaiņas produkti un ksenobiotikas. Elpošanas laikā plaušas zaudē ūdeni, bet termoregulācijas laikā - āda.
Izmaiņas nieru, ādas, plaušu un kuņģa-zarnu trakta darbībā var izraisīt ūdens un sāls homeostāzes traucējumus. Piemēram, karstā klimatā, lai uzturētu ķermeņa temperatūru, āda pastiprina svīšanu, un saindēšanās gadījumā rodas vemšana vai caureja no kuņģa-zarnu trakta. Paaugstinātas dehidratācijas un sāļu zuduma rezultātā organismā notiek ūdens un sāls līdzsvara pārkāpums.

2. Hormoni, kas regulē ūdens-sāļu metabolismu
Vasopresīns
Antidiurētiskais hormons (ADH) jeb vazopresīns ir peptīds ar molekulārais svars apmēram 1100 D, kas satur 9 AA, ko savieno viens disulfīda tilts.
ADH tiek sintezēts hipotalāma neironos un tiek transportēts uz hipofīzes aizmugurējās daivas (neirohipofīzes) nervu galiem.
Augsts ekstracelulārā šķidruma osmotiskais spiediens aktivizē osmoreceptorus hipotalāmā, kā rezultātā rodas nervu impulsi, kas tiek pārnesti uz hipofīzes aizmugurējo daļu un izraisa ADH izdalīšanos asinsritē.
ADH iedarbojas caur 2 veidu receptoriem: V1 un V2.
Galvenā fizioloģiskais efekts hormons, tiek realizēts caur V 2 receptoriem, kas atrodas uz distālo kanāliņu šūnām un savācējvadiem, kas ir samērā necaurlaidīgi ūdens molekulām.
ADH caur V 2 receptoriem stimulē adenilāta ciklāzes sistēmu, kā rezultātā proteīni tiek fosforilēti, stimulējot membrānas proteīna gēna - akvaporīna-2 ekspresiju. Akvaporīns-2 ir integrēts šūnu apikālajā membrānā, veidojot tajā ūdens kanālus. Caur šiem kanāliem ūdens tiek reabsorbēts no urīna intersticiālajā telpā pasīvās difūzijas ceļā un urīns tiek koncentrēts.
Ja nav ADH, urīns nekoncentrējas (blīvums<1010г/л) и может выделяться в очень больших количествах (>20 l/dienā), kas noved pie organisma dehidratācijas. Šo stāvokli sauc par cukura diabētu.
ADH deficīta un diabēta insipidus cēloņi ir: ģenētiski defekti prepro-ADG sintēzē hipotalāmā, defekti proADG apstrādē un transportēšanā, hipotalāma vai neirohipofīzes bojājumi (piemēram, traumatiska smadzeņu trauma rezultātā, audzējs, išēmija). Nefrogēns cukura diabēts rodas ADH V 2 tipa receptoru gēna mutācijas dēļ.
V 1 receptori ir lokalizēti SMC trauku membrānās. ADH caur V 1 receptoriem aktivizē inozīta trifosfāta sistēmu un stimulē Ca 2+ izdalīšanos no ER, kas stimulē asinsvadu SMC kontrakciju. ADH vazokonstriktora efekts rodas augstā ADH koncentrācijā.
Natriurētiskais hormons (priekškambaru natriurētiskais faktors, ANF, atriopeptīns)
PNP ir peptīds, kas satur 28 AA ar 1 disulfīda tiltu, sintezēts galvenokārt priekškambaru kardiomiocītos.
PNP sekrēciju stimulē galvenokārt asinsspiediena paaugstināšanās, kā arī paaugstināšanās osmotiskais spiediens plazma, sirdsdarbība, kateholamīnu un glikokortikoīdu koncentrācija asinīs.
PNP darbojas caur guanilāta ciklāzes sistēmu, aktivizējot proteīnkināzi G.
Nierēs PNF paplašina aferentos arteriolus, kas palielina nieru asins plūsmu, filtrācijas ātrumu un Na + izdalīšanos.
Perifērajās artērijās PNF samazina gludo muskuļu tonusu, kas paplašina arteriolus un pazemina asinsspiedienu. Turklāt PNF kavē renīna, aldosterona un ADH izdalīšanos.
Renīna-angiotenzīna-aldosterona sistēma
Renins
Renīns ir proteolītisks enzīms, ko ražo jukstaglomerulārās šūnas, kas atrodas gar nieru korpusa aferentajām (aferentajām) arteriolām. Renīna sekrēciju stimulē spiediena kritums glomerula aferentajos arteriolos, ko izraisa asinsspiediena pazemināšanās un Na + koncentrācijas samazināšanās. Renīna sekrēciju veicina arī impulsu samazināšanās no priekškambaru un artēriju baroreceptoriem asinsspiediena pazemināšanās rezultātā. Renīna sekrēciju kavē angiotenzīns II, augsts asinsspiediens.
Asinīs renīns iedarbojas uz angiotenzinogēnu.
Angiotensinogēns - ? 2-globulīns, no 400 AK. Angiotenzinogēna veidošanās notiek aknās, un to stimulē glikokortikoīdi un estrogēni. Renīns hidrolizē peptīdu saiti angiotenzinogēna molekulā, atdalot no tās N-gala dekapeptīdu - angiotenzīnu I, kam nav bioloģiskas aktivitātes.
Edotēlija šūnu, plaušu un asins plazmas antiotenzīnu konvertējošā enzīma (AKE) (karboksidipeptidilpeptidāzes) iedarbībā no angiotenzīna I C-gala tiek izņemti 2 AA un veidojas angiotenzīns II (oktapeptīds).
Angiotenzīns II
Angiotenzīns II darbojas caur šūnu inozīta trifosfāta sistēmu glomerulozes zona virsnieru garoza un SMC. Angiotenzīns II stimulē aldosterona sintēzi un sekrēciju virsnieru garozas glomerulārās zonas šūnās. Augsta angiotenzīna II koncentrācija izraisa smagu perifēro artēriju vazokonstrikciju un paaugstina asinsspiedienu. Turklāt angiotenzīns II stimulē slāpju centru hipotalāmā un kavē renīna sekrēciju nierēs.
Angiotenzīnu II aminopeptidāzes hidrolizē par angiotenzīnu III (heptapeptīds ar angiotenzīna II aktivitāti, bet ar 4 reizes zemāku koncentrāciju), ko pēc tam angiotenzīna (proteāze) hidrolizē līdz AK.
Aldosterons
Aldosterons ir aktīvs mineralokortikosteroīds, ko sintezē virsnieru garozas glomerulārās zonas šūnas.
Aldosterona sintēzi un sekrēciju stimulē angiotenzīns II, zema Na + koncentrācija un augsta K + koncentrācija asins plazmā, AKTH un prostaglandīni. Aldosterona sekrēciju kavē zema K + koncentrācija.
Aldosterona receptori ir lokalizēti gan šūnas kodolā, gan citozolā. Aldosterons inducē: a) Na + transporta proteīnu sintēzi, kas transportē Na + no kanāliņu lūmena uz nieru kanāliņu epitēlija šūnu; b) Na + , K + -ATPāzes c) K + transporta proteīni, kas pārnes K + no nieru kanāliņu šūnām primārajā urīnā; d) TCA cikla mitohondriju enzīmi, jo īpaši citrāta sintāze, kas stimulē aktīvai jonu transportēšanai nepieciešamo ATP molekulu veidošanos.
Rezultātā aldosterons stimulē Na + reabsorbciju nierēs, kas izraisa NaCl aizturi organismā un palielina osmotisko spiedienu.
Aldosterons stimulē K +, NH 4 + sekrēciju nierēs, sviedru dziedzeros, zarnu gļotādā un siekalu dziedzeros.

RAAS sistēmas loma hipertensijas attīstībā
RAAS hormonu pārprodukcija izraisa cirkulējošā šķidruma tilpuma, osmotiskā un asinsspiediena palielināšanos, kā arī izraisa hipertensijas attīstību.
Renīna līmeņa paaugstināšanās rodas, piemēram, ar nieru artēriju aterosklerozi, kas rodas gados vecākiem cilvēkiem.
Aldosterona hipersekrēcija – hiperaldosteronisms – notiek vairāku iemeslu dēļ.
Primārā hiperaldosteronisma (Kona sindroma) cēlonis aptuveni 80% pacientu ir virsnieru adenoma, citos gadījumos tā ir aldosteronu producējošo glomerulozes zonas šūnu difūzā hipertrofija.
Primārā hiperaldosteronisma gadījumā aldosterona pārpalikums palielina Na + reabsorbciju nieru kanāliņos, kas stimulē ADH sekrēciju un ūdens aizturi nierēs. Turklāt tiek pastiprināta K +, Mg 2+ un H + jonu izdalīšanās.
Rezultātā attīstās: 1). hipernatriēmija, kas izraisa hipertensiju, hipervolēmiju un tūsku; 2). hipokaliēmija, kas izraisa muskuļu vājumu; 3). magnija deficīts un 4). viegla vielmaiņas alkaloze.
Sekundārais hiperaldosteronisms ir daudz biežāk sastopams nekā primārais hiperaldosteronisms. Tas var būt saistīts ar sirds mazspēju, hronisku nieru slimību un renīnu izdalošiem audzējiem. Pacienti tiek novēroti paaugstināts līmenis renīns, angiotenzīns II un aldosterons. Klīniskie simptomi ir mazāk izteikti nekā ar primāro aldosteronismu.

KALCIJA, MAGNIJA, FOSFORA METABOLISMS
Kalcija funkcijas organismā:

Magnija funkcijas organismā:

Fosfātu funkcijas organismā:

enerģijas metabolisms

Kalcija, magnija un fosfātu sadalījums organismā
Pieaugušam cilvēkam ir vidēji 1000 g kalcija:

Pieaugušā organismā ir aptuveni 1 kg fosfora:

Magnija koncentrācija asins plazmā ir 0,7-1,2 mmol/l.

Kalcija, magnija un fosfātu apmaiņa organismā
Ar uzturu dienā jāuzņem kalcijs - 0,7-0,8 g, magnijs - 0,22-0,26 g, fosfors - 0,7-0,8 g. Kalcijs slikti uzsūcas par 30-50%, fosfors labi uzsūcas par 90%.
Papildus kuņģa-zarnu traktam kalcijs, magnijs un fosfors tā rezorbcijas procesā no kaulaudiem nonāk asins plazmā. Asins plazmas un kaulaudu apmaiņa pret kalciju ir 0,25-0,5 g/dienā, fosfora – 0,15-0,3 g/dienā.
Kalcijs, magnijs un fosfors no organisma izdalās caur nierēm ar urīnu, caur kuņģa-zarnu traktu ar izkārnījumiem un caur ādu ar sviedriem.
Maiņas regulēšana
Galvenie kalcija, magnija un fosfora metabolisma regulatori ir parathormons, kalcitriols un kalcitonīns.
Parathormons
Parathormons (PTH) ir 84 AK (apmēram 9,5 kDa) polipeptīds, kas sintezēts epitēlijķermenīšu dziedzeros.
Parathormona sekrēciju stimulē zema Ca 2+, Mg 2+ koncentrācija un augsta fosfātu koncentrācija, un to kavē D 3 vitamīns.
Hormonu sadalīšanās ātrums samazinās pie zemas Ca 2+ koncentrācijas un palielinās, ja Ca 2+ koncentrācija ir augsta.
Parathormons iedarbojas uz kauliem un nierēm. Tas stimulē insulīnam līdzīgā augšanas faktora 1 un citokīnu sekrēciju, ko veic osteoblasti, kas palielina osteoklastu vielmaiņas aktivitāti. Osteoklastos tiek paātrināta sārmainās fosfatāzes un kolagenāzes veidošanās, kas izraisa kaula matricas sadalīšanos, kā rezultātā Ca 2+ un fosfāti no kaula mobilizējas ekstracelulārajā šķidrumā.
Parathormons nierēs stimulē Ca 2+, Mg 2+ reabsorbciju distālās vītņotajās kanāliņos un samazina fosfātu reabsorbciju.
Parathormons inducē kalcitriola (1,25(OH) 2 D 3) sintēzi.
Rezultātā parathormons asins plazmā palielina Ca 2+ un Mg 2+ koncentrāciju un samazina fosfātu koncentrāciju.
Hiperparatireoze
Plkst primārais hiperparatireoze(1:1000) tiek traucēts parathormona sekrēcijas nomākšanas mehānisms, reaģējot uz hiperkalciēmiju. Cēloņi var būt epitēlijķermenīšu audzējs (80%), difūza hiperplāzija vai vēzis (mazāk nekā 2%).
Hiperparatireoze izraisa:

Sekundārā hiperparatireoze rodas ar hronisku nieru mazspēju un D 3 vitamīna deficītu.
Plkst nieru mazspēja tiek kavēta kalcitriola veidošanās, kas pasliktina kalcija uzsūkšanos zarnās un izraisa hipokalciēmiju. Hiperparatireoze rodas, reaģējot uz hipokalciēmiju, bet parathormons nespēj normalizēt kalcija līmeni plazmā. Dažreiz rodas hiperfostatēmija. Sakarā ar paaugstinātu kalcija mobilizāciju no kaulu audi attīstās osteoporoze.
Hipoparatireoze
Hipoparatireozi izraisa epitēlijķermenīšu nepietiekamība, un to pavada hipokalciēmija. Hipokalciēmija izraisa pastiprinātu neiromuskulāro vadītspēju, tonizējošus krampjus, elpošanas muskuļu un diafragmas krampjus un laringospazmas.
Kalcitriols
Kalcitriols tiek sintezēts no holesterīna.

Lielākā daļa

Kalcitriola sintēzi stimulē parathormons, zema fosfātu koncentrācija un Ca 2+ (ar parathormona starpniecību) asinīs.
Kalcitriola sintēzi kavē hiperkalciēmija, tas aktivizē 24β-hidroksilāzi, kas pārvērš kalcidiolu par neaktīvo metabolītu 24,25(OH) 2 D 3, bet attiecīgi aktīvais kalcitriols neveidojas.
Kalcitriols ietekmē tievo zarnu, nieres un kaulus.
Kalcitriols:

Tā rezultātā kalcitriols palielina Ca 2+, Mg 2+ un fosfātu koncentrāciju asins plazmā.
Kalcitriola deficīts traucē amorfā kalcija fosfāta un hidroksiapatīta kristālu veidošanos kaulaudos, kas izraisa rahīta un osteomalācijas attīstību.
Rahīts ir slimība bērnība kas saistīts ar nepietiekamu kaulu audu mineralizāciju.
Rahīta cēloņi: D 3 vitamīna, kalcija un fosfora trūkums uzturā, traucēta D 3 vitamīna uzsūkšanās tievā zarnā, samazināta holekalciferola sintēze saules gaismas trūkuma dēļ, 1a-hidroksilāzes defekts, kalcitriola receptoru defekts mērķa šūnās. Ca 2+ koncentrācijas samazināšanās asins plazmā stimulē parathormona sekrēciju, kas ar osteolīzi izraisa kaulu audu iznīcināšanu.
Ar rahītu tiek ietekmēti galvaskausa kauli; krūtis kopā ar krūšu kauli izvirzās uz priekšu; roku un kāju cauruļveida kauli un locītavas ir deformētas; vēders palielinās un izvirzās; motora attīstība ir aizkavēta. Galvenie rahīta profilakses veidi ir pareizs uzturs un pietiekama saules iedarbība.
Kalcitonīns
Kalcitonīns ir polipeptīds, kas sastāv no 32 AA ar vienu disulfīda saiti, ko izdala vairogdziedzera parafolikulārās K-šūnas vai epitēlijķermenīšu C-šūnas.
Kalcitonīna sekrēciju stimulē augstas Ca 2+ un glikagona koncentrācijas, un nomāc zemas Ca 2+ koncentrācijas.
Kalcitonīns:

Kalcija, magnija un fosfātu līmeņa izmaiņas dažādu patoloģiju gadījumā
Ca 2+ koncentrācijas samazināšanās asins plazmā tiek novērota, ja:

akūts pankreatīts

Ca 2+ koncentrācijas palielināšanās asins plazmā tiek novērota, ja:

multiplās mielomas

ļaundabīgi audzēji

Fosfātu koncentrācijas samazināšanās asins plazmā tiek novērota, ja:

Fosfātu koncentrācijas palielināšanās asins plazmā tiek novērota, ja:

Magnija koncentrācija bieži ir proporcionāla kālija koncentrācijai un ir atkarīga no vispārējiem cēloņiem.
Mg 2+ koncentrācijas palielināšanās asins plazmā tiek novērota, ja:

Mikroelementu loma: Mg 2+, Mn 2+, Co, Cu, Fe 2+, Fe 3+, Ni, Mo, Se, J. Ceruloplazmīna nozīme, Konovalova-Vilsona slimība.

Mangāns ir aminoacil-tRNS sintetāžu kofaktors.

Na + , Cl - , K + , HCO 3 - - bāzes elektrolītu bioloģiskā loma, nozīme CBS regulēšanā. Apmaiņa un bioloģiskā loma. Anjonu atšķirība un to korekcija.

Smagie metāli (svins, dzīvsudrabs, varš, hroms u.c.), to toksiskā iedarbība.

Paaugstināts hlorīda līmenis asins serumā: dehidratācija, akūta nieru mazspēja, metaboliskā acidoze pēc caurejas un bikarbonātu zuduma, respiratorā alkaloze, galvas trauma, virsnieru hipofunkcija, ilgstoši lietojot kortikosteroīdus, tiazīdu grupas diurētiskos līdzekļus, hiperaldosteronismu, Kušinga slimību.
Samazināts hlorīda saturs asins serumā: hipohlorēmiskā alkaloze (pēc vemšanas), respiratorā acidoze, pārmērīga svīšana, nefrīts ar sāļu zudumu (pavājināta reabsorbcija), galvas traumas, stāvoklis ar palielinātu ekstracelulārās elastības apjomu, čūlaina čūla, Adisona slimība slimība (hipoaldosteronisms).
Palielināta hlorīdu izdalīšanās ar urīnu: hipoaldosteronisms (Adisona slimība), nefrīts ar sāls zudumu, palielināta sāls uzņemšana, ārstēšana ar diurētiskiem līdzekļiem.
Samazināta hlorīda izdalīšanās ar urīnu: hlorīdu zudums vemšanas, caurejas, Kušinga slimības, beigu fāzes nieru mazspējas, sāls aizture tūskas dēļ.
Normāls kalcija saturs asins serumā ir 2,25-2,75 mmol/l.
Parastā kalcija izdalīšanās ar urīnu ir 2,5-7,5 mmol/dienā.
Paaugstināts kalcija līmenis asins serumā: hiperparatireoze, audzēja metastāzes kaulu audos, multiplā mieloma, samazināta kalcitonīna izdalīšanās, D vitamīna pārdozēšana, tirotoksikoze.
Pazemināts kalcija līmenis asins serumā: hipoparatireoze, palielināta kalcitonīna sekrēcija, hipovitaminoze D, traucēta reabsorbcija nierēs, masīva asins pārliešana, hipoalbunēmija.
Paaugstināta kalcija izdalīšanās ar urīnu: ilgstoša saules gaismas iedarbība (hipervitaminoze D), hiperparatireoze, audzēja metastāzes kaulaudos, traucēta reabsorbcija nierēs, tirotoksikoze, osteoporoze, ārstēšana ar glikokortikoīdiem.
Samazināta kalcija izdalīšanās ar urīnu: hipoparatireoze, rahīts, akūts nefrīts (nieru filtrācijas traucējumi), hipotireoze.
Dzelzs saturs asins serumā ir normāls mmol/l.
Paaugstināts dzelzs saturs asins serumā: aplastiskā un hemolītiskā anēmija, hemohromatoze, akūts hepatīts un steatoze, aknu ciroze, talasēmija, atkārtotas transfūzijas.
Samazināts dzelzs saturs asins serumā: Dzelzs deficīta anēmija, akūtas un hroniskas infekcijas, audzēji, nieru slimības, asins zudums, grūtniecība, traucēta dzelzs uzsūkšanās zarnās.

LEKCIJAS KURSS

VISPĀRĒJĀ BIOĶĪMIJA

8. modulis. Ūdens-sāļu metabolisma un skābju-bāzes stāvokļa bioķīmija

Jekaterinburga,

LEKCIJA Nr.24

Tēma: Ūdens-sāls un minerālvielu metabolisms

Fakultātes: ārstnieciskā un profilaktiskā, medicīniskā un profilaktiskā, pediatriskā.

Ūdens-sāls metabolisms - ūdens un ķermeņa galveno elektrolītu (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4 ) apmaiņa.

Elektrolīti – vielas, kas šķīdumā sadalās anjonos un katjonos. Tos mēra mol/l.

Neelektrolīti– vielas, kas šķīdumā nedisociējas (glikoze, kreatinīns, urīnviela). Tos mēra g/l.

Minerālu metabolisms – jebkādu minerālvielu komponentu apmaiņa, arī tādu, kas neietekmē ķermeņa šķidrās vides pamatparametrus.

Ūdens - visu ķermeņa šķidrumu galvenā sastāvdaļa.

Ūdens bioloģiskā loma

Ūdens ir universāls šķīdinātājs lielākajai daļai organisko (izņemot lipīdus) un neorganisko savienojumu.

Ūdens un tajā izšķīdinātās vielas veido organisma iekšējo vidi.

Ūdens nodrošina vielu un siltumenerģijas transportu visā ķermenī.

Ievērojama daļa ķermeņa ķīmisko reakciju notiek ūdens fāzē.

Ūdens piedalās hidrolīzes, hidratācijas un dehidratācijas reakcijās.

Nosaka hidrofobo un hidrofilo molekulu telpisko struktūru un īpašības.

Kombinācijā ar GAG ūdens veic strukturālu funkciju.

Ķermeņa šķidrumu vispārīgās īpašības

Visiem ķermeņa šķidrumiem ir raksturīgas kopīgas īpašības: tilpums, osmotiskais spiediens un pH vērtība.

Skaļums. Visiem sauszemes dzīvniekiem šķidrums veido aptuveni 70% no ķermeņa svara.

Ūdens sadalījums organismā ir atkarīgs no vecuma, dzimuma, muskuļu masas, ķermeņa tipa un tauku daudzuma. Ūdens saturs dažādos audos sadalās šādi: plaušās, sirdī un nierēs (80%), skeleta muskuļos un smadzenēs (75%), ādā un aknās (70%), kaulos (20%), taukaudos (10%). . Parasti tieviem cilvēkiem ir mazāk tauku un vairāk ūdens. Vīriešiem ūdens veido 60%, sievietēm - 50% no ķermeņa svara. Gados vecākiem cilvēkiem ir vairāk tauku un mazāk muskuļu. Vidēji vīriešu un sieviešu, kas vecāki par 60 gadiem, organismā ir attiecīgi 50% un 45% ūdens.

Ar pilnīgu ūdens atņemšanu nāve iestājas pēc 6-8 dienām, kad ūdens daudzums organismā samazinās par 12%.

Viss ķermeņa šķidrums ir sadalīts intracelulārajos (67%) un ārpusšūnu (33%) baseinos.

Ārpusšūnu baseins (ārpusšūnu telpa) sastāv no:

Intravaskulārais šķidrums;

Intersticiāls šķidrums (starpšūnu);

Transcelulārais šķidrums (pleiras, perikarda, peritoneālo dobumu un sinoviālā telpas šķidrums, cerebrospinālais un intraokulārais šķidrums, sviedru sekrēcija, siekalu un asaru dziedzeri, aizkuņģa dziedzera, aknu, žultspūšļa, kuņģa-zarnu trakta un elpceļu sekrēcija).

Starp baseiniem notiek intensīva šķidrumu apmaiņa. Ūdens kustība no viena sektora uz otru notiek, mainoties osmotiskajam spiedienam.

Osmotiskais spiediens - Tas ir spiediens, ko rada visas ūdenī izšķīdušās vielas. Ekstracelulārā šķidruma osmotisko spiedienu nosaka galvenokārt NaCl koncentrācija.

Ekstracelulārie un intracelulārie šķidrumi būtiski atšķiras pēc sastāva un atsevišķu komponentu koncentrācijas, bet kopējā osmotiski aktīvo vielu kopējā koncentrācija ir aptuveni vienāda.

pH– protonu koncentrācijas negatīvs decimālais logaritms. PH vērtība ir atkarīga no skābju un bāzu veidošanās intensitātes organismā, to neitralizācijas ar bufersistēmām un izvadīšanas no organisma ar urīnu, izelpoto gaisu, sviedriem un izkārnījumiem.

Atkarībā no apmaiņas īpašībām pH vērtība var ievērojami atšķirties gan dažādu audu šūnās, gan vienas šūnas dažādos nodalījumos (citozolā skābums ir neitrāls, lizosomās un mitohondriju starpmembrānu telpā tas ir ļoti skābs ). Dažādu orgānu un audu starpšūnu šķidrumā un asins plazmā pH vērtība, tāpat kā osmotiskais spiediens, ir relatīvi nemainīga vērtība.

Koncentrēšanās kalcijsārpusšūnu šķidrumā parasti tiek uzturēts stingri nemainīgā līmenī, reti palielinoties vai samazinoties par dažiem procentiem, salīdzinot ar normālām vērtībām 9,4 mg/dL, kas atbilst 2,4 mmol kalcija litrā. Šāda stingra kontrole ir ļoti svarīga, jo kalcijam ir būtiska loma daudzos fizioloģiskos procesos, tostarp skeleta, sirds un gludo muskuļu kontrakcijā, asins recēšanā, transmisijā. nervu impulsi. Uzbudināmie audi, tostarp nervu audi, ir ļoti jutīgi pret kalcija koncentrācijas izmaiņām, un kalcija jonu koncentrācijas palielināšanās salīdzinājumā ar normālu (hipskalciēmija) izraisa arvien lielākus bojājumus. nervu sistēma; gluži pretēji, kalcija koncentrācijas samazināšanās (hipokalciēmija) palielina nervu sistēmas uzbudināmību.

Svarīga ekstracelulārā kalcija koncentrācijas regulēšanas iezīme: tikai aptuveni 0,1% kopējais skaits Organisma kalcijs atrodas ārpusšūnu šķidrumā, apmēram 1% atrodas šūnu iekšienē, bet pārējais tiek uzkrāts kaulos, tāpēc kaulus var uzskatīt par lielu kalcija noliktavu, kas izdalās ārpusšūnu telpā, ja kalcija koncentrācija tur samazinās, un, gluži pretēji, noņemot lieko kalciju uzglabāšanai.

Apmēram 85% fosfātiĶermenis tiek uzglabāts kaulos, 14 līdz 15% tiek uzglabāti šūnās, un tikai mazāk nekā 1% atrodas ārpusšūnu šķidrumā. Fosfātu koncentrācija ekstracelulārajā šķidrumā nav tik stingri regulēta kā kalcija koncentrācija, lai gan tie veic dažādas svarīgas funkcijas, kopīgi kontrolējot daudzus procesus ar kalciju.

Kalcija un fosfātu uzsūkšanās zarnās un izdalīšanās ar izkārnījumiem. Parastā kalcija un fosfātu uzņemšanas ātrums ir aptuveni 1000 mg/dienā, kas atbilst daudzumam, kas iegūts no 1 litra piena. Parasti divvērtīgie katjoni, piemēram, jonizētais kalcijs, slikti uzsūcas zarnās. Tomēr, kā minēts tālāk, D vitamīns veicina kalcija uzsūkšanos zarnās, un gandrīz 35% (apmēram 350 mg dienā) uzņemtā kalcija tiek absorbēti. Kalcijs, kas paliek zarnās, nonāk fekālijām un tiek izņemts no ķermeņa. Turklāt apmēram 250 mg kalcija dienā nonāk zarnās kā daļa no gremošanas sulas un atslāņojušās šūnas. Tādējādi aptuveni 90% (900 mg/dienā) no dienā uzņemtā kalcija tiek izvadīti ar izkārnījumiem.

Hipokalciēmija izraisa nervu sistēmas stimulāciju un tetāniju. Ja ekstracelulārajā šķidrumā kalcija jonu koncentrācija nokrītas zemāk normālās vērtības, nervu sistēma pamazām kļūst arvien uzbudināmāka, jo šo izmaiņu rezultātā palielinās nātrija jonu caurlaidība, atvieglojot darbības potenciāla veidošanos. Ja kalcija jonu koncentrācija nokrītas līdz 50% no normas, perifēro nervu šķiedru uzbudināmība kļūst tik liela, ka tās sāk spontāni izlādēties.

Hiperkalciēmija samazina nervu sistēmas uzbudināmību un muskuļu aktivitāti. Ja kalcija koncentrācija ķermeņa šķidrumos pārsniedz normu, samazinās nervu sistēmas uzbudināmība, ko papildina refleksu reakciju palēninājums. Kalcija koncentrācijas palielināšanās izraisa QT intervāla samazināšanos elektrokardiogrammā, apetītes samazināšanos un aizcietējumus, iespējams, sakarā ar kuņģa-zarnu trakta muskuļu sienas saraušanās aktivitātes samazināšanos.

Šie depresīvie efekti sāk parādīties, kad kalcija līmenis paaugstinās virs 12 mg/dl, un kļūst pamanāms, kad kalcija līmenis pārsniedz 15 mg/dl.

Iegūtie nervu impulsi sasniedz skeleta muskuļus, izraisot tetāniskas kontrakcijas. Tāpēc hipokalciēmija izraisa tetāniju, un dažreiz tā izraisa epilepsijas lēkmes, jo hipokalciēmija palielina smadzeņu uzbudināmību.

Fosfātu uzsūkšanās zarnās ir vienkārša. Papildus tiem fosfātu daudzumiem, kas izdalās ar izkārnījumiem kalcija sāļu veidā, gandrīz visi ikdienas uzturā esošie fosfāti no zarnām uzsūcas asinīs un pēc tam izdalās ar urīnu.

Kalcija un fosfāta izvadīšana caur nierēm. Apmēram 10% (100 mg/dienā) uzņemtā kalcija tiek izvadīti ar urīnu; apmēram 41% plazmas kalcija ir saistīti ar olbaltumvielām un tāpēc netiek filtrēti no glomerulārajiem kapilāriem. Atlikušais daudzums apvienojas ar anjoniem, piemēram, fosfātiem (9%), vai arī tiek jonizēts (50%) un glomerulos filtrēts nieru kanāliņos.

Parasti 99% filtrētā kalcija tiek reabsorbēti nieru kanāliņos, tāpēc gandrīz 100 mg kalcija dienā tiek izvadīti ar urīnu. Apmēram 90% kalcija, kas atrodas glomerulārajā filtrātā, tiek reabsorbēts proksimālajās kanāliņos, Henles cilpā un distālo kanāliņu sākumā. Atlikušie 10% kalcija pēc tam tiek reabsorbēti distālo kanāliņu galā un savākšanas kanālu sākumā. Reabsorbcija kļūst ļoti selektīva un ir atkarīga no kalcija koncentrācijas asinīs.

Ja kalcija koncentrācija asinīs ir zema, palielinās reabsorbcija, kā rezultātā kalcijs gandrīz netiek zaudēts urīnā. Gluži pretēji, ja kalcija koncentrācija asinīs ir nedaudz augstāka par normālām vērtībām, kalcija izdalīšanās ievērojami palielinās. Vissvarīgākais faktors, kas kontrolē kalcija reabsorbciju distālajā nefronā un tādējādi regulē kalcija izvadīšanas līmeni, ir parathormons.

Fosfātu izdalīšanos caur nierēm regulē bagātīgs plūsmas mehānisms. Tas nozīmē, ka tad, kad fosfātu koncentrācija plazmā samazinās zem kritiskās vērtības (apmēram 1 mmol/l), viss fosfāts no glomerulārā filtrāta tiek reabsorbēts un pārstāj izdalīties ar urīnu. Bet, ja fosfātu koncentrācija pārsniedz normu, tā zudums urīnā ir tieši proporcionāls tā koncentrācijas papildu pieaugumam. Nieres regulē fosfātu koncentrāciju ekstracelulārajā telpā, mainot fosfātu izdalīšanās ātrumu atbilstoši to koncentrācijai plazmā un fosfātu filtrācijas ātrumam nierēs.

Tomēr, kā mēs redzēsim vēlāk, parathormons var ievērojami palielināt fosfātu izdalīšanos caur nierēm, tāpēc tam ir svarīga loma plazmas fosfātu koncentrācijas regulēšanā, kā arī kalcija koncentrācijas kontrolē. Parathormons ir spēcīgs kalcija un fosfātu koncentrācijas regulētājs, kas iedarbojas, kontrolējot reabsorbcijas procesus zarnās, izdalīšanos nierēs un šo jonu apmaiņu starp ekstracelulāro šķidrumu un kaulu.

Pārmērīga epitēlijķermenīšu darbība izraisa ātru kalcija sāļu izskalošanos no kauliem ar sekojošu hiperkalciēmijas attīstību ārpusšūnu šķidrumā; gluži pretēji, epitēlijķermenīšu hipofunkcija izraisa hipokalciēmiju, bieži vien ar tetānijas attīstību.

Parathormona funkcionālā anatomija. Parasti cilvēkam ir četri epitēlijķermenīšu dziedzeri. Tie atrodas tūlīt pēc tam vairogdziedzeris, pa pāriem tā augšējos un apakšējos stabos. Katrs epitēlijķermenīšu dziedzeris ir aptuveni 6 mm gara, 3 mm plata un 2 mm augsta struktūra.

Makroskopiski epitēlijķermenīšu dziedzeri izskatās pēc tumši brūniem taukiem, to atrašanās vietu ir grūti noteikt vairogdziedzera operācijas laikā, jo tie bieži izskatās kā papildu vairogdziedzera daivas. Tāpēc, līdz tika noskaidrota šo dziedzeru nozīme, pilnīga vai starptotāla vairogdziedzera izņemšana beidzās ar vienlaicīgu epitēlijķermenīšu izņemšanu.

Puses epitēlijķermenīšu noņemšana neizraisa nopietnus fizioloģiskus traucējumus, trīs vai visu četru dziedzeru izņemšana izraisa pārejošu hipoparatireozi. Bet pat neliels atlikušo epitēlijķermenīšu audu daudzums hiperplāzijas dēļ var nodrošināt normālu epitēlijķermenīšu darbību.

Pieaugušo epitēlijķermenīšu dziedzeri galvenokārt sastāv no galvenajām šūnām un vairāk vai mazāk oksifīlām šūnām, kuru nav daudziem dzīvniekiem un jauniem cilvēkiem. Galvenās šūnas, iespējams, izdala lielāko daļu, ja ne visu, parathormonu, un oksifilajām šūnām ir savs mērķis.

Tiek uzskatīts, ka tie ir galveno šūnu, kas vairs nesintezē hormonu, modifikācija vai izsmelta forma.

Parathormona ķīmiskā struktūra. PTH tiek izolēts attīrītā veidā. Sākotnēji tas tiek sintezēts uz ribosomām preprohormona, aminoskābju atlikumu polipeptīdu ķēdes formā. Tad tas tiek sašķelts līdz prohormonam, kas sastāv no 90 aminoskābju atlikumiem, pēc tam uz hormonu stadiju, kurā ietilpst 84 aminoskābju atlikumi. Šis process tiek veikts endoplazmatiskajā retikulumā un Golgi aparātā.

Rezultātā hormons tiek iesaiņots sekrēcijas granulās šūnu citoplazmā. Hormona galīgās formas molekulmasa ir 9500; mazākiem savienojumiem, kas sastāv no 34 aminoskābju atlikumiem blakus parathormona molekulas N-galam, kas arī izolēti no epitēlijķermenīšu dziedzeriem, ir pilna PTH aktivitāte. Noskaidrots, ka nieres ļoti ātri, dažu minūšu laikā pilnībā likvidē hormona formu, kas sastāv no 84 aminoskābju atlikumiem, savukārt atlikušie daudzie fragmenti nodrošina augsta līmeņa hormonālās aktivitātes saglabāšanu ilgu laiku.

Vairogdziedzera kalcitonīns- hormons, ko zīdītājiem un cilvēkiem ražo vairogdziedzera parafolikulārās šūnas, epitēlijķermenīšu un aizkrūts dziedzeris. Daudziem dzīvniekiem, piemēram, zivīm, hormons, kas līdzīgs pēc funkcijas, tiek ražots nevis vairogdziedzerī (lai gan visiem mugurkaulniekiem tāds ir), bet gan ultimobranhiālajos asinsķermenīšos, un tāpēc to sauc vienkārši par kalcitonīnu. Vairogdziedzera kalcitonīns piedalās fosfora-kalcija metabolisma regulēšanā organismā, kā arī osteoklastu un osteoblastu aktivitātes līdzsvarā, un ir funkcionāls parathormona antagonists. Vairogdziedzera kalcitonīns samazina kalcija un fosfāta saturu asins plazmā, palielinot kalcija un fosfāta uzņemšanu osteoblastos. Tas arī stimulē osteoblastu reprodukciju un funkcionālo aktivitāti. Tajā pašā laikā tirokalcitonīns kavē osteoklastu reprodukciju un funkcionālo aktivitāti un kaulu rezorbcijas procesus. Vairogdziedzera kalcitonīns ir proteīna-peptīdu hormons, kura molekulmasa ir 3600. Nostiprina fosfora-kalcija sāļu nogulsnēšanos uz kaulu kolagēna matricas. Vairogdziedzera kalcitonīns, tāpat kā parathormons, palielina fosfatūriju.

Kalcitriols

Struktūra: Tas ir D vitamīna atvasinājums un tiek klasificēts kā steroīds.

Sintēze: Holekalciferols (D3 vitamīns) un ergokalciferols (D2 vitamīns), kas veidojas ādā ultravioletā starojuma ietekmē un tiek piegādāti ar pārtiku, tiek hidroksilēti aknās pie C25 un nierēs pie C1. Rezultātā veidojas 1,25-dioksikalciferols (kalcitriols).

Sintēzes un sekrēcijas regulēšana

Aktivizēt: Hipokalciēmija palielina C1 hidroksilāciju nierēs.

Samazināt: Pārmērīgs kalcitriols kavē C1 hidroksilāciju nierēs.

Darbības mehānisms: Citozolisks.

Mērķi un efekti: Kalcitriola iedarbība ir palielināt kalcija un fosfora koncentrāciju asinīs:

zarnās inducē proteīnu sintēzi, kas atbild par kalcija un fosfātu uzsūkšanos, nierēs palielina kalcija un fosfātu reabsorbciju, kaulu audos palielina kalcija rezorbciju. Patoloģija: hipofunkcija atbilst D hipovitaminozes attēlam. Loma 1,25-dihidroksikalciferols Ca un P apmaiņā: uzlabo Ca un P uzsūkšanos no zarnām, uzlabo Ca un P reabsorbciju nierēs, uzlabo jauno kaulu mineralizāciju, stimulē osteoklastu veidošanos un Ca izdalīšanos no veciem. kaulu.

D vitamīns (kalciferols, pretrahīts)

Avoti: Ir divi D vitamīna avoti:

aknas, raugs, treknie piena produkti (sviests, krējums, krējums), olas dzeltenums,

veidojas ādā ultravioletā starojuma laikā no 7-dehidroholesterīna 0,5-1,0 mkg/dienā.

Ikdienas nepieciešamība: Bērniem - 12-25 mikrogrami vai 500-1000 SV; pieaugušajiem tas ir daudz mazāks.

AR
trīskāršot: Vitamīns ir pieejams divās formās - ergokalciferols un holekalciferols. Ķīmiski ergokalciferols atšķiras no holekalciferola ar to, ka molekulā ir dubultsaite starp C22 un C23 un metilgrupa pie C24.

Pēc uzsūkšanās zarnās vai pēc sintēzes ādā vitamīns nonāk aknās. Šeit tas tiek hidroksilēts pie C25 un ar kalciferola transportproteīnu tiek transportēts uz nierēm, kur tas atkal tiek hidroksilēts C1. Veidojas 1,25-dihidroksiholekalciferols jeb kalcitriols. Hidroksilācijas reakciju nierēs stimulē parathormons, prolaktīns, augšanas hormons, un to nomāc augsta fosfātu un kalcija koncentrācija.

Bioķīmiskās funkcijas: 1. Kalcija un fosfātu koncentrācijas palielināšanās asins plazmā. Šim kalcitriolam: stimulē Ca2+ un fosfāta jonu uzsūkšanos tievajās zarnās (galvenā funkcija), stimulē Ca2+ jonu un fosfāta jonu reabsorbciju proksimālajos nieru kanāliņos.

2. Kaulaudos D vitamīna loma ir divējāda:

stimulē Ca2+ jonu izdalīšanos no kaulaudiem, jo veicina monocītu un makrofāgu diferenciāciju par osteoklastiem un samazina I tipa kolagēna sintēzi osteoblastos,

palielina kaulu matricas mineralizāciju, jo palielina citronskābes veidošanos, kas šeit veido nešķīstošus sāļus ar kalciju.

3. Piedalīšanās imūnreakcijās, jo īpaši plaušu makrofāgu stimulācijā un to slāpekli saturošu brīvo radikāļu ražošanā, kas ir destruktīvi, tostarp attiecībā uz mycobacterium tuberculosis.

4. Nomāc parathormona sekrēciju, paaugstinot kalcija koncentrāciju asinīs, bet pastiprina tā ietekmi uz kalcija reabsorbciju nierēs.

Hipovitaminoze. Iegūta hipovitaminoze.Iemesls.

Tas bieži rodas ar nepietiekamu uzturvērtību bērniem, ar nepietiekamu insolāciju cilvēkiem, kuri neiet ārā, vai ar nacionālajām apģērba īpatnībām. Hipovitaminozi var izraisīt arī kalciferola hidroksilēšanas samazināšanās (aknu un nieru slimības) un lipīdu uzsūkšanās un gremošanas traucējumi (celiakija, holestāze).

Klīniskā aina: Bērniem no 2 līdz 24 mēnešiem tas izpaužas kā rahīts, kurā, neskatoties uz to, ka tas tiek piegādāts ar pārtiku, kalcijs neuzsūcas zarnās un tiek zaudēts nierēs. Tas izraisa kalcija koncentrācijas samazināšanos asins plazmā, kaulu audu mineralizācijas traucējumus un, kā rezultātā, osteomalāciju (kaulu mīkstināšanu). Osteomalācija izpaužas kā galvaskausa kaulu deformācija (galvas tuberkuloze), krūškurvja (vistas krūtiņa), apakšstilba izliekums, rožukronis uz ribām, vēdera palielināšanās muskuļu hipotonijas dēļ, aizkavēta zobu nākšana un fontanellu aizaugšana.

Pieaugušajiem novēro arī osteomalāciju, t.i. Osteoīdu turpina sintezēt, bet tas netiek mineralizēts. Osteoporozes attīstība daļēji ir saistīta arī ar D vitamīna deficītu.

Iedzimta hipovitaminoze

No D vitamīna atkarīgs iedzimts I tipa rahīts, kurā ir recesīvs nieru α1-hidroksilāzes defekts. Izpaužas ar attīstības aizkavēšanos, rahitiskām skeleta iezīmēm utt. Ārstēšana ir kalcitriola preparāti vai lielas D vitamīna devas.

No D vitamīna atkarīgs iedzimts II tipa rahīts, kurā ir audu kalcitriola receptoru defekts. Klīniski slimība ir līdzīga I tipam, bet papildus tiek atzīmēta alopēcija, milia, epidermas cistas un muskuļu vājums. Ārstēšana atšķiras atkarībā no slimības smaguma pakāpes, taču palīdz lielas kalciferola devas.

Hipervitaminoze. Cēlonis

Pārmērīga zāļu lietošana (vismaz 1,5 miljoni SV dienā).

Klīniskā aina: Agrīnās D vitamīna pārdozēšanas pazīmes ir slikta dūša, galvassāpes, apetītes un ķermeņa masas zudums, poliūrija, slāpes un polidipsija. Var būt aizcietējums, hipertensija un muskuļu stīvums. Hronisks D vitamīna pārpalikums izraisa hipervitaminozi, ko raksturo: kaulu demineralizācija, kas izraisa to trauslumu un lūzumus.kalcija un fosfora jonu koncentrācijas palielināšanās asinīs, kas izraisa asinsvadu, plaušu un nieru audu pārkaļķošanos.

Zāļu formas

D vitamīns - zivju tauki, ergokalciferols, holekalciferols.

1,25-Dioxycalciferol (aktīvā forma) – osteotriols, oksidevits, rokaltrols, forcal plus.

58. Hormoni, taukskābju atvasinājumi. Sintēze. Funkcijas.

Saskaņā ar to ķīmisko raksturu hormonālās molekulas pieder trīs savienojumu grupām:

1) olbaltumvielas un peptīdi; 2) aminoskābju atvasinājumi; 3) steroīdi un taukskābju atvasinājumi.

Eikozanoīdi (είκοσι, grieķu — divdesmit) ietver oksidētos eikozānu skābju atvasinājumus: eikosotriēnu (C20:3), arahidonskābi (C20:4), timnodonskābi (C20:5). Eikozanoīdu aktivitāte ievērojami atšķiras atkarībā no divkāršo saišu skaita molekulā, kas ir atkarīga no sākotnējā savienojuma struktūras. Eikozanoīdus sauc par hormoniem līdzīgām vielām, jo. tiem var būt tikai lokāls efekts, paliekot asinīs vairākas sekundes. Atrodas visos orgānos un audos ar gandrīz visu veidu šūnām. Eikozanoīdus nevar nogulsnēt; tie tiek iznīcināti dažu sekunžu laikā, un tāpēc šūnām tie pastāvīgi jāsintezē no ienākošajām ω6 un ω3 sērijas taukskābēm. Ir trīs galvenās grupas:

Prostaglandīni (pg)– sintezēts gandrīz visās šūnās, izņemot eritrocītus un limfocītus. Ir prostaglandīnu veidi A, B, C, D, E, F. Prostaglandīnu funkcijas tiek samazinātas līdz bronhu, uroģenitālās un asinsvadu sistēmas un kuņģa-zarnu trakta gludo muskuļu tonusa izmaiņām, savukārt izmaiņu virziens mainās. atkarībā no prostaglandīnu veida, šūnu veida un apstākļiem. Tie ietekmē arī ķermeņa temperatūru. Var aktivizēt adenilāta ciklāzi Prostaciklīni ir prostaglandīnu (Pg I) apakštips, izraisa mazo asinsvadu paplašināšanos, bet tiem ir arī īpaša funkcija – tie kavē trombocītu agregāciju. To aktivitāte palielinās, palielinoties dubulto saišu skaitam. Tie tiek sintezēti miokarda asinsvadu endotēlijā, dzemdē un kuņģa gļotādā. Tromboksāni (Tx) veidojas trombocītos, stimulē to agregāciju un izraisa vazokonstrikciju. To aktivitāte samazinās, palielinoties dubulto saišu skaitam. Palieliniet fosfoinositīdu metabolisma aktivitāti Leikotriēni (Lt) sintezēts leikocītos, plaušu, liesas, smadzeņu, sirds šūnās. Ir 6 veidu leikotriēni A, B, C, D, E, F. Leikocītos tie stimulē kustīgumu, ķemotaksi un šūnu migrāciju uz iekaisuma vietu, kopumā aktivizē iekaisuma reakcijas, novēršot tā hroniskumu. Tie arī izraisa bronhu muskuļu kontrakciju (devās, kas ir 100-1000 reizes mazākas nekā histamīns). palielināt membrānas caurlaidību Ca2+ joniem. Tā kā cAMP un Ca 2+ joni stimulē eikozanoīdu sintēzi, šo specifisko regulatoru sintēzē tiek slēgta pozitīva atgriezeniskā saite.

UN
avots brīvās eikozānskābes ir fosfolipīdi šūnu membrānu. Specifisku un nespecifisku stimulu ietekmē tiek aktivizēta fosfolipāze A 2 vai fosfolipāzes C un DAG lipāzes kombinācija, kas šķeļ. taukskābju no fosfolipīdu C2 pozīcijas.

P

Piesātinātā skābe metabolizējas galvenokārt 2 veidos: ciklooksigenāze un lipoksigenāze, kuru aktivitāte dažādās šūnās izpaužas dažādas pakāpes. Ciklooksigenāzes ceļš ir atbildīgs par prostaglandīnu un tromboksānu sintēzi, lipoksigenāzes ceļš ir atbildīgs par leikotriēnu sintēzi.

Biosintēze Lielākā daļa eikozanoīdu sākas ar arahidonskābes šķelšanos no membrānas fosfolipīda vai diacilglicerīna plazmas membrānā. Sintetāzes komplekss ir daudzenzīmu sistēma, kas galvenokārt darbojas uz ER membrānām. Šie eikozanoīdi viegli iekļūst caur šūnu plazmas membrānu, un pēc tam caur starpšūnu telpu tiek pārnesti uz blakus šūnām vai izdalīti asinīs un limfā. Eikozanoīdu sintēzes ātrums ir palielinājies hormonu un neirotransmiteru ietekmē, kas iedarbojas uz adenilātciklāzi vai palielina Ca 2+ jonu koncentrāciju šūnās. Visintensīvākā prostaglandīnu veidošanās notiek sēkliniekos un olnīcās. Daudzos audos kortizols kavē arahidonskābes uzsūkšanos, kas izraisa eikozanoīdu ražošanas nomākšanu, un tādējādi tam ir pretiekaisuma iedarbība. Prostaglandīns E1 ir spēcīgs pirogēns. Šī prostaglandīna sintēzes nomākšana izskaidro aspirīna terapeitisko efektu. Eikozanoīdu pussabrukšanas periods ir 1-20 s. Fermenti, kas tos inaktivē, atrodas visos audos, bet lielākais to skaits atrodas plaušās. Lek-I reg-I sintēze: Glikokortikoīdi, netieši, specifisku proteīnu sintēzes ceļā, bloķē eikozanoīdu sintēzi, samazinot fosfolipīdu saistīšanos ar fosfolipāzi A 2, kas novērš polinepiesātinātās skābes izdalīšanos no fosfolipīda. Nesteroīdie pretiekaisuma līdzekļi (aspirīns, indometacīns, ibuprofēns) neatgriezeniski inhibē ciklooksigenāzi un samazina prostaglandīnu un tromboksānu veidošanos.

60. Vitamīni E. K un ubihinons, to līdzdalība vielmaiņā.

E grupas vitamīni (tokoferoli). E vitamīna nosaukums “tokoferols” cēlies no grieķu valodas “tokos” — “dzimšana” un “ferro” — valkāšanai. Tas tika atrasts eļļā no diedzētiem kviešu graudiem. Pašlaik ir zināma tokoferolu un tokotrienolu saime, kas atrodama dabiskos avotos. Tie visi ir oriģinālā saliktā tokola metālu atvasinājumi, pēc struktūras ir ļoti līdzīgi un apzīmēti ar grieķu alfabēta burtiem. α-tokoferolam ir vislielākā bioloģiskā aktivitāte.

Tokoferols nešķīst ūdenī; tāpat kā A un D vitamīni, tas ir taukos šķīstošs un izturīgs pret skābēm, sārmiem un augstām temperatūrām. Regulāra vārīšana gandrīz neietekmē to. Bet gaisma, skābeklis, ultravioletie stari vai ķīmiskie oksidētāji ir postoši.

IN itamīns E ir ietverts nodaļā. arr. šūnu lipoproteīnu membrānās un subcelulārajās organellās, kur tas ir lokalizēts intermola dēļ. mijiedarbība ar nepiesātināto treknās. Viņa biol. aktivitāte balstās uz spēju veidot stabilu brīvību. radikāļi H atoma abstrakcijas rezultātā no hidroksilgrupas. Šie radikāļi var mijiedarboties. no bezmaksas radikāļi, kas iesaistīti org veidošanā. peroksīdi. Tādējādi E vitamīns novērš nepiesātinājuma oksidēšanos. lipīdus un aizsargā pret biolu iznīcināšanu. membrānas un citas molekulas, piemēram, DNS.

Tokoferols palielina A vitamīna bioloģisko aktivitāti, aizsargājot nepiesātināto sānu ķēdi no oksidēšanās.

Avoti: cilvēkiem - augu eļļas, salāti, kāposti, graudaugu sēklas, sviests, olas dzeltenums.

Ikdienas prasība pieaugušam cilvēkam vitamīns satur aptuveni 5 mg.

Trūkuma klīniskās izpausmes cilvēkiem nav pilnībā izpētītas. E vitamīna pozitīvā ietekme ir zināma apaugļošanās traucējumu, atkārtotu piespiedu abortu un dažu muskuļu vājuma un distrofijas formu ārstēšanā. E vitamīna lietošana ir indicēta priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem un bērniem, kuri tiek baroti ar pudelīti, jo govs piens satur 10 reizes mazāk E vitamīna nekā sievietes piens. E vitamīna deficīts izpaužas kā hemolītiskās anēmijas attīstība, kas, iespējams, ir saistīta ar sarkano asins šūnu membrānu iznīcināšanu lipīdu peroksidācijas rezultātā.

U
Bihinoni (koenzīmi Q)– plaši izplatīta viela, kas konstatēta augos, sēnēs, dzīvniekos un m/o. Tie pieder pie taukos šķīstošo vitamīniem līdzīgu savienojumu grupas, slikti šķīst ūdenī, bet tiek iznīcināti, pakļaujoties skābekļa un augstas temperatūras. Klasiskā izpratnē ubihinons nav vitamīns, jo organismā tas tiek sintezēts pietiekamā daudzumā. Bet dažu slimību gadījumā koenzīma Q dabiskā sintēze samazinās un tā nepietiek, lai apmierinātu vajadzību, tad tas kļūst par neaizstājamu faktoru.

U
Bihinoniem ir svarīga loma vairuma prokariotu un visu eikariotu šūnu bioenerģētikā. Pamata ubihinonu funkcija - elektronu un protonu pārnešana no sadalīšanās. substrāti uz citohromiem elpošanas un oksidatīvās fosforilēšanas laikā. Ubikinoni, sk. arr. reducētā veidā (ubihinoli, Q n H 2), veic antioksidantu funkciju. Var būt protēzes. olbaltumvielu grupa. Ir identificētas trīs Q saistošo proteīnu klases, kas darbojas elpošanā. ķēdes enzīmu sukcināta-bikinona reduktāzes, NADH-ubikinona reduktāzes un citohromu b un c darbības vietās.

Elektronu pārneses procesā no NADH dehidrogenāzes caur FeS uz ubihinonu tas tiek atgriezeniski pārveidots par hidrohinonu. Ubihinons veic kolektora funkciju, pieņemot elektronus no NADH dehidrogenāzes un citām flavīna atkarīgām dehidrogenāzēm, jo īpaši no sukcināta dehidrogenāzes. Ubihinons ir iesaistīts tādās reakcijās kā:

E (FMNH 2) + Q → E (FMN) + QH 2.

Trūkuma simptomi: 1) anēmija2) izmaiņas skeleta muskuļos 3) sirds mazspēja 4) izmaiņas kaulu smadzenēs

Pārdozēšanas simptomi: ir iespējama tikai ar pārmērīgu ievadīšanu un parasti izpaužas kā slikta dūša, traucējumi izkārnījumos un sāpes vēderā.

Avoti: Dārzeņi - Kviešu dīgļi, augu eļļas, rieksti, kāposti. Dzīvnieki - aknas, sirds, nieres, liellopu gaļa, cūkgaļa, zivis, olas, vista. Sintezē zarnu mikroflora.

AR
īpaša prasība: Tiek uzskatīts, ka normālos apstākļos organisms vajadzību sedz pilnībā, taču pastāv viedoklis, ka šis nepieciešamais dienas daudzums ir 30-45 mg.

Koenzīmu FAD un FMN darba daļas strukturālās formulas. Reakcijas laikā FAD un FMN iegūst 2 elektronus un atšķirībā no NAD+ substrāts zaudē abus protonus.

63. C un P vitamīni, struktūra, loma. Skorbuts.

P vitamīns(bioflavonoīdi; rutīns, citrīns; caurlaidības vitamīns)

Šobrīd zināms, ka jēdziens “P vitamīns” apvieno bioflavonoīdu saimi (katehīnus, flavononus, flavonus). Šī ir ļoti daudzveidīga augu polifenolu savienojumu grupa, kas ietekmē asinsvadu caurlaidību līdzīgi kā C vitamīns.

Termins “P vitamīns”, kas palielina kapilāru pretestību (no latīņu valodas caurlaidība – caurlaidība), apvieno vielu grupu ar līdzīgu bioloģisko aktivitāti: katehīnus, halkonus, dihidrohalkonus, flavīnus, flavononus, izoflavonus, flavonolus utt. P-vitamīna aktivitāte, un to struktūras pamatā ir hromona vai flavona difenilpropāna oglekļa “skelets”. Tas izskaidro to parasto nosaukumu “bioflavonoīdi”.

P vitamīns labāk uzsūcas askorbīnskābes klātbūtnē, un augsta temperatūra to viegli iznīcina.

UN avoti: citroni, griķi, aronijas, upenes, tējas lapas, rožu gurni.

Ikdienas prasība cilvēkiem Tas ir, atkarībā no dzīvesveida, 35-50 mg dienā.

Bioloģiskā loma flavonoīdu mērķis ir stabilizēt saistaudu starpšūnu matricu un samazināt kapilāru caurlaidību. Daudziem P vitamīna grupas pārstāvjiem ir hipotensīvs efekts.

-P vitamīns “aizsargā” no hialuronidāzes enzīmu destruktīvās iedarbības hialuronskābi, kas stiprina asinsvadu sieniņas un ir galvenā locītavu bioloģiskās eļļošanas sastāvdaļa. Bioflavonoīdi stabilizē saistaudu pamatvielu, inhibējot hialuronidāzi, ko apstiprina dati par pozitīvo efektu P-vitamīna preparāti, tāpat kā askorbīnskābi, skorbutu, reimatisma, apdegumu uc profilaksē un ārstēšanā. Šie dati liecina par ciešu funkcionālo saistību starp C un P vitamīniem organisma redoksprocesos, veidojot vienotu sistēmu. Par to netieši liecina terapeitiskais efekts, ko nodrošina C vitamīna un bioflavonoīdu komplekss, ko sauc par askorutīnu. P vitamīns un C vitamīns ir cieši saistīti.

Rutīns palielina askorbīnskābes aktivitāti. Aizsargājot pret oksidēšanos un palīdzot tai labāk uzsūkties, to pamatoti uzskata par askorbīnskābes “galveno partneri”. Sienu stiprināšana asinsvadi un, samazinot to trauslumu, tas samazina iekšējo asinsizplūdumu risku un novērš aterosklerozes plankumu veidošanos.

Normalizē augstu asinsspiedienu, veicinot vazodilatāciju. Veicina saistaudu veidošanos, līdz ar to arī ātru brūču un apdegumu dzīšanu. Palīdz novērst varikozas vēnas.

Pozitīvi ietekmē endokrīnās sistēmas darbību. Lieto profilaksei un kā papildu līdzekli artrīta ārstēšanā - nopietna slimība locītavas un podagra.

Paaugstina imunitāti un ir pretvīrusu aktivitāte.

Slimības: Klīniskā izpausme hipovitaminoze P vitamīnam ir raksturīga pastiprināta smaganu asiņošana un precīzi zemādas asiņošana, vispārējs vājums, nogurums un sāpes ekstremitātēs.

Hipervitaminoze: Flavonoīdi nav toksiski, un pārdozēšanas gadījumi nav novēroti, pārmērīga uzņemšana ar pārtiku tiek viegli izvadīta no organisma.

Cēloņi: Ilgstoši lietojot antibiotikas (vai lielās devās) un citas spēcīgas zāles, var rasties bioflavonoīdu trūkums ar jebkādu negatīvu ietekmi uz ķermeni, piemēram, traumas vai operācijas.

FUNKCIONĀLĀ BIOĶĪMIJA

(Ūdens-sāļu metabolisms. Nieru un urīna bioķīmija)

PAMĀCĪBA

Recenzents: profesors N.V. Kozačenko

Apstiprināts katedras sēdē, pr.Nr._____ _______________2004.

Apstiprinājis vadītājs nodaļa _____________________________________________

Apstiprinājusi Medicīnas-bioloģisko un farmācijas fakultāšu MK

Projekts Nr._____ datēts ar _______________2004

Priekšsēdētājs_______________________________________________________

Ūdens-sāls metabolisms

Viens no visbiežāk traucētajiem vielmaiņas veidiem patoloģijā ir ūdens-sāls metabolisms. Tas ir saistīts ar pastāvīgu ūdens un minerālvielu kustību no ķermeņa ārējās vides uz iekšējo un otrādi.

Pieauguša cilvēka organismā ūdens veido 2/3 (58-67%) no ķermeņa svara. Apmēram puse no tā tilpuma ir koncentrēta muskuļos. Nepieciešamību pēc ūdens (cilvēks saņem līdz 2,5-3 litriem šķidruma dienā) sedz tā uzņemšana dzeramā veidā (700-1700 ml), pārtikā iekļautais iepriekš sagatavotais ūdens (800-1000 ml) un ūdens, kas veidojas. organismā vielmaiņas laikā - 200-300 ml (sadedzinot 100 g tauku, olbaltumvielu un ogļhidrātu, veidojas attiecīgi 107,41 un 55 g ūdens). Endogēns ūdens relatīvi lielos daudzumos tiek sintezēts, aktivizējoties tauku oksidēšanās procesam, kas novērojams dažādos, īpaši ilgstoša stresa apstākļos, simpātiskās-virsnieru sistēmas stimulācijā, izkraujošās diētas terapijā (bieži lieto aptaukošanās pacientu ārstēšanai).

Sakarā ar pastāvīgi notiekošajiem obligātajiem ūdens zudumiem iekšējais šķidruma daudzums organismā paliek nemainīgs. Šādi zudumi ir nieru (1,5 l) un ārpusnieru zudumi, kas saistīti ar šķidruma izdalīšanos caur kuņģa-zarnu traktu (50-300 ml), Elpceļi un āda (850-1200 ml). Kopumā obligāto ūdens zudumu apjoms ir 2,5-3 litri, lielā mērā atkarībā no toksīnu daudzuma, kas tiek izvadīts no organisma.

Ūdens līdzdalība dzīvības procesos ir ļoti dažāda. Ūdens ir daudzu savienojumu šķīdinātājs, vairāku fizikāli ķīmisko un bioķīmisko pārvērtību tieša sastāvdaļa un endo- un eksogēnu vielu transportētājs. Turklāt tas veic mehānisku funkciju, vājinot saišu, muskuļu un locītavu skrimšļa virsmas berzi (tādējādi veicinot to mobilitāti), kā arī piedalās termoregulācijā. Ūdens uztur homeostāzi atkarībā no plazmas osmotiskā spiediena (izosmija) un šķidruma tilpuma (izovolēmija), skābju-bāzes stāvokli regulējošo mehānismu darbības un procesu norises, kas nodrošina nemainīgu temperatūru (izotermija).

Cilvēka organismā ūdens pastāv trīs galvenajos fizikāli ķīmiskajos stāvokļos, pēc kuriem tie izšķir: 1) brīvu jeb kustīgu ūdeni (tas veido lielāko daļu intracelulārā šķidruma, kā arī asinis, limfas, intersticiāla šķidruma); 2) ūdens, kas saistīts ar hidrofiliem koloīdiem, un 3) konstitucionāls, iekļauts olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu molekulu struktūrā.

Pieauguša cilvēka organismā, kas sver 70 kg, brīvā ūdens un ar hidrofilajiem koloīdiem saistītā ūdens tilpums ir aptuveni 60% no ķermeņa svara, t.i. 42 l. Šo šķidrumu pārstāv intracelulārais ūdens (28 litri jeb 40% no ķermeņa svara), kas veido intracelulārais sektors, un ārpusšūnu ūdens (14 l, jeb 20% no ķermeņa svara), veidojot ārpusšūnu sektors. Pēdējais satur intravaskulāru (intravaskulāru) šķidrumu. Šo intravaskulāro sektoru veido plazma (2,8 l), kas veido 4-5% no ķermeņa svara, un limfa.

Starpšūnu ūdens ietver pašu starpšūnu ūdeni (brīvo starpšūnu šķidrumu) un organizēto ārpusšūnu šķidrumu (sastāv 15-16% no ķermeņa svara jeb 10,5 l), t.i. saišu, cīpslu, fasciju, skrimšļu u.c. ūdens. Turklāt ārpusšūnu sektorā ietilpst ūdens, kas atrodas dažos dobumos (vēdera un pleiras dobums, perikardā, locītavās, smadzeņu kambaros, acs kambaros u.c.), kā arī kuņģa-zarnu trakta. Šo dobumu šķidrums nepieņem aktīva līdzdalība vielmaiņas procesos.

Ūdens cilvēka ķermenis nestāv savās dažādās sekcijās, bet pastāvīgi kustas, nepārtraukti apmainoties ar citiem šķidruma sektoriem un ar ārējā vide. Ūdens kustība lielā mērā ir saistīta ar gremošanas sulu sekrēciju. Tātad ar siekalām un aizkuņģa dziedzera sulu zarnu caurulē tiek nosūtīti apmēram 8 litri ūdens dienā, bet šis ūdens ir saistīts ar uzsūkšanos zemākās vietās. gremošanas trakts praktiski nav zaudēts.

Svarīgie elementi ir sadalīti makroelementi(dienas nepieciešamība >100 mg) un mikroelementi(ikdienas prasība<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. tabulā (2. aile) parādīts vidējais rādītājs saturu minerālvielas pieauguša cilvēka organismā (ņemot vērā 65 kg svaru). Vidēji dienā Pieauguša cilvēka nepieciešamība pēc šiem elementiem norādīta 4. ailē. Bērniem un sievietēm grūtniecības un zīdīšanas laikā, kā arī pacientiem nepieciešamība pēc mikroelementiem parasti ir lielāka.

Tā kā organismā var uzkrāties daudzi elementi, novirzes no dienas normas laika gaitā tiek kompensētas. Kalcijs apatīta veidā tiek uzkrāts kaulaudos, jods tiek glabāts vairogdziedzera tiroglobulīnā, dzelzs tiek uzglabāts feritīnā un hemosiderīnā kaulu smadzenēs, liesā un aknās. Aknas ir daudzu mikroelementu uzglabāšanas vieta.

Minerālu metabolismu kontrolē hormoni. Tas attiecas, piemēram, uz H 2 O, Ca 2+, PO 4 3- patēriņu, Fe 2+, I - saistīšanos, H 2 O, Na +, Ca 2+, PO 4 3 izdalīšanos. -.

Ar pārtiku uzņemto minerālvielu daudzums parasti ir atkarīgs no organisma vielmaiņas vajadzībām un atsevišķos gadījumos arī no pārtikas sastāva. Kā piemēru pārtikas sastāva ietekmei apsveriet kalciju. Ca 2+ jonu uzsūkšanos veicina pienskābe un citronskābe, savukārt fosfātu jons, oksalāta jons un fitīnskābe kavē kalcija uzsūkšanos kompleksa veidošanās un slikti šķīstošu sāļu (fitīna) veidošanās dēļ.

Minerālu trūkums- parādība nav tik reta: tā notiek dažādu iemeslu dēļ, piemēram, monotona uztura, traucētas sagremojamības un dažādu slimību dēļ. Kalcija deficīts var rasties grūtniecības laikā, kā arī ar rahītu vai osteoporozi. Hlora deficīts rodas liela Cl jonu zuduma dēļ – ar smagu vemšanu.

Nepietiekama joda satura dēļ pārtikas produktos joda deficīts un struma ir kļuvuši izplatīti daudzos Centrāleiropas apgabalos. Magnija deficīts var rasties caurejas vai monotonas diētas dēļ alkoholisma dēļ. Mikroelementu trūkums organismā bieži izpaužas kā hematopoēzes traucējumi, t.i., mazasinība.

Pēdējā ailē ir uzskaitītas funkcijas, ko organismā veic šie minerāli. No tabulas datiem ir skaidrs, ka gandrīz visi makroelementi darbojas organismā kā strukturālie komponenti un elektrolīti. Signalizācijas funkcijas veic jods (jodotironīna sastāvā) un kalcijs. Lielākā daļa mikroelementu ir olbaltumvielu, galvenokārt enzīmu, kofaktori. Kvantitatīvi organismā dominē dzelzi saturoši proteīni hemoglobīns, mioglobīns un citohroms, kā arī vairāk nekā 300 cinku saturoši proteīni.

1. tabula

Saistītā informācija.

Pirmie dzīvie organismi parādījās ūdenī apmēram pirms 3 miljardiem gadu, un līdz šai dienai ūdens ir galvenais biošķīdinātājs.

Ūdens ir šķidra vide, kas ir dzīvā organisma galvenā sastāvdaļa, nodrošinot tā dzīvībai svarīgos fizikālos un ķīmiskos procesus: osmotisko spiedienu, pH vērtību, minerālu sastāvu. Ūdens veido vidēji 65% no kopējā pieauguša dzīvnieka ķermeņa svara un vairāk nekā 70% jaundzimušā. Vairāk nekā puse no šī ūdens atrodas ķermeņa šūnās. Ņemot vērā ūdens ļoti mazo molekulmasu, ir aprēķināts, ka aptuveni 99% no visām šūnā esošajām molekulām ir ūdens molekulas (Bohinski R., 1987).

Ūdens augstā siltumietilpība (lai uzsildītu 1 g ūdens par 1°C, nepieciešams 1 cal) ļauj organismam uzņemt ievērojamu daudzumu siltuma, būtiski nepaaugstinot iekšējo temperatūru. Pateicoties lielajam ūdens iztvaikošanas siltumam (540 cal/g), organisms izkliedē daļu siltumenerģijas, izvairoties no pārkaršanas.

Ūdens molekulām ir raksturīga spēcīga polarizācija. Ūdens molekulā katrs ūdeņraža atoms veido elektronu pāri ar centrālo skābekļa atomu. Tāpēc ūdens molekulai ir divi pastāvīgi dipoli, jo augsts elektronu blīvums skābekļa tuvumā rada tai negatīvu lādiņu, savukārt katram ūdeņraža atomam ir raksturīgs samazināts elektronu blīvums un tam ir daļējs pozitīvs lādiņš. Rezultātā starp vienas ūdens molekulas skābekļa atomu un citas molekulas ūdeņradi rodas elektrostatiskās saites, ko sauc par ūdeņraža saitēm. Šī ūdens struktūra izskaidro tā augstās iztvaikošanas siltuma un viršanas temperatūras vērtības.

Ūdeņraža saites ir salīdzinoši vājas. To disociācijas enerģija (saites pārraušanas enerģija) šķidrā ūdenī ir 23 kJ/mol, salīdzinot ar 470 kJ kovalentajai O-H saitei ūdens molekulā. Ūdeņraža saites kalpošanas laiks svārstās no 1 līdz 20 pikosekundēm (1 pikosekunde = 1(G 12 s). Tomēr ūdeņraža saites nav raksturīgas tikai ūdenim. Tās var rasties arī starp ūdeņraža un slāpekļa atomu citās struktūrās.

Ledus stāvoklī katra ūdens molekula veido ne vairāk kā četras ūdeņraža saites, veidojot kristāla režģi. Turpretim šķidrā ūdenī istabas temperatūrā katrai ūdens molekulai ir ūdeņraža saites ar vidēji 3-4 citām ūdens molekulām. Šis ledus kristāliskais režģis padara to mazāk blīvu nekā šķidrais ūdens. Tāpēc ledus peld uz šķidra ūdens virsmas, pasargājot to no sasalšanas.

Tādējādi ūdeņraža saites starp ūdens molekulām nodrošina kohēzijas spēkus, kas uztur ūdeni šķidrā veidā istabas temperatūrā un pārveido molekulas ledus kristālos. Ņemiet vērā, ka bez ūdeņraža saitēm biomolekulas raksturo arī cita veida nekovalentās saites: jonu, hidrofobās, van der Vālsa spēki, kas atsevišķi ir vāji, bet kopā spēcīgi ietekmē proteīnu, nukleīnskābju struktūras, polisaharīdi un šūnu membrānas.

Ūdens molekulām un to jonizācijas produktiem (H + un OH) ir izteikta ietekme uz šūnu komponentu, tostarp nukleīnskābju, olbaltumvielu un tauku, struktūru un īpašībām. Papildus proteīnu un nukleīnskābju struktūras stabilizēšanai ūdeņraža saites ir iesaistītas gēnu bioķīmiskajā ekspresijā.

Ūdens kā šūnu un audu iekšējās vides pamats nosaka to ķīmisko aktivitāti, būdams unikāls dažādu vielu šķīdinātājs. Ūdens palielina koloidālo sistēmu stabilitāti un piedalās daudzās hidrolīzes un hidrogenēšanas reakcijās oksidācijas procesos. Ūdens nonāk organismā ar barību un dzeramo ūdeni.

Daudzas vielmaiņas reakcijas audos izraisa ūdens veidošanos, ko sauc par endogēnu (8-12% no kopējā ķermeņa šķidruma). Endogēnā ķermeņa ūdens avoti galvenokārt ir tauki, ogļhidrāti un olbaltumvielas. Tādējādi 1 g tauku, ogļhidrātu un olbaltumvielu oksidēšanās noved pie 1,07 veidošanās; attiecīgi 0,55 un 0,41 g ūdens. Tāpēc dzīvnieki tuksneša apstākļos kādu laiku var izdzīvot, neņemot ūdeni (kamieļi pat diezgan ilgu laiku). Suns mirst bez dzeramā ūdens pēc 10 dienām un bez barības pēc dažiem mēnešiem. 15–20% ūdens zudums organismā izraisa dzīvnieka nāvi.

Zemā ūdens viskozitāte nosaka pastāvīgu šķidruma pārdali ķermeņa orgānos un audos. Ūdens nokļūst kuņģa-zarnu traktā, un pēc tam gandrīz viss šis ūdens uzsūcas atpakaļ asinīs.

Ūdens transportēšana caur šūnu membrānām notiek ātri: 30-60 minūtes pēc tam, kad dzīvnieks uzņem ūdeni, rodas jauns osmotiskais līdzsvars starp audu ekstracelulāro un intracelulāro šķidrumu. Ārpusšūnu šķidruma tilpumam ir liela ietekme uz asinsspiedienu; ekstracelulārā šķidruma tilpuma palielināšanās vai samazināšanās izraisa asinsrites traucējumus.

Ūdens daudzuma palielināšanās audos (hiperhidrija) notiek ar pozitīvu ūdens bilanci (pārmērīga ūdens uzņemšana, jo tiek traucēta ūdens un sāls metabolisma regulēšana). Hiperhidrija noved pie šķidruma uzkrāšanās audos (tūska). Dehidratācija tiek novērota, ja trūkst dzeramā ūdens vai ja ir pārmērīgs šķidruma zudums (caureja, asiņošana, pastiprināta svīšana, hiperventilācija). Dzīvnieki zaudē ūdeni ķermeņa virsmas, gremošanas sistēmas, elpošanas, urīnceļu un piena dēļ laktācijas periodā.

Ūdens apmaiņa starp asinīm un audiem notiek hidrostatiskā spiediena atšķirību dēļ arteriālās un venozās asinsrites sistēmās, kā arī onkotiskā spiediena atšķirības dēļ asinīs un audos. Vazopresīns, hipofīzes aizmugurējās daivas hormons, saglabā ūdeni organismā, atkārtoti uzsūcot to nieru kanāliņos. Aldosterons, virsnieru garozas hormons, nodrošina nātrija aizturi audos, un līdz ar to tiek aizturēts ūdens. Dzīvnieka nepieciešamība pēc ūdens vidēji ir 35-40 g uz kg ķermeņa svara dienā.

Ņemiet vērā, ka ķīmiskās vielas dzīvnieka ķermenī ir jonizētā veidā, jonu veidā. Jonus atkarībā no lādiņa zīmes klasificē kā anjonus (negatīvi lādēts jons) vai katjonus (pozitīvi lādēts jons). Elementi, kas ūdenī disociējas, veidojot anjonus un katjonus, tiek klasificēti kā elektrolīti. Sārmu metālu sāļi (NaCl, KC1, NaHC0 3), organisko skābju sāļi (piemēram, nātrija laktāts), izšķīdinot ūdenī, pilnībā sadalās un ir elektrolīti. Ūdenī viegli šķīstošie cukuri un spirti ūdenī nedisociējas un nesatur lādiņu, tāpēc tos uzskata par neelektrolītiem. Anjonu un katjonu daudzums ķermeņa audos parasti ir vienāds.

Disociējošo vielu joni ar lādiņu ir orientēti ap ūdens dipoliem. Ap katjoniem atrodas ūdens dipoli ar to negatīvajiem lādiņiem, un anjonus ieskauj ūdens pozitīvie lādiņi. Šajā gadījumā rodas elektrostatiskās hidratācijas parādība. Hidratācijas dēļ šī ūdens daļa audos atrodas saistītā stāvoklī. Otra ūdens daļa ir saistīta ar dažādām šūnu organellām, veidojot tā saukto nekustīgo ūdeni.

Ķermeņa audos ir 20 būtiski ķīmiskie elementi no visiem dabiskajiem elementiem. Ogleklis, skābeklis, ūdeņradis, slāpeklis un sērs ir būtiskas biomolekulu sastāvdaļas, kuru masā dominē skābeklis.

Ķermeņa ķīmiskie elementi veido sāļus (minerālvielas) un ir daļa no bioloģiski aktīvām molekulām. Biomolekulām ir zema molekulmasa (30-1500) vai tās ir makromolekulas (olbaltumvielas, nukleīnskābes, glikogēns), kuru molekulmasa ir miljoniem vienību. Atsevišķi ķīmiskie elementi (Na, K, Ca, S, P, C1) audos veido apmēram 10 "2% vai vairāk (makroelementi), bet citi (Fe, Co, Cu, Zn, J, Se, Ni, Mo) , piemēram, ir ievērojami mazākos daudzumos - 10" 3 -10~ 6% (mikroelementi). Dzīvnieka organismā minerālvielas veido 1-3% no kopējā ķermeņa masas un izplatās ārkārtīgi nevienmērīgi. Atsevišķos orgānos mikroelementu saturs var būt nozīmīgs, piemēram, jodam vairogdziedzerī.

Pēc tam, kad minerālvielas lielā mērā uzsūcas tievajās zarnās, tās nonāk aknās, kur dažas no tām nogulsnējas, bet citas izplatās dažādos ķermeņa orgānos un audos. Minerālvielas no organisma izdalās galvenokārt ar urīnu un fekālijām.

Jonu apmaiņa starp šūnām un starpšūnu šķidrumu notiek, pamatojoties gan uz pasīvo, gan aktīvo transportu caur puscaurlaidīgām membrānām. Iegūtais osmotiskais spiediens nosaka šūnu turgoru, saglabājot audu elastību un orgānu formu. Aktīva jonu transportēšana vai to pārvietošana vidē ar zemāku koncentrāciju (pret osmotisko gradientu) prasa enerģijas patēriņu no ATP molekulām. Aktīvā jonu transportēšana ir raksturīga Na +, Ca 2 ~ joniem, un to pavada oksidatīvo procesu palielināšanās, kas rada ATP.

Minerālu uzdevums ir uzturēt noteiktu asins plazmas osmotisko spiedienu, skābju-bāzes līdzsvaru, dažādu membrānu caurlaidību, enzīmu aktivitātes regulēšanu, biomolekulu struktūru, tajā skaitā proteīnu un nukleīnskābju, saglabāšanu, kā arī motoro un sekrēcijas funkciju uzturēšanu. no gremošanas trakta. Tāpēc daudziem dzīvnieka gremošanas trakta darbības traucējumiem kā ārstnieciskos līdzekļus ieteicams izmantot dažādus minerālsāļu sastāvus.

Svarīgi ir gan absolūtais daudzums, gan pareizā attiecība audos starp noteiktiem ķīmiskajiem elementiem. Jo īpaši optimālā attiecība Na:K:Cl audos parasti ir 100:1:1,5. Izteikta iezīme ir "asimetrija" sāls jonu sadalījumā starp šūnu un ķermeņa audu ārpusšūnu vidi.

Ūdens-sāls metabolisms. Ūdens-sāls metabolisms Ūdens-elektrolītu metabolisma bioķīmija

Tēma: Ūdens-sāls un minerālvielu metabolisms

Ķermeņa šķidrumu vispārīgās īpašības

Rakstniecības izcelsme un attīstība - abstrakts

Komponists Raimonds Pauls: biogrāfija, personīgā dzīve, radošums Raimonds Pauls - biogrāfija