GOUVPO UGMA Zvezne agencije za zdravje in socialni razvoj
Oddelek za biokemijo
PREDAVALNI TEČAJ
ZA SPLOŠNO BIOKEMIJO
Modul 8. Biokemija presnove vode in soli.
Ekaterinburg,
2009
Tema: Vodno-solna in mineralna presnova
Fakultete: medicinsko preventivna, medicinsko preventivna, pediatrična.2 tečaj.
Presnova vode in soli - izmenjava vode in glavnih telesnih elektrolitov (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).
Elektroliti so snovi, ki v raztopini disociirajo na anione in katione. Merijo se v mol/l.
Neelektroliti - snovi, ki v raztopini ne disociirajo (glukoza, kreatinin, sečnina). Merijo se v g / l.
Biološka vloga vode
- Voda je univerzalno topilo za večino organskih (razen lipidov) in anorganskih spojin.
Voda in v njej raztopljene snovi ustvarjajo notranje okolje telesa.
Voda zagotavlja transport snovi in toplotne energije po telesu.
Znaten del kemične reakcije organizem teče v vodni fazi.
Voda je vključena v reakcije hidrolize, hidratacije, dehidracije.
Določa prostorsko strukturo in lastnosti hidrofobnih in hidrofilnih molekul.
V kompleksu z GAG ima voda strukturno funkcijo.
Za vse telesne tekočine so značilne skupne lastnosti: volumen, osmotski tlak in pH vrednost.
Glasnost. Pri vseh kopenskih živalih predstavlja tekočina približno 70 % telesne teže.
Porazdelitev vode v telesu je odvisna od starosti, spola, mišične mase, postave in vsebnosti maščobe. Vsebnost vode v različnih tkivih je porazdeljena takole: pljuča, srce in ledvice (80 %), skeletne mišice in možgani (75 %), koža in jetra (70 %), kosti (20 %), maščobno tkivo (10 %). . Na splošno, tanki ljudje manj maščob in več vode. Pri moških voda predstavlja 60%, pri ženskah - 50% telesne teže. Starejši imajo več maščobe in manj mišic. Telo moških in žensk, starejših od 60 let, vsebuje v povprečju 50 % oziroma 45 % vode.
S popolnim pomanjkanjem vode nastopi smrt po 6-8 dneh, ko se količina vode v telesu zmanjša za 12%.
Vse telesne tekočine so razdeljene na intracelularne (67 %) in zunajcelične (33 %) bazene.
Ekstracelularni bazen (zunajcelični prostor) sestavljajo:
- intravaskularna tekočina;
Intersticijska tekočina (medcelična);
Transcelularna tekočina (tekočina plevralne, perikardialne, peritonealne votline in sinovialnega prostora, cerebrospinalne in znotrajočesna tekočina, izloček žlez znojnic, slinavk in solznih žlez, izloček trebušne slinavke, jeter, žolčnika, prebavil in dihal).
Osmotski tlak je tlak, ki ga izvajajo vse snovi, raztopljene v vodi. Osmotski tlak zunajcelične tekočine določa predvsem koncentracija NaCl.
Zunajcelične in znotrajcelične tekočine se bistveno razlikujejo po sestavi in koncentraciji posameznih sestavin, vendar je skupna skupna koncentracija osmotsko aktivnih snovi približno enaka.
pH je negativni decimalni logaritem koncentracije protonov. Vrednost pH je odvisna od intenzivnosti nastajanja kislin in baz v telesu, njihove nevtralizacije s puferskimi sistemi in odvzema iz telesa z urinom, izdihanim zrakom, znojem in blatom.
Odvisno od značilnosti presnove se lahko vrednost pH izrazito razlikuje tako v celicah različnih tkiv kot v različnih delih iste celice (nevtralna kislost v citosolu, močno kisla v lizosomih in v medmembranskem prostoru mitohondrijev). V intersticijski tekočini različne organe tkivih in krvni plazmi je vrednost pH, tako kot osmotski tlak, relativno konstantna vrednost.
UREJANJE VODNO-SOLNEGA RAVNOVESJA V TELESU
V telesu se vodno-solno ravnovesje znotrajceličnega okolja vzdržuje s konstantnostjo zunajcelične tekočine. Vodno-solno ravnovesje zunajcelične tekočine pa se vzdržuje preko krvne plazme s pomočjo organov in ga uravnavajo hormoni.
1. Organi, ki uravnavajo presnovo vode in soli
Vnos vode in soli v telo poteka skozi prebavila, ta proces je pod nadzorom žeje in apetita po soli. Odstranjevanje odvečne vode in soli iz telesa poteka preko ledvic. Poleg tega vodo iz telesa odstranjujejo koža, pljuča in prebavila.
Ravnovesje vode v telesu
Za prebavila, kožo in pljuča je izločanje vode stranski proces, ki nastane kot posledica njihovih glavnih funkcij. Na primer, prebavila izgubljajo vodo, ko se iz telesa izločajo neprebavljene snovi, presnovni produkti in ksenobiotiki. Pljuča izgubljajo vodo med dihanjem, koža pa med termoregulacijo.
Spremembe v delovanju ledvic, kože, pljuč in prebavil lahko povzročijo kršitev homeostaze vode in soli. Na primer, v vročem podnebju, za vzdrževanje telesne temperature, koža poveča potenje, v primeru zastrupitve pa pride do bruhanja ali driske iz prebavil. Zaradi povečane dehidracije in izgube soli v telesu pride do kršitve vodno-solnega ravnovesja.
2. Hormoni, ki uravnavajo presnovo vode in soli
vazopresin
Antidiuretični hormon (ADH) ali vazopresin je peptid molekularna teža približno 1100 D, ki vsebuje 9 AA, povezanih z enim disulfidnim mostom.
ADH se sintetizira v nevronih hipotalamusa in prenaša do živčnih končičev posteriorne hipofize (nevrohipofiza).
Visok osmotski tlak zunajcelične tekočine aktivira osmoreceptorje hipotalamusa, kar ima za posledico živčne impulze, ki se prenašajo v posteriorno hipofizo in povzročijo sproščanje ADH v krvni obtok.
ADH deluje prek dveh vrst receptorjev: V 1 in V 2 .
Glavni fiziološki učinek hormona, se realizira preko V 2 receptorjev, ki se nahajajo na celicah distalnih tubulov in zbiralnih kanalčkov, ki so relativno neprepustni za molekule vode.
ADH prek receptorjev V 2 stimulira sistem adenilat ciklaze, kar ima za posledico fosforilacijo proteinov, ki stimulirajo izražanje gena za membranski protein - akvaporin-2. Akvaporin-2 je vgrajen v apikalno membrano celic in v njej tvori vodne kanale. Skozi te kanale se voda ponovno absorbira s pasivno difuzijo iz urina v intersticijski prostor in urin se koncentrira.
V odsotnosti ADH urin ni koncentriran (gostota<1010г/л) и может выделяться
в очень больших количествах
(>20l/dan), kar vodi v dehidracijo telesa. To stanje imenujemo diabetes insipidus.
Vzroki za pomanjkanje ADH in diabetes insipidus so: genetske okvare v sintezi prepro-ADH v hipotalamusu, okvare v procesiranju in transportu proADH, poškodbe hipotalamusa ali nevrohipofize (npr. kot posledica travmatske poškodbe možganov, tumorja). , ishemija). Nefrogeni diabetes insipidus nastane zaradi mutacije v genu za receptor tipa V 2 ADH.
Receptorji V1 so lokalizirani v membranah žil SMC. ADH prek receptorjev V 1 aktivira inozitol trifosfatni sistem in spodbuja sproščanje Ca 2+ iz ER, kar spodbuja krčenje žil SMC. Vazokonstrikcijski učinek ADH je viden pri visokih koncentracijah ADH.
Natriuretični hormon (atrijski natriuretični faktor, PNF, atriopeptin)
PNP je peptid, ki vsebuje 28 AA z 1 disulfidnim mostom, sintetiziran predvsem v atrijskih kardiomiocitih.
Izločanje PNP spodbuja predvsem zvišanje krvnega tlaka, pa tudi zvišanje osmotski tlak plazmi, srčni utrip, koncentracija kateholaminov in glukokortikoidov v krvi.
PNP deluje prek sistema gvanilat ciklaze in aktivira protein kinazo G.
V ledvicah PNP razširi aferentne arteriole, kar poveča ledvični pretok krvi, hitrost filtracije in izločanje Na+.
V perifernih arterijah PNP zmanjša tonus gladkih mišic, kar razširi arteriole in zniža krvni tlak. Poleg tega PNP zavira sproščanje renina, aldosterona in ADH.
Sistem renin-angiotenzin-aldosteron
Renin
Renin je proteolitični encim, ki ga proizvajajo jukstaglomerularne celice, ki se nahajajo vzdolž aferentnih (prinašalnih) arteriol ledvičnega telesca. Izločanje renina je stimulirano s padcem tlaka v aferentnih arteriolah glomerula, ki ga povzroči znižanje krvnega tlaka in zmanjšanje koncentracije Na +. Izločanje renina pospeši tudi zmanjšanje impulzov iz atrijskih in arterijskih baroreceptorjev kot posledica znižanja krvnega tlaka. Izločanje renina zavira angiotenzin II, visok krvni tlak.
V krvi renin deluje na angiotenzinogen.
Angiotenzinogen - ? 2-globulin, od 400 AA. Tvorba angiotenzinogena poteka v jetrih in jo spodbujajo glukokortikoidi in estrogeni. Renin hidrolizira peptidno vez v molekuli angiotenzinogena in od nje odcepi N-terminalni dekapeptid - angiotenzin I, ki nima biološke aktivnosti.
Pod delovanjem antiotenzinske konvertaze (ACE) (karboksidipeptidil peptidaze) endotelijskih celic, pljuč in krvne plazme se 2 AA odstranita s C-konca angiotenzina I in nastane angiotenzin II (oktapeptid).
Angiotenzin II
Angiotenzin II deluje preko inozitol trifosfatnega sistema celic glomerularna cona nadledvične skorje in SMC. Angiotenzin II stimulira sintezo in izločanje aldosterona s celicami glomerularne cone nadledvične skorje. Visoke koncentracije angiotenzina II povzročijo močno vazokonstrikcijo perifernih arterij in zvišajo krvni tlak. Poleg tega angiotenzin II stimulira center za žejo v hipotalamusu in zavira izločanje renina v ledvicah.
Angiotenzin II se pod delovanjem aminopeptidaz hidrolizira v angiotenzin III (heptapeptid z aktivnostjo angiotenzina II, vendar ima 4-krat nižjo koncentracijo), ki ga nato hidrolizirajo angiotenzinaze (proteaze) v AA.
Aldosteron
Aldosteron je aktivni mineralokortikosteroid, ki ga sintetizirajo celice glomerularne cone nadledvične skorje.
Sintezo in izločanje aldosterona spodbujajo angiotenzin II, nizka koncentracija Na + in visoka koncentracija K + v krvni plazmi, ACTH, prostaglandini. Izločanje aldosterona zavira nizka koncentracija K +.
Receptorji za aldosteron se nahajajo tako v jedru kot v citosolu celice. Aldosteron inducira sintezo: a) Na + transportnih proteinov, ki prenašajo Na + iz lumna tubula v epitelno celico ledvičnega tubula; b) Na + ,K + -ATP-aza c) transportni proteini K + , ki prenašajo K + iz celic ledvičnega tubula v primarni urin; d) mitohondrijski encimi TCA, zlasti citrat sintaza, ki spodbujajo tvorbo molekul ATP, potrebnih za aktivni transport ionov.
Zaradi tega aldosteron spodbuja reabsorpcijo Na + v ledvicah, kar povzroči zadrževanje NaCl v telesu in poveča osmotski tlak.
Aldosteron spodbuja izločanje K +, NH 4 + v ledvicah, znojnicah, črevesni sluznici in žlezah slinavkah.
Vloga sistema RAAS pri razvoju hipertenzije
Hiperprodukcija hormonov RAAS povzroči povečanje volumna tekočine v obtoku, osmotski in arterijski tlak ter vodi v razvoj hipertenzije.
Povečanje renina se pojavi na primer pri aterosklerozi ledvičnih arterij, ki se pojavi pri starejših.
Hipersekrecija aldosterona - hiperaldosteronizem, nastane zaradi več razlogov.
Vzrok primarnega hiperaldosteronizma (Connov sindrom) pri približno 80% bolnikov je adrenalni adenom, v drugih primerih - difuzna hipertrofija celic glomerularne cone, ki proizvajajo aldosteron.
Pri primarnem hiperaldosteronizmu presežek aldosterona poveča reabsorpcijo Na + v ledvičnih tubulih, kar služi kot spodbuda za izločanje ADH in zadrževanje vode v ledvicah. Poleg tega se poveča izločanje ionov K +, Mg 2+ in H +.
Kot rezultat, razviti: 1). hipernatremija, ki povzroča hipertenzijo, hipervolemijo in edeme; 2). hipokalemija, ki vodi do mišične oslabelosti; 3). pomanjkanje magnezija in 4). blaga presnovna alkaloza.
Sekundarni hiperaldosteronizem je veliko pogostejši kot primarni. Povezan je lahko s srčnim popuščanjem, kronično boleznijo ledvic in tumorji, ki izločajo renin. Bolnike opazujemo povišana raven renin, angiotenzin II in aldosteron. Klinični simptomi so manj izraziti kot pri primarni aldosteronezi.
METABOLIZEM KALCIJA, MAGNEZIJA, FOSFORJA
Funkcije kalcija v telesu:
Intracelularni posrednik številnih hormonov (sistem inozitol trifosfata);
Sodeluje pri nastajanju akcijskih potencialov v živcih in mišicah;
Sodeluje pri strjevanju krvi;
Začne krčenje mišic, fagocitozo, izločanje hormonov, nevrotransmiterjev itd.;
Sodeluje pri mitozi, apoptozi in nekrobiozi;
Poveča prepustnost celične membrane za kalijeve ione, vpliva na natrijevo prevodnost celic, delovanje ionskih črpalk;
Koencim nekaterih encimov;
- Je koencim mnogih encimov (transketolaza (PFS), glukoza-6f dehidrogenaza, 6-fosfoglukonat dehidrogenaza, glukonolakton hidrolaza, adenilat ciklaza itd.);
Anorganska sestavina kosti in zob.
- Anorganska sestavina kosti in zob (hidroksiapatit);
Vključeno v lipide (fosfolipidi, sfingolipidi);
Vključeno v nukleotide (DNA, RNA, ATP, GTP, FMN, NAD, NADP itd.);
Prispeva energetski metabolizem Ker tvori makroergične vezi (ATP, kreatin fosfat);
Je del beljakovin (fosfoproteinov);
Vključeno v ogljikove hidrate (glukoza-6f, fruktoza-6f itd.);
Uravnava aktivnost encimov (reakcije fosforilacije / defosforilacije encimov, je del inozitol trifosfata - sestavni del sistema inozitol trifosfata);
Sodeluje pri katabolizmu snovi (reakcija fosforolize);
Ureja KOS od. tvori fosfatni pufer. Nevtralizira in odstrani protone v urinu.
Odrasla oseba vsebuje povprečno 1000 g kalcija:
- Kosti in zobje vsebujejo 99 % kalcija. V kosteh je 99 % kalcija v obliki težko topnega hidroksiapatita [Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 H 2 O], 1 % pa v obliki topnih fosfatov;
Zunajcelična tekočina 1%. Kalcij v krvni plazmi je predstavljen kot: a). prosti ioni Ca 2+ (približno 50%); b). Ca 2+ ioni vezani na beljakovine, predvsem albumin (45 %); c) nedisociirajoči kalcijevi kompleksi s citratom, sulfatom, fosfatom in karbonatom (5%). V krvni plazmi je koncentracija skupnega kalcija 2,2-2,75 mmol / l, ioniziranega pa 1,0-1,15 mmol / l;
Znotrajcelična tekočina vsebuje 10.000-100.000-krat manj kalcija kot zunajcelična tekočina.
- Kosti in zobje vsebujejo 85 % fosforja;
Zunajcelična tekočina - 1% fosforja. V krvnem serumu je koncentracija anorganskega fosforja 0,81-1,55 mmol / l, fosforja fosfolipidov 1,5-2 g / l;
Znotrajcelična tekočina - 14% fosforja.
Izmenjava kalcija, magnezija in fosfatov v telesu
S hrano na dan je treba dobaviti kalcij - 0,7-0,8 g, magnezij - 0,22-0,26 g, fosfor - 0,7-0,8 g. Kalcij se slabo absorbira 30-50%, fosfor se dobro absorbira 90%.
Poleg prebavnega trakta kalcij, magnezij in fosfor prehajajo v krvno plazmo iz kostnega tkiva med njegovo resorpcijo. Izmenjava med krvno plazmo in kostnim tkivom za kalcij je 0,25-0,5 g / dan, za fosfor - 0,15-0,3 g / dan.
Kalcij, magnezij in fosfor se iz telesa izločajo skozi ledvice z urinom, skozi prebavila z blatom in skozi kožo z znojem.
ureditev menjave
Glavni regulatorji presnove kalcija, magnezija in fosforja so paratiroidni hormon, kalcitriol in kalcitonin.
parathormon
Paratiroidni hormon (PTH) je polipeptid 84 AA (približno 9,5 kD), ki se sintetizira v obščitničnih žlezah.
Izločanje paratiroidnega hormona stimulira nizka koncentracija Ca 2+, Mg 2+ in visoka koncentracija fosfatov, zavira vitamin D 3 .
Hitrost razgradnje hormonov se zmanjša pri nizkih koncentracijah Ca 2+ in poveča, ko so koncentracije Ca 2+ visoke.
Paratiroidni hormon deluje na kosti in ledvice. Spodbuja izločanje inzulinu podobnega rastnega faktorja 1 in citokinov s strani osteoblastov, ki povečajo presnovno aktivnost osteoklastov. V osteoklastih je pospešena tvorba alkalne fosfataze in kolagenaze, ki povzročita razgradnjo kostnega matriksa, kar povzroči mobilizacijo Ca 2+ in fosfatov iz kosti v zunajcelično tekočino.
V ledvicah paratiroidni hormon stimulira reabsorpcijo Ca 2+, Mg 2+ v distalnih zavitih tubulih in zmanjša reabsorpcijo fosfatov.
Paratiroidni hormon inducira sintezo kalcitriola (1,25(OH) 2 D 3).
Zaradi tega obščitnični hormon v krvni plazmi poveča koncentracijo Ca 2+ in Mg 2+ ter zmanjša koncentracijo fosfatov.
hiperparatiroidizem
pri primarni hiperparatiroidizem(1:1000) je mehanizem supresije izločanja paratiroidnega hormona kot odgovor na hiperkalcemijo moten. Vzroki so lahko tumor (80 %), difuzna hiperplazija ali rak (manj kot 2 %) obščitnične žleze.
Vzroki hiperparatiroidizma:
- uničenje kosti, z mobilizacijo kalcija in fosfata iz njih. Povečano tveganje za zlome hrbtenice stegenske kosti in kosti podlakti;
hiperkalcemija, s povečano reabsorpcijo kalcija v ledvicah. Hiperkalciemija vodi do zmanjšanja nevromuskularne razdražljivosti in mišična hipotenzija. Bolniki razvijejo splošno in mišična oslabelost, utrujenost in bolečine v posamezne skupine mišice;
nastanek ledvičnih kamnov s povečanjem koncentracije fosfata in Ca 2+ v ledvičnih tubulih;
hiperfosfaturija in hipofosfatemija z zmanjšanjem reabsorpcije fosfata v ledvicah;
pri odpoved ledvic zavira se tvorba kalcitriola, kar moti absorpcijo kalcija v črevesju in vodi do hipokalcemije. Hiperparatiroidizem se pojavi kot odgovor na hipokalcemijo, vendar paratiroidni hormon ne more normalizirati ravni kalcija v krvni plazmi. Včasih pride do hiperfostatemije. Zaradi povečane mobilizacije kalcija iz kostno tkivo razvije se osteoporoza.
Hipoparatiroidizem
Hipoparatiroidizem je posledica insuficience obščitničnih žlez in ga spremlja hipokalciemija. Hipokalcemija povzroči povečano nevromuskularno prevodnost, napade toničnih konvulzij, konvulzije dihalnih mišic in diafragme ter laringospazem.
kalcitriol
Kalcitriol se sintetizira iz holesterola.
- V koži se pod vplivom UV sevanja tvori 7-dehidroholesterol večina holekalciferol (vitamin D3). Majhna količina vitamina D 3 prihaja iz hrane. Holekalciferol se veže na specifično beljakovino, ki veže vitamin D (transkalciferin), vstopi v krvni obtok in se prenese v jetra.
V jetrih 25-hidroksilaza hidroksilira holekalciferol v kalcidiol (25-hidroksiholekalciferol, 25(OH)D 3). D-vezavna beljakovina prenaša kalcidiol v ledvice.
V ledvicah mitohondrijska 1β-hidroksilaza hidroksilira kalcidiol v kalcitriol (1,25(OH) 2 D 3), aktivno obliko vitamina D 3 . Inducira parathormon 1β-hidroksilaze.
Sinteza kalcitriola zavira hiperkalcemijo, aktivira 24β-hidroksilazo, ki pretvori kalcidiol v neaktivni presnovek 24,25(OH) 2 D 3, medtem ko v skladu s tem aktivni kalcitriol ne nastane.
Kalcitriol vpliva na tanko črevo, ledvice in kosti.
kalcitriol:
- v celicah črevesja inducira sintezo beljakovin, ki prenašajo Ca 2+, ki zagotavljajo absorpcijo Ca 2+, Mg 2+ in fosfatov;
v distalnih tubulih ledvic spodbuja reabsorpcijo Ca 2+, Mg 2+ in fosfatov;
pri nizki ravni Ca 2+ poveča število in aktivnost osteoklastov, kar spodbuja osteolizo;
z nizko stopnjo paratiroidnega hormona spodbuja osteogenezo.
S pomanjkanjem kalcitriola je motena tvorba amorfnega kalcijevega fosfata in kristalov hidroksiapatita v kostnem tkivu, kar vodi do razvoja rahitisa in osteomalacije.
Rahitis je bolezen otroštvo povezana z nezadostno mineralizacijo kostnega tkiva.
Vzroki za rahitis: pomanjkanje vitamina D 3, kalcija in fosforja v prehrani, malabsorpcija vitamina D 3 v Tanko črevo, zmanjšanje sinteze holekalciferola zaradi pomanjkanja sončne svetlobe, okvara 1a-hidroksilaze, okvara receptorjev za kalcitriol v tarčnih celicah. Zmanjšanje koncentracije Ca 2+ v krvni plazmi spodbudi izločanje paratiroidnega hormona, ki z osteolizo povzroči uničenje kostnega tkiva.
Z rahitisom so prizadete kosti lobanje; prsni koš skupaj s prsnico štrli naprej; cevaste kosti in sklepi rok in nog so deformirani; želodec raste in štrli; zapozneli motorični razvoj. Glavna načina za preprečevanje rahitisa sta pravilna prehrana in zadostna insolacija.
kalcitonin
Kalcitonin je polipeptid, sestavljen iz 32 AA z eno disulfidno vezjo, ki ga izločajo parafolikularne K-celice ščitnice ali C-celice obščitničnih žlez.
Izločanje kalcitonina spodbuja visoka koncentracija Ca 2+ in glukagona, zavira pa ga nizka koncentracija Ca 2+.
kalcitonin:
- zavira osteolizo (zmanjšanje aktivnosti osteoklastov) in zavira sproščanje Ca 2+ iz kosti;
v tubulih ledvic zavira reabsorpcijo Ca 2+, Mg 2+ in fosfatov;
zavira prebavo v prebavnem traktu,
Zmanjšanje koncentracije Ca 2+ v krvni plazmi opazimo pri:
nosečnost;
prebavna distrofija;
rahitis pri otrocih;
akutni pankreatitis;
blokada žolčnih kanalov, steatoreja;
odpoved ledvic;
infuzija citrirane krvi;
zlomi kosti;
poliartritis;
multipli mielomi;
metastaze maligni tumorji v kosteh;
prevelik odmerek vitamina D in Ca 2+;
mehanska zlatenica;
- rahitis;
hiperfunkcija obščitničnih žlez;
osteomalacija;
ledvična acidoza
- hipofunkcija obščitničnih žlez;
prevelik odmerek vitamina D;
odpoved ledvic;
diabetična ketoacidoza;
multipli mielom;
osteoliza.
Povečanje koncentracije Mg 2+ v krvni plazmi opazimo pri:
- razpad tkiva;
okužbe;
uremija;
diabetična acidoza;
tirotoksikoza;
kronični alkoholizem.
Mangan je kofaktor za aminoacil-tRNA sintetaze.
Biološka vloga Na +, Cl -, K +, HCO 3 - - bazičnih elektrolitov, pomen pri uravnavanju kislinsko-bazičnega ravnovesja. Menjava in biološko vlogo. Anionska razlika in njena korekcija.
Težke kovine (svinec, živo srebro, baker, krom itd.), njihovi toksični učinki.
Zvišane vrednosti serumskega klorida: dehidracija, akutna odpoved ledvic, presnovna acidoza po driski in izgubi bikarbonata, respiratorna alkaloza, poškodba glave, hipofunkcija nadledvične žleze, dolgotrajna uporaba kortikosteroidov, tiazidnih diuretikov, hiperaldosteronizem, Cushengova bolezen.
Zmanjšanje vsebnosti kloridov v krvnem serumu: hipokloremična alkaloza (po bruhanju), respiratorna acidoza, prekomerno znojenje, nefritis z izgubo soli (motena reabsorpcija), poškodba glave, stanje s povečanjem volumna zunajcelične tekočine, ulcerozni kalitis, Addisonova bolezen (hipoaldosteronizem).
Povečano izločanje kloridov z urinom: hipoaldosteronizem (Addisonova bolezen), nefritis z izgubo soli, povečan vnos soli, zdravljenje z diuretiki.
Zmanjšano izločanje kloridov z urinom: izguba kloridov pri bruhanju, driska, Cushingova bolezen, končna ledvična odpoved, zastajanje soli pri nastanku edema.
Vsebnost kalcija v krvnem serumu je normalna 2,25-2,75 mmol / l.
Izločanje kalcija z urinom je običajno 2,5-7,5 mmol / dan.
Povišan serumski kalcij: hiperparatiroidizem, metastaze tumorja v kostnem tkivu, multipli mielom, zmanjšano sproščanje kalcitonina, preveliko odmerjanje vitamina D, tirotoksikoza.
Znižanje serumskega kalcija: hipoparatiroidizem, povečano sproščanje kalcitonina, hipovitaminoza D, oslabljena ledvična reabsorpcija, obsežna transfuzija krvi, hipoalbunemija.
Povečano izločanje kalcija z urinom: dolgotrajna izpostavljenost sončni svetlobi (hipervitaminoza D), hiperparatiroidizem, tumorske zasevke v kostnem tkivu, motena reabsorpcija v ledvicah, tirotoksikoza, osteoporoza, zdravljenje z glukokortikoidi.
Zmanjšano izločanje kalcija z urinom: hipoparatiroidizem, rahitis, akutni nefritis (motena filtracija v ledvicah), hipotiroidizem.
Vsebnost železa v krvnem serumu je normalna mmol / l.
Povečana vsebnost železa v serumu: aplastična in hemolitična anemija, hemokromatoza, akutni hepatitis in steatoza, ciroza jeter, talasemija, ponavljajoče se transfuzije.
Zmanjšana vsebnost železa v serumu: Anemija zaradi pomanjkanja železa, akutne in kronične okužbe, tumorji, bolezni ledvic, izguba krvi, nosečnost, motena absorpcija železa v črevesju.
PREDAVALNI TEČAJ
ZA SPLOŠNO BIOKEMIJO
Modul 8. Biokemija vodno-solnega metabolizma in kislinsko-bazičnega stanja
Ekaterinburg,
PREDAVANJE #24
Tema: Vodno-solna in mineralna presnova
Fakultete: medicinsko preventivna, medicinsko preventivna, pediatrična.
Izmenjava vode in soli - izmenjava vode in osnovnih telesnih elektrolitov (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).
elektroliti - snovi, ki v raztopini disociirajo na anione in katione. Merijo se v mol/l.
Neelektroliti- snovi, ki v raztopini ne disociirajo (glukoza, kreatinin, sečnina). Merijo se v g / l.
Menjava mineralov - izmenjava vseh mineralnih sestavin, vključno s tistimi, ki ne vplivajo na glavne parametre tekočega medija v telesu.
voda - glavna sestavina vseh telesnih tekočin.
Biološka vloga vode
Voda je univerzalno topilo za večino organskih (razen lipidov) in anorganskih spojin.
Voda in v njej raztopljene snovi ustvarjajo notranje okolje telesa.
Voda zagotavlja transport snovi in toplotne energije po telesu.
Pomemben del kemičnih reakcij v telesu poteka v vodni fazi.
Voda je vključena v reakcije hidrolize, hidratacije, dehidracije.
Določa prostorsko strukturo in lastnosti hidrofobnih in hidrofilnih molekul.
V kompleksu z GAG ima voda strukturno funkcijo.
Splošne lastnosti telesnih tekočin
Za vse telesne tekočine so značilne skupne lastnosti: volumen, osmotski tlak in pH vrednost.
Glasnost. Pri vseh kopenskih živalih predstavlja tekočina približno 70 % telesne teže.
Porazdelitev vode v telesu je odvisna od starosti, spola, mišične mase, postave in vsebnosti maščobe. Vsebnost vode v različnih tkivih je porazdeljena takole: pljuča, srce in ledvice (80 %), skeletne mišice in možgani (75 %), koža in jetra (70 %), kosti (20 %), maščobno tkivo (10 %). . Na splošno imajo vitki ljudje manj maščobe in več vode. Pri moških voda predstavlja 60%, pri ženskah - 50% telesne teže. Starejši imajo več maščobe in manj mišic. Telo moških in žensk, starejših od 60 let, vsebuje v povprečju 50 % oziroma 45 % vode.
S popolnim pomanjkanjem vode nastopi smrt po 6-8 dneh, ko se količina vode v telesu zmanjša za 12%.
Vse telesne tekočine so razdeljene na intracelularne (67 %) in zunajcelične (33 %) bazene.
zunajcelični bazen (zunajcelični prostor) sestavljajo:
intravaskularna tekočina;
Intersticijska tekočina (medcelična);
Transcelularna tekočina (tekočina plevralne, perikardialne, peritonealne votline in sinovialnega prostora, cerebrospinalna in intraokularna tekočina, izloček znojnic, slinavk in solznih žlez, izloček trebušne slinavke, jeter, žolčnika, prebavil in dihal).
Med bazeni se tekočine intenzivno izmenjujejo. Premikanje vode iz enega sektorja v drugega se zgodi, ko se spremeni osmotski tlak.
Osmotski tlak - To je pritisk, ki ga izvajajo vse snovi, raztopljene v vodi. Osmotski tlak zunajcelične tekočine določa predvsem koncentracija NaCl.
Zunajcelične in znotrajcelične tekočine se bistveno razlikujejo po sestavi in koncentraciji posameznih sestavin, vendar je skupna skupna koncentracija osmotsko aktivnih snovi približno enaka.
pH je negativni decimalni logaritem koncentracije protonov. Vrednost pH je odvisna od intenzivnosti nastajanja kislin in baz v telesu, njihove nevtralizacije s puferskimi sistemi in odvzema iz telesa z urinom, izdihanim zrakom, znojem in blatom.
Odvisno od značilnosti presnove se lahko vrednost pH izrazito razlikuje tako v celicah različnih tkiv kot v različnih delih iste celice (nevtralna kislost v citosolu, močno kisla v lizosomih in v medmembranskem prostoru mitohondrijev). V medcelični tekočini različnih organov in tkiv ter krvni plazmi je vrednost pH, kot tudi osmotski tlak, relativno stalna vrednost.
koncentracija kalcij v zunajcelični tekočini se običajno vzdržuje na strogo konstantni ravni, redko se poveča ali zmanjša za nekaj odstotkov glede na normalne vrednosti 9,4 mg/dl, kar je enako 2,4 mmol kalcija na liter. Tak strog nadzor je zelo pomemben zaradi bistvene vloge kalcija v številnih fizioloških procesih, vključno s krčenjem skeleta, srca in gladkih mišic, strjevanjem krvi, prenosom živčnih impulzov. Razdražljiva tkiva, vključno z živčnim tkivom, so zelo občutljiva na spremembe koncentracije kalcija, povečanje koncentracije kalcijevih ionov v primerjavi z normo (hipskalciemija) pa povzroči naraščajočo lezijo. živčni sistem; nasprotno, zmanjšanje koncentracije kalcija (hipokalciemija) poveča razdražljivost živčnega sistema.
Pomembna značilnost regulacije zunajcelične koncentracije kalcija: le približno 0,1% skupaj Kalcij v telesu je prisoten v zunajcelični tekočini, približno 1 % ga je v celicah, preostali del pa je shranjen v kosteh, zato lahko kosti štejemo za veliko zalogo kalcija, ki ga sprošča v zunajcelični prostor, če je koncentracija kalcija tam se zmanjša in, nasprotno, vzame presežek kalcija za shranjevanje.
Približno 85 % fosfati organizma je shranjenega v kosteh, 14 do 15% - v celicah in le manj kot 1% je prisotnega v zunajcelični tekočini. Koncentracija fosfatov v zunajcelični tekočini ni tako strogo regulirana kot koncentracija kalcija, čeprav opravljajo vrsto pomembnih funkcij, saj skupaj s kalcijem nadzorujejo številne procese.
Absorpcija kalcija in fosfatov v črevesju in njihovo izločanje z blatom. Običajna stopnja vnosa kalcija in fosfata je približno 1000 mg/dan, kar ustreza količini, pridobljeni iz 1 litra mleka. Na splošno se dvovalentni kationi, kot je ionizirani kalcij, slabo absorbirajo v črevesju. Vendar, kot je razloženo spodaj, vitamin D spodbuja absorpcijo kalcija v črevesju in skoraj 35 % (približno 350 mg/dan) zaužitega kalcija se absorbira. Kalcij, ki ostane v črevesju, se absorbira blato in odstraniti iz telesa. Poleg tega približno 250 mg/dan kalcija vstopi v črevesje kot del prebavnih sokov in izluščenih celic. Tako se približno 90 % (900 mg/dan) dnevnega vnosa kalcija izloči z blatom.
hipokalcemija povzroča vzburjenje živčnega sistema in tetanijo. Če koncentracija kalcijevih ionov v zunajcelični tekočini pade pod normalne vrednosti, živčni sistem postopoma postaja vse bolj razburljiv, saj. ta sprememba povzroči povečanje prepustnosti natrijevih ionov, kar olajša nastanek akcijskega potenciala. V primeru padca koncentracije kalcijevih ionov na raven 50% norme postane razdražljivost perifernih živčnih vlaken tako velika, da se začnejo spontano izprazniti.
Hiperkalciemija zmanjša razdražljivost živčnega sistema in mišično aktivnost. Če koncentracija kalcija v tekočih medijih telesa presega normo, se razdražljivost živčnega sistema zmanjša, kar spremlja upočasnitev refleksnih odzivov. Povečanje koncentracije kalcija povzroči zmanjšanje intervala QT na elektrokardiogramu, zmanjšanje apetita in zaprtje, verjetno zaradi zmanjšanja kontraktilne aktivnosti mišične stene prebavil.
Ti depresivni učinki se začnejo pojavljati, ko se raven kalcija dvigne nad 12 mg/dl in postanejo opazni, ko raven kalcija preseže 15 mg/dl.
Nastali živčni impulzi dosežejo skeletne mišice in povzročijo tetanične kontrakcije. Zato hipokalciemija povzroči tetanijo, včasih izzove epileptiformne napade, saj hipokalciemija poveča razdražljivost možganov.
Absorpcija fosfatov v črevesju je enostavna. Poleg tistih količin fosfatov, ki se izločijo z blatom v obliki kalcijevih soli, se skoraj ves fosfat v dnevni prehrani absorbira iz črevesja v kri in nato izloči z urinom.
Izločanje kalcija in fosfata preko ledvic. Približno 10 % (100 mg/dan) zaužitega kalcija se izloči z urinom, približno 41 % plazemskega kalcija pa je vezanega na beljakovine in se zato ne filtrira iz glomerularnih kapilar. Preostala količina se združi z anioni, kot so fosfati (9 %), ali ionizira (50 %) in filtrira skozi glomerule v ledvične tubule.
Običajno se 99 % filtriranega kalcija reabsorbira v tubulih ledvic, tako da se skoraj 100 mg kalcija izloči z urinom na dan. Približno 90 % kalcija, ki ga vsebuje glomerularni filtrat, se reabsorbira v proksimalnem tubulu, Henlejevi zanki in na začetku distalnega tubula. Preostalih 10 % kalcija se nato reabsorbira na koncu distalnega tubula in na začetku zbiralnih kanalčkov. Reabsorpcija postane zelo selektivna in odvisna od koncentracije kalcija v krvi.
Če je koncentracija kalcija v krvi nizka, se poveča reabsorpcija, posledično se skoraj nič kalcija ne izgubi z urinom. Nasprotno, ko koncentracija kalcija v krvi nekoliko preseže normalne vrednosti, se izločanje kalcija močno poveča. Najpomembnejši dejavnik, ki nadzoruje reabsorpcijo kalcija v distalnem nefronu in s tem uravnava raven izločanja kalcija, je paratiroidni hormon.
Ledvično izločanje fosfata uravnava mehanizem obilnega toka. To pomeni, da ko koncentracija fosfata v plazmi pade pod kritično vrednost (približno 1 mmol/l), se ves fosfat iz glomerulnega filtrata ponovno absorbira in se preneha izločati z urinom. Če pa koncentracija fosfata presega normalno vrednost, je njegova izguba z urinom premo sorazmerna z dodatnim povečanjem njegove koncentracije. Ledvice uravnavajo koncentracijo fosfatov v zunajceličnem prostoru, pri čemer spreminjajo hitrost izločanja fosfatov v skladu z njihovo koncentracijo v plazmi in hitrostjo filtracije fosfatov v ledvicah.
Vendar, kot bomo videli v nadaljevanju, lahko parathormon znatno poveča ledvično izločanje fosfata, zato igra pomembno vlogo pri uravnavanju koncentracije fosfata v plazmi skupaj z nadzorom koncentracije kalcija. parathormon je močan regulator koncentracije kalcija in fosfata, saj vpliva na procese reabsorpcije v črevesju, izločanja v ledvicah in izmenjave teh ionov med zunajcelično tekočino in kostmi.
Prekomerna aktivnost obščitničnih žlez povzroči hitro izpiranje kalcijevih soli iz kosti, čemur sledi razvoj hiperkalcemije v zunajcelični tekočini; nasprotno, hipofunkcija obščitničnih žlez vodi do hipokalcemije, pogosto z razvojem tetanije.
Funkcionalna anatomija obščitničnih žlez. Običajno ima oseba štiri obščitnične žleze. Nahajajo se takoj za Ščitnica, v parih na zgornjem in spodnjem polu. Vsaka obščitnična žleza je tvorba dolga približno 6 mm, široka 3 mm in visoka 2 mm.
Makroskopsko so obščitnične žleze videti kot temno rjava maščoba, njihovo lokacijo je med operacijo ščitnice težko določiti, ker. pogosto izgledajo kot dodaten reženj ščitnice. Zato se je do trenutka, ko je bila ugotovljena pomembnost teh žlez, totalna ali subtotalna tiroidektomija končala s hkratno odstranitvijo obščitničnih žlez.
Odstranitev polovice obščitničnih žlez ne povzroči hujših fizioloških motenj, odstranitev treh ali vseh štirih žlez vodi do prehodnega hipoparatiroidizma. Toda že majhna količina preostalega obščitničnega tkiva je sposobna zagotoviti normalno delovanje obščitničnih žlez zaradi hiperplazije.
Odrasle obščitnične žleze so sestavljene pretežno iz glavnih celic in bolj ali manj oksifilnih celic, ki jih pri mnogih živalih in mladih ljudeh ni. Glavne celice domnevno izločajo večino, če ne vsega obščitničnega hormona, v oksifilnih celicah pa njihov namen.
Menijo, da so modifikacija ali osiromašena oblika glavnih celic, ki ne sintetizirajo več hormona.
Kemična zgradba paratiroidnega hormona. PTH smo izolirali v prečiščeni obliki. Sprva se sintetizira na ribosomih kot preprohormon, polipeptidna veriga aminokislinskih ostankov PO. Nato se razcepi na prohormon, sestavljen iz 90 aminokislinskih ostankov, nato na stopnjo hormona, ki vključuje 84 aminokislinskih ostankov. Ta proces se izvaja v endoplazmatskem retikulumu in Golgijevem aparatu.
Posledično se hormon zapakira v sekretorna zrnca v citoplazmi celic. Končna oblika hormona ima molekulsko maso 9500; manjše spojine, sestavljene iz 34 aminokislinskih ostankov, ki mejijo na N-konec molekule obščitničnega hormona, prav tako izolirane iz obščitničnih žlez, imajo polno aktivnost PTH. Ugotovljeno je bilo, da ledvice zelo hitro, v nekaj minutah, v celoti izločijo obliko hormona, sestavljeno iz 84 aminokislinskih ostankov, preostali številni delci pa zagotavljajo dolgotrajno vzdrževanje visoke stopnje hormonske aktivnosti.
Tirokalcitonin- hormon, ki ga pri sesalcih in ljudeh proizvajajo parafolikularne celice ščitnice, obščitnice in timus. Pri mnogih živalih, kot so ribe, hormon, ki je podoben funkciji, ne nastaja v ščitnici (čeprav ga imajo vsi vretenčarji), temveč v ultimobranhialnih telesih in se zato preprosto imenuje kalcitonin. Tirokalcitonin sodeluje pri uravnavanju presnove fosforja in kalcija v telesu ter ravnovesju aktivnosti osteoklastov in osteoblastov, funkcionalni antagonist paratiroidnega hormona. Tirokalcitonin znižuje vsebnost kalcija in fosfata v krvni plazmi s povečanjem privzema kalcija in fosfata v osteoblastih. Spodbuja tudi razmnoževanje in funkcionalno aktivnost osteoblastov. Hkrati tirokalcitonin zavira razmnoževanje in funkcionalno aktivnost osteoklastov ter procese resorpcije kosti. Tirokalcitonin je beljakovinsko-peptidni hormon z molekulsko maso 3600. Izboljša odlaganje fosforjevo-kalcijevih soli na kolagenski matriks kosti. Tirokalcitonin, tako kot obščitnični hormon, povečuje fosfaturijo.
kalcitriol
Struktura: Je derivat vitamina D in spada med steroide.
Sinteza: Holekalciferol (vitamin D3) in ergokalciferol (vitamin D2), ki nastaneta v koži pod vplivom ultravijoličnega sevanja in se vneseta s hrano, se hidroksilirata v jetrih pri C25 in v ledvicah pri C1. Posledično nastane 1,25-dioksikalciferol (kalcitriol).
Regulacija sinteze in izločanja
Aktiviraj: Hipokalciemija poveča hidroksilacijo pri C1 v ledvicah.
Zmanjšajte: presežek kalcitriola zavira hidroksilacijo C1 v ledvicah.
Mehanizem delovanja: citosolna.
Cilji in učinki: Učinek kalcitriola je povečanje koncentracije kalcija in fosforja v krvi:
v črevesju inducira sintezo beljakovin, odgovornih za absorpcijo kalcija in fosfatov, v ledvicah poveča reabsorpcijo kalcija in fosfatov, v kostnem tkivu poveča resorpcijo kalcija. Patologija: Hipofunkcija Ustreza sliki hipovitaminoze D. Vloga 1,25-dihidroksikalciferol pri izmenjavi Ca in P.: Poveča absorpcijo Ca in P iz črevesja, Poveča reabsorpcijo Ca in P v ledvicah, Poveča mineralizacijo mlade kosti, Spodbuja osteoklaste in sproščanje Ca iz starih kost.
Vitamin D (kalciferol, antirahitik)
Viri: Obstajata dva vira vitamina D:
jetra, kvas, mastni mlečni izdelki (maslo, smetana, kisla smetana), jajčni rumenjak,
se tvori v koži pod ultravijoličnim obsevanjem iz 7-dehidroholesterola v količini 0,5-1,0 μg / dan.
Dnevna potreba: Za otroke - 12-25 mcg ali 500-1000 ie, pri odraslih je potreba veliko manjša.
Z 
potrojitev: Vitamin je predstavljen v dveh oblikah - ergokalciferol in holekalciferol. Kemično se ergokalciferol razlikuje od holekalciferola po prisotnosti dvojne vezi med C22 in C23 ter metilne skupine pri C24 v molekuli.
Po absorpciji v črevesju ali po sintezi v koži vitamin vstopi v jetra. Tu se hidroksilira na C25 in transportira s transportnim proteinom kalciferola do ledvic, kjer se ponovno hidroksilira, že na C1. Nastane 1,25-dihidroksiholekalciferol ali kalcitriol. Reakcijo hidroksilacije v ledvicah spodbujajo parathormon, prolaktin, rastni hormon in zavirajo visoke koncentracije fosfata in kalcija.
Biokemijske funkcije: 1. Povečanje koncentracije kalcija in fosfata v krvni plazmi. Za to kalcitriol: spodbuja absorpcijo Ca2+ in fosfatnih ionov v tankem črevesu (glavna funkcija), stimulira reabsorpcijo Ca2+ in fosfatnih ionov v proksimalnih ledvičnih tubulih.
2. V kostnem tkivu je vloga vitamina D dvojna:
spodbuja sproščanje Ca2+ ionov iz kostnega tkiva, saj spodbuja diferenciacijo monocitov in makrofagov v osteoklaste in zmanjšanje sinteze kolagena tipa I s strani osteoblastov,
poveča mineralizacijo kostnega matriksa, saj poveča proizvodnjo citronske kisline, ki tu s kalcijem tvori netopne soli.
3. Sodelovanje pri imunskih reakcijah, zlasti pri stimulaciji pljučnih makrofagov in pri njihovi proizvodnji prostih radikalov, ki vsebujejo dušik, ki so uničujoči, tudi za Mycobacterium tuberculosis.
4. Zavira izločanje paratiroidnega hormona s povečanjem koncentracije kalcija v krvi, vendar poveča njegov učinek na reabsorpcijo kalcija v ledvicah.
Hipovitaminoza. Pridobljena hipovitaminoza Vzrok.
Pogosto se pojavi pri prehranskih pomanjkljivostih pri otrocih, pri nezadostni insolaciji pri ljudeh, ki ne hodijo ven, ali pri narodnih oblačilih. Vzrok hipovitaminoze je lahko tudi zmanjšanje hidroksilacije kalciferola (bolezni jeter in ledvic) ter motena absorpcija in prebava lipidov (celiakija, holestaza).
Klinična slika: Pri otrocih od 2 do 24 mesecev se kaže v obliki rahitisa, pri katerem se kalcij kljub vnosu s hrano ne absorbira v črevesju, ampak se izgublja v ledvicah. To vodi do zmanjšanja koncentracije kalcija v krvni plazmi, kršitve mineralizacije kostnega tkiva in posledično do osteomalacije (mehčanja kosti). Osteomalacija se kaže z deformacijo lobanjskih kosti (tuberoznost glave), prsnega koša (piščančje prsi), ukrivljenostjo spodnjega dela noge, rahitisom na rebrih, povečanjem trebuha zaradi mišične hipotenzije, izraščanjem zob in zaraščanjem fontanel. upočasni.
Pri odraslih opazimo tudi osteomalacijo, tj. osteoid se še naprej sintetizira, vendar ne mineralizira. Tudi razvoj osteoporoze je delno povezan s pomanjkanjem vitamina D.
Dedna hipovitaminoza
Od vitamina D odvisen dedni rahitis tipa I, pri katerem pride do recesivne okvare ledvične α1-hidroksilaze. Manifestira se z zaostankom v razvoju, rahitičnimi značilnostmi okostja itd. Zdravljenje so pripravki kalcitriola ali veliki odmerki vitamina D.
Od vitamina D odvisen dedni rahitis tipa II, pri katerem pride do okvare tkivnih receptorjev za kalcitriol. Klinično je bolezen podobna tipu I, vendar so dodatno opaženi alopecija, milija, epidermalne ciste in mišična oslabelost. Zdravljenje se razlikuje glede na resnost bolezni, vendar veliki odmerki kalciferola pomagajo.
Hipervitaminoza. Vzrok
Prekomerno uživanje zdravil (vsaj 1,5 milijona ie na dan).
Klinična slika: Zgodnji znaki prevelikega odmerka vitamina D so slabost, glavobol, izguba apetita in telesne teže, poliurija, žeja in polidipsija. Lahko pride do zaprtja, hipertenzije, togosti mišic. Kronični presežek vitamina D vodi do hipervitaminoze, ki je opažena: demineralizacija kosti, kar vodi do njihove krhkosti in zlomov Povečanje koncentracije kalcijevih in fosforjevih ionov v krvi, kar vodi do kalcifikacije krvnih žil, pljučnega tkiva in ledvic.
Dozirne oblike
vitamin D - ribja maščoba, ergokalciferol, holekalciferol.
1,25-dioksikalciferol (aktivna oblika) - osteotriol, oksidevit, rokaltrol, forkal plus.
58. Hormoni, derivati maščobnih kislin. Sinteza. Funkcije.
Po kemični naravi so hormonske molekule razvrščene v tri skupine spojin:
1) beljakovine in peptidi; 2) derivati aminokislin; 3) steroidi in derivati maščobnih kislin.
Eikozanoidi (είκοσι, grško-dvajset) vključujejo oksidirane derivate eikozanskih kislin: eikozotrien (C20:3), arahidonsko (C20:4), timnodonsko (C20:5) dobro-x k-t. Aktivnost eikozanoidov se bistveno razlikuje od števila dvojnih vezi v molekuli, ki je odvisna od zgradbe prvotnih x-tih do-s. Eikozanoidi pravijo hormonom podobne stvari, saj. imajo lahko samo lokalni učinek in ostanejo v krvi nekaj sekund. Obr-Xia v vseh organih in tkivih v skoraj vseh vrstah celic. Eikozanoidi se ne morejo odložiti, uničijo se v nekaj sekundah, zato jih mora celica nenehno sintetizirati iz prihajajočih maščobnih kislin serije ω6 in ω3. Obstajajo tri glavne skupine:
Prostaglandini (Pg)- sintetizirajo se v skoraj vseh celicah, razen v eritrocitih in limfocitih. Obstajajo vrste prostaglandinov A, B, C, D, E, F. Funkcije prostaglandinov so zmanjšane na spremembo tonusa gladkih mišic bronhijev, genitourinarnega in vaskularnega sistema, prebavil, medtem ko je smer sprememb se razlikuje glede na vrsto prostaglandinov, vrsto celic in pogojev. Vplivajo tudi na telesno temperaturo. Lahko aktivira adenilat ciklazo Prostaciklini so podvrsta prostaglandinov (Pg I), povzročajo širjenje drobnega ožilja, a imajo vseeno posebno funkcijo - zavirajo zlepljanje trombocitov. Njihova aktivnost narašča s povečanjem števila dvojnih vezi. Sintetizira se v endoteliju žil miokarda, maternice, želodčne sluznice. Tromboksani (Tx) nastanejo v trombocitih, spodbujajo njihovo agregacijo in povzročajo vazokonstrikcijo. Njihova aktivnost se zmanjšuje s povečanjem števila dvojnih vezi. Poveča aktivnost metabolizma fosfoinozitida levkotrieni (Lt) sintetiziran v levkocitih, v celicah pljuč, vranice, možganov, srca. Obstaja 6 vrst levkotrienov A, B, C, D, E, F. V levkocitih spodbujajo mobilnost, kemotakso in celično migracijo v žarišče vnetja, na splošno aktivirajo vnetne reakcije in preprečujejo njegovo kroničnost. Povzročajo tudi krčenje mišic bronhijev (v odmerkih 100-1000-krat manjših od histamina). povečajo prepustnost membran za ione Ca2+. Ker ioni cAMP in Ca 2+ stimulirajo sintezo eikozanoidov, se v sintezi teh specifičnih regulatorjev zaključi pozitivna povratna zveza.
IN 
vir proste eikozanojske kisline so fosfolipidi celična membrana. Pod vplivom specifičnih in nespecifičnih dražljajev se aktivira fosfolipaza A 2 ali kombinacija fosfolipaze C in DAG lipaze, ki cepita maščobna kislina iz položaja C2 fosfolipidov.
p 
olinsko nenasičene maščobe se presnavljajo predvsem na dva načina: ciklooksigenazo in lipoksigenazo, katerih aktivnost v različnih celicah se izraža v različne stopnje. Ciklooksigenazna pot je odgovorna za sintezo prostaglandinov in tromboksanov, medtem ko je lipoksigenazna pot odgovorna za sintezo levkotrienov.
Biosinteza večina eikozanoidov se začne s cepitvijo arahidonske kisline iz membranskega fosfolipida ali diacilglicerola v plazemski membrani. Kompleks sintetaze je poliencimski sistem, ki deluje predvsem na membranah EPS. Eikozanoidi Arr-Xia zlahka prodrejo skozi plazemsko membrano celic, nato pa se skozi medceličnino prenesejo v sosednje celice ali izstopijo v kri in limfo. Hitrost sinteze eikozanoidov se poveča pod vplivom hormonov in nevrotransmiterjev, delovanja njihove adenilat ciklaze ali povečanja koncentracije ionov Ca 2+ v celicah. Najbolj intenziven vzorec prostaglandinov se pojavi v testisih in jajčnikih. V številnih tkivih kortizol zavira absorpcijo arahidonske kisline, kar vodi do supresije eikozanoidov in s tem deluje protivnetno. Prostaglandin E1 je močan pirogen. Zatiranje sinteze tega prostaglandinov pojasnjuje terapevtski učinek aspirina. Razpolovna doba eikozanoidov je 1-20 s. Encimi, ki jih inaktivirajo, so prisotni v vseh tkivih, največ pa jih je v pljučih. Lek-I reg-I sinteza: Glukokortikoidi posredno s sintezo specifičnih proteinov zavirajo sintezo eikozanoidov tako, da zmanjšajo vezavo fosfolipidov s fosfolipazo A 2, kar prepreči sproščanje večkrat nenasičenih to-ti iz fosfolipida. Nesteroidna protivnetna zdravila (aspirin, indometacin, ibuprofen) ireverzibilno zavirajo ciklooksigenazo in zmanjšajo nastajanje prostaglandinov in tromboksanov.
60. Vitamina E. K in ubikinon, njuno sodelovanje pri presnovi.
E vitamini (tokoferoli). Ime "tokoferol" vitamina E izhaja iz grškega "tokos" - "rojstvo" in "ferro" - nositi. Našli so ga v olju iz kaljenih pšeničnih zrn. Trenutno znana družina tokoferolov in tokotrienolov, ki jih najdemo v naravnih virih. Vsi so kovinski derivati prvotne spojine tokol, po zgradbi so si zelo podobni in jih označujemo s črkami grške abecede. α-tokoferol kaže največjo biološko aktivnost.
Tokoferol je netopen v vodi; tako kot vitamina A in D je topen v maščobi, odporen na kisline, alkalije in visoke temperature. Običajno vrenje nanj skoraj ne vpliva. Toda svetloba, kisik, ultravijolični žarki ali kemični oksidanti so škodljivi.
IN 
vitamin E vsebuje Ch. prir. v lipoproteinskih membranah celic in subceličnih organelih, kjer je lokaliziran zaradi intermol. interakcija z nenasičenimi maščobne kisline. Njegova biol. dejavnost ki temelji na sposobnosti oblikovanja stabilnih prostih. radikalov kot posledica eliminacije atoma H iz hidroksilne skupine. Ti radikali lahko medsebojno delujejo. z brezplačno radikalov, ki sodelujejo pri tvorbi org. peroksidi. Tako vitamin E preprečuje oksidacijo nenasičenih. lipidov tudi varuje pred uničenjem biol. membrane in druge molekule, kot je DNA.
Tokoferol poveča biološko aktivnost vitamina A in ščiti nenasičeno stransko verigo pred oksidacijo.
Viri: za ljudi - rastlinska olja, zelena solata, zelje, žitna semena, maslo, jajčni rumenjak.
dnevna potreba odrasla oseba v vitaminu je približno 5 mg.
Klinične manifestacije insuficience pri ljudeh niso popolnoma razumljeni. Pozitiven učinek vitamina E je znan pri zdravljenju motenj v procesu oploditve, s ponavljajočimi se neprostovoljnimi splavi, nekaterimi oblikami mišične oslabelosti in distrofije. Prikazana je uporaba vitamina E pri nedonošenčkih in otrocih, hranjenih po steklenički, saj kravje mleko vsebuje 10-krat manj vitamina E kot žensko mleko. Pomanjkanje vitamina E se kaže v razvoju hemolitične anemije, verjetno zaradi uničenja membran eritrocitov zaradi LPO.
pri 
BIKINONI (koencimi Q) je zelo razširjena snov in je bila najdena v rastlinah, glivah, živalih in m/o. Spada v skupino v maščobi topnih vitaminom podobnih spojin, v vodi je slabo topen, vendar se ob izpostavitvi kisiku in visoke temperature. V klasičnem smislu ubikinon ni vitamin, saj se v telesu sintetizira v zadostnih količinah. Toda pri nekaterih boleznih se naravna sinteza koencima Q zmanjša in ni dovolj za pokritje potreb, takrat postane nepogrešljiv dejavnik.
pri 
bikinoni igrajo pomembno vlogo v celični bioenergetiki večine prokariontov in vseh evkariontov. Glavni funkcija ubikinonov - prenos elektronov in protonov iz razč. substrati za citokrome med dihanjem in oksidativno fosforilacijo. Ubikinoni, pogl. prir. v reducirani obliki (ubikinoli, Q n H 2) opravljajo funkcijo antioksidantov. Lahko protetično. skupino beljakovin. Ugotovljeni so bili trije razredi Q-vezavnih proteinov, ki delujejo pri dihanju. verige na mestih delovanja encimov sukcinat-bikinon reduktaze, NADH-ubikinon reduktaze ter citokroma b in c 1.
V procesu prenosa elektrona od NADH dehidrogenaze preko FeS do ubikinona se ta reverzibilno pretvori v hidrokinon. Ubikinon deluje kot zbiralec s sprejemanjem elektronov iz NADH dehidrogenaze in drugih od flavina odvisnih dehidrogenaz, zlasti iz sukcinat dehidrogenaze. Ubikinon sodeluje pri reakcijah, kot so:
E (FMNH 2) + Q → E (FMN) + QH 2.
Simptomi pomanjkanja: 1) anemija 2) spremembe v skeletnih mišicah 3) srčno popuščanje 4) spremembe v kostnem mozgu
Simptomi prevelikega odmerjanja: možno le pri prekomernem dajanju in se običajno kaže s slabostjo, motnjami blata in bolečinami v trebuhu.
Viri: Zelenjava - pšenični kalčki, rastlinska olja, oreščki, zelje. Živali - jetra, srce, ledvice, govedina, svinjina, ribe, jajca, piščanec. Sintetizira ga črevesna mikroflora.
Z 
zahteva po votku: Menijo, da v normalnih pogojih telo v celoti pokriva potrebe, vendar obstaja mnenje, da je ta zahtevana dnevna količina 30-45 mg.
Strukturne formule delovnega dela koencimov FAD in FMN. Med reakcijo FAD in FMN pridobita 2 elektrona in za razliko od NAD+ oba izgubita proton iz substrata.
63. Vitamina C in P, struktura, vloga. skorbut.
vitamin P(bioflavonoidi; rutin, citrin; vitamin prepustnosti)
Zdaj je znano, da pojem "vitamin P" združuje družino bioflavonoidov (katehini, flavononi, flavoni). Gre za zelo raznoliko skupino rastlinskih polifenolnih spojin, ki podobno kot vitamin C vplivajo na prepustnost žil.
Izraz "vitamin P", ki povečuje odpornost kapilar (iz latinske prepustnosti - prepustnost), združuje skupino snovi s podobno biološko aktivnostjo: katehini, halkoni, dihidrohalkoni, flavini, flavononi, izoflavoni, flavonoli itd. imajo P-vitaminsko aktivnost, njihova struktura pa temelji na ogljikovem "okostju" difenilpropana kromona ali flavona. To pojasnjuje njihovo splošno ime "bioflavonoidi".
Vitamin P se bolje absorbira v prisotnosti askorbinske kisline, visoke temperature pa ga zlahka uničijo.
IN 
viri: limone, ajda, aronija, črni ribez, čajni listi, šipek.
dnevna potreba za osebo Je, odvisno od načina življenja, 35-50 mg na dan.
Biološka vloga flavonoidov je stabilizirati medcelični matriks vezivnega tkiva in zmanjšati prepustnost kapilar. Mnogi predstavniki skupine vitamina P imajo hipotenzivni učinek.
-
Vitamin P hialuronsko kislino, ki krepi stene krvnih žil in je glavna sestavina biološkega mazanja sklepov, »ščiti« pred uničujočim delovanjem encimov hialuronidaze. Bioflavonoidi stabilizirajo osnovno substanco vezivnega tkiva z zaviranjem hialuronidaze, kar potrjujejo podatki o pozitivnem učinku Pripravki vitamina P, kot tudi askorbinska kislina, pri preprečevanju in zdravljenju skorbuta, revmatizma, opeklin itd. Ti podatki kažejo na tesno funkcionalno povezavo med vitaminoma C in P v redoks procesih telesa, ki tvorijo en sam sistem. To posredno dokazuje terapevtski učinek, ki ga zagotavlja kompleks vitamina C in bioflavonoidov, imenovan askorutin. Vitamin P in vitamin C sta tesno povezana.
Rutin poveča aktivnost askorbinske kisline. Ščiti pred oksidacijo, pomaga pri boljši asimilaciji, upravičeno velja za "glavnega partnerja" askorbinske kisline. Krepitev sten krvne žile in zmanjša njihovo krhkost, s tem zmanjša tveganje za notranje krvavitve, preprečuje nastanek aterosklerotičnih plakov.
Normalizira visok krvni tlak, prispeva k širjenju krvnih žil. Spodbuja nastajanje vezivnega tkiva in s tem hitro celjenje ran in opeklin. Pomaga pri preprečevanju krčnih žil.
Pozitivno vpliva na delovanje endokrinega sistema. Uporablja se za preprečevanje in dodatno sredstvo pri zdravljenju artritisa - huda bolezen sklepov in protina.
Poveča imuniteto, ima protivirusno delovanje.
bolezni: Klinična manifestacija hipoavitaminoza za vitamin P je značilna povečana krvavitev dlesni in pikčaste podkožne krvavitve, splošna šibkost, utrujenost in bolečine v okončinah.
Hipervitaminoza: Flavonoidi niso strupeni in ni bilo primerov predoziranja, presežek, ki ga zaužijemo s hrano, se zlahka izloči iz telesa.
Vzroki: Pomanjkanje bioflavonoidov se lahko pojavi v ozadju dolgotrajne uporabe antibiotikov (ali v velikih odmerkih) in drugih močnih zdravil s kakršnimi koli škodljivimi učinki na telo, kot so poškodbe ali operacije.
FUNKCIONALNA BIOKEMIJA
Presnova vode in soli. Biokemija ledvic in urina.
VODNIK
Recenzent: profesor N.V. Kozačenko
Odobreno na seji oddelka, pr. št. _____ z dne _______________2004
Odobren s strani vodje oddelek ________________________________________________
Potrjeno na MC medicinsko-biološke in farmacevtske fakultete
Projekt št. _____ z dne _______________2004
Predsednik _________________________________________________
Izmenjava vode in soli
Ena najpogosteje motenih vrst metabolizma pri patologiji je vodno-solna. Povezan je s stalnim pretokom vode in mineralov iz zunanjega okolja telesa v notranje in obratno.
V telesu odraslega človeka voda predstavlja 2/3 (58-67%) telesne teže. Približno polovica njegove prostornine je koncentrirana v mišicah. Potreba po vodi (človek prejme do 2,5-3 litre tekočine dnevno) se pokrije z njenim vnosom v obliki pitja (700-1700 ml), pripravljene vode, ki je del hrane (800-1000 ml) in voda, ki nastane v telesu med presnovo - 200-300 ml (pri izgorevanju 100 g maščob, beljakovin in ogljikovih hidratov nastane 107,41 oziroma 55 g vode). Endogena voda v relativno v velikem številu sintetizira ob aktiviranju procesa oksidacije maščob, ki ga opazimo v različnih, predvsem dolgotrajnih stresnih stanjih, vzbujanju simpatično-nadledvičnega sistema, razbremenilni dietni terapiji (pogosto se uporablja za zdravljenje debelih bolnikov).
Zaradi stalnih obveznih izgub vode ostane notranji volumen tekočine v telesu nespremenjen. Te izgube vključujejo ledvične (1,5 l) in ekstrarenalne, povezane s sproščanjem tekočine skozi prebavila (50-300 ml), Airways in kožo (850-1200 ml). Na splošno je obseg obveznih izgub vode 2,5-3 litre, kar je v veliki meri odvisno od količine izločenih toksinov iz telesa.
Vloga vode v življenjskih procesih je zelo raznolika. Voda je topilo za številne spojine, neposredna sestavina številnih fizikalno-kemijskih in biokemičnih transformacij, prenašalec endo- in eksogenih snovi. Poleg tega opravlja mehansko funkcijo, oslabi trenje vezi, mišic, hrustančnih površin sklepov (s čimer olajša njihovo gibljivost) in sodeluje pri termoregulaciji. Voda vzdržuje homeostazo, ki je odvisna od velikosti osmotskega tlaka plazme (izoosmija) in volumna tekočine (izovolemija), delovanja mehanizmov za uravnavanje kislinsko-bazičnega stanja, pojava procesov, ki zagotavljajo konstantnost temperature. (izotermija).
V človeškem telesu je voda v treh glavnih fizikalnih in kemičnih stanjih, glede na katere ločimo: 1) prosto ali mobilno vodo (sestavlja večino znotrajcelične tekočine, pa tudi krvi, limfe, intersticijske tekočine); 2) vodo, vezano s hidrofilnimi koloidi, in 3) ustavno, vključeno v strukturo molekul beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov.
V telesu odraslega človeka, ki tehta 70 kg, je prostornina proste vode in vode, vezane s hidrofilnimi koloidi, približno 60 % telesne teže, tj. 42 l. To tekočino predstavlja znotrajcelična voda (predstavlja 28 litrov ali 40 % telesne teže), ki je znotrajcelični sektor, in zunajcelično vodo (14 l oz. 20 % telesne teže), ki tvori zunajcelični sektor. Sestava slednjega vključuje intravaskularno (intravaskularno) tekočino. Ta intravaskularni sektor tvorita plazma (2,8 l), ki predstavlja 4-5% telesne teže, in limfa.
Intersticijska voda vključuje pravo medcelično vodo (prosta medcelična tekočina) in organizirano zunajcelično tekočino (predstavlja 15-16 % telesne teže oz. 10,5 litra), t.j. voda vezi, tetiv, fascij, hrustanca itd. Poleg tega ekstracelularni sektor vključuje vodo, ki se nahaja v nekaterih votlinah (trebušne in plevralna votlina, osrčniku, sklepih, možganskih prekatih, očesnih prekatih itd.), pa tudi v prebavila. Tekočina teh votlin ne sprejema aktivno sodelovanje v presnovnih procesih.
voda Človeško telo ne stagnira v svojih različnih delih, ampak se nenehno premika, nenehno izmenjuje z drugimi sektorji tekočine in z zunanje okolje. Gibanje vode je v veliki meri posledica sproščanja prebavnih sokov. Torej, s slino, s trebušnim sokom, se približno 8 litrov vode na dan pošlje v črevesno cevko, vendar je ta voda posledica absorpcije v nižjih predelih. prebavni trakt skoraj nikoli se ne izgubi.
Vitalne elemente delimo na makrohranila(dnevna potreba >100 mg) in elementi v sledovih(dnevne potrebe<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.
Tabela 1 (stolpec 2) prikazuje povprečje vsebino mineralov v telesu odraslega (na podlagi teže 65 kg). Povprečno dnevno Potreba odraslega po teh elementih je navedena v stolpcu 4. Pri otrocih in ženskah med nosečnostjo in dojenjem ter pri bolnikih je potreba po elementih v sledovih običajno večja.
Ker se lahko veliko elementov shrani v telesu, se odstopanje od dnevne norme pravočasno kompenzira. Kalcij v obliki apatita je shranjen v kostnem tkivu, jod kot tiroglobulin v ščitnici, železo kot feritin in hemosiderin v kostnem mozgu, vranici in jetrih. Jetra služijo kot skladišče številnih elementov v sledovih.
Presnovo mineralov nadzirajo hormoni. To velja npr. za porabo H 2 O, Ca 2+ , PO 4 3- , vezavo Fe 2+ , I - , izločanje H 2 O, Na + , Ca 2+ , PO 4 3 - .
Količina mineralov, absorbiranih iz hrane, je praviloma odvisna od presnovnih potreb telesa in v nekaterih primerih od sestave živil. Kalcij lahko obravnavamo kot primer vpliva sestave hrane. Absorpcijo Ca 2+ ionov pospešujeta mlečna in citronska kislina, medtem ko fosfatni ion, oksalatni ion in fitinska kislina zavirajo absorpcijo kalcija zaradi kompleksiranja in tvorbe slabo topnih soli (fitin).
Pomanjkanje mineralov- pojav ni tako redek: pojavlja se iz različnih razlogov, na primer zaradi enolične prehrane, motenj prebavljivosti in različnih bolezni. Pomanjkanje kalcija se lahko pojavi med nosečnostjo, pa tudi pri rahitisu ali osteoporozi. Pomanjkanje klora nastane zaradi velike izgube Cl ionov – s hudim bruhanjem.
Zaradi nezadostne vsebnosti joda v živilih sta marsikje v srednji Evropi postala pogost pojav pomanjkanje joda in golša. Pomanjkanje magnezija se lahko pojavi zaradi driske ali zaradi enolične prehrane pri alkoholizmu. Pomanjkanje elementov v sledovih v telesu se pogosto kaže s kršitvijo hematopoeze, to je anemijo.
Zadnji stolpec navaja funkcije, ki jih ti minerali opravljajo v telesu. Iz tabele je razvidno, da skoraj vsi makrohranila delujejo v telesu kot strukturne komponente in elektroliti. Signalne funkcije opravljajo jod (kot del jodotironina) in kalcij. Večina elementov v sledovih je kofaktorjev beljakovin, predvsem encimov. Količinsko v telesu prevladujejo beljakovine, ki vsebujejo železo, hemoglobin, mioglobin in citokrom, ter več kot 300 beljakovin, ki vsebujejo cink.
Tabela 1
Podobne informacije.
Prvi živi organizmi so se v vodi pojavili pred približno 3 milijardami let in do danes je voda glavno biotopilo.
Voda je tekoči medij, ki je glavna sestavina živega organizma, ki zagotavlja vitalne fizikalne in kemične procese: osmotski tlak, pH vrednost, mineralno sestavo. Voda predstavlja v povprečju 65% celotne telesne teže odrasle živali in več kot 70% novorojenčka. Več kot polovica te vode je v celicah telesa. Glede na zelo majhno molekulsko maso vode se izračuna, da je približno 99 % vseh molekul v celici molekul vode (Bohinski R., 1987).
Visoka toplotna zmogljivost vode (1 cal je potrebna za segrevanje 1 g vode za 1 °C) omogoča telesu, da absorbira znatno količino toplote brez znatnega povečanja temperature jedra. Zaradi visoke toplote izhlapevanja vode (540 cal/g) telo odvaja del toplotne energije in se izogiba pregrevanju.
Za molekule vode je značilna močna polarizacija. V molekuli vode vsak atom vodika tvori elektronski par s centralnim atomom kisika. Zato ima molekula vode dva stalna dipola, saj ji visoka elektronska gostota v bližini kisika daje negativen naboj, medtem ko je za vsak vodikov atom značilna zmanjšana elektronska gostota in nosi delni pozitivni naboj. Posledično nastanejo elektrostatične vezi med atomom kisika ene molekule vode in vodikom druge molekule, imenovane vodikove vezi. Ta struktura vode pojasnjuje njeno visoko temperaturo uparjanja in vrelišče.
Vodikove vezi so razmeroma šibke. Njihova disociacijska energija (energija pretrganja vezi) v tekoči vodi je 23 kJ/mol v primerjavi s 470 kJ za kovalentno vez O-H v molekuli vode. Življenjska doba vodikove vezi je od 1 do 20 pikosekund (1 pikosekunda = 1(G 12 s). Vendar pa vodikove vezi niso značilne le za vodo. Pojavijo se lahko tudi med atomom vodika in dušikom v drugih strukturah.
V stanju ledu vsaka molekula vode tvori največ štiri vodikove vezi, ki tvorijo kristalno mrežo. Nasprotno pa ima v tekoči vodi pri sobni temperaturi vsaka molekula vode vodikove vezi s povprečno 3-4 drugimi molekulami vode. Zaradi te kristalne strukture je led manj gost kot tekoča voda. Zato led plava na površini tekoče vode in jo ščiti pred zmrzovanjem.
Tako vodikove vezi med molekulami vode zagotavljajo vezne sile, ki ohranjajo vodo v tekoči obliki pri sobni temperaturi in pretvarjajo molekule v ledene kristale. Upoštevajte, da so za biomolekule poleg vodikovih vezi značilne tudi druge vrste nekovalentnih vezi: ionske, hidrofobne in van der Waalsove sile, ki so posamezno šibke, a skupaj močno vplivajo na strukture proteinov, nukleinskih kislin. , polisaharidi in celične membrane.
Molekule vode in njihovi produkti ionizacije (H + in OH) imajo izrazit učinek na strukture in lastnosti celičnih komponent, vključno z nukleinskimi kislinami, beljakovinami in maščobami. Vodikove vezi poleg stabilizacije strukture beljakovin in nukleinskih kislin sodelujejo pri biokemičnem izražanju genov.
Kot osnova notranjega okolja celic in tkiv voda določa njihovo kemično aktivnost, saj je edinstveno topilo za različne snovi. Voda povečuje stabilnost koloidnih sistemov, sodeluje v številnih reakcijah hidrolize in hidrogenacije v oksidacijskih procesih. Voda pride v telo s krmo in pitno vodo.
Številne presnovne reakcije v tkivih vodijo do tvorbe vode, ki jo imenujemo endogena (8-12% celotne telesne tekočine). Viri endogene vode v telesu so predvsem maščobe, ogljikovi hidrati, beljakovine. Torej oksidacija 1 g maščob, ogljikovih hidratov in beljakovin vodi do nastanka 1,07; 0,55 oziroma 0,41 g vode. Zato lahko živali v puščavi nekaj časa zdržijo brez vode (kamele tudi precej dolgo). Pes umre brez pitne vode po 10 dneh in brez hrane - po nekaj mesecih. Izguba 15-20% vode v telesu povzroči smrt živali.
Nizka viskoznost vode določa stalno prerazporeditev tekočine v organih in tkivih telesa. Voda vstopi v prebavila, nato pa se skoraj vsa ta voda absorbira nazaj v kri.
Prenos vode skozi celične membrane poteka hitro: 30-60 minut po zaužitju vode žival vzpostavi novo osmotsko ravnovesje med zunajcelično in znotrajcelično tekočino tkiv. Količina zunajcelične tekočine ima velik vpliv na krvni tlak; povečanje ali zmanjšanje volumna zunajcelične tekočine vodi do motenj krvnega obtoka.
Povečanje količine vode v tkivih (hiperhidrija) se pojavi s pozitivno vodno bilanco (presežek vode v primeru kršitve regulacije metabolizma vode in soli). Hiperhidrija povzroči kopičenje tekočine v tkivih (edem). Dehidracijo telesa opazimo s pomanjkanjem pitne vode ali s prekomerno izgubo tekočine (driska, krvavitev, povečano potenje, hiperventilacija pljuč). Izguba vode pri živalih nastane zaradi površine telesa, prebavnega sistema, dihal, urinarnega trakta, mleka pri živalih v laktaciji.
Izmenjava vode med krvjo in tkivi nastane zaradi razlike v hidrostatskem tlaku v arterijskem in venskem obtoku, pa tudi zaradi razlike v onkotskem tlaku v krvi in tkivih. Vazopresin, hormon zadnje hipofize, zadržuje vodo v telesu tako, da jo reabsorbira v ledvičnih tubulih. Aldosteron, hormon skorje nadledvične žleze, skrbi za zadrževanje natrija v tkivih, z njim pa se skladišči voda. Potreba živali po vodi je v povprečju 35-40 g na kg telesne teže na dan.
Upoštevajte, da so kemikalije v živalskem telesu v ionizirani obliki, v obliki ionov. Ioni se glede na predznak naboja nanašajo na anione (negativno nabit ion) ali katione (pozitivno nabit ion). Elementi, ki disociirajo v vodi in tvorijo anione in katione, so razvrščeni kot elektroliti. Soli alkalijskih kovin (NaCl, KC1, NaHC0 3), soli organskih kislin (na primer natrijev laktat) pri raztapljanju v vodi popolnoma disociirajo in so elektroliti. Sladkorji in alkoholi, ki so zlahka topni v vodi, v vodi ne disociirajo in ne nosijo naboja, zato se štejejo za neelektrolite. Vsota anionov in kationov v telesnih tkivih je na splošno enaka.
Ioni disociirajočih snovi, ki imajo naboj, so usmerjeni okoli vodnih dipolov. Vodni dipoli obdajajo katione s svojimi negativnimi naboji, medtem ko so anioni obdani s pozitivnimi naboji vode. V tem primeru pride do pojava elektrostatične hidracije. Zaradi hidracije je ta del vode v tkivih v vezanem stanju. Drugi del vode je povezan z različnimi celičnimi organeli, ki tvorijo tako imenovano nepremično vodo.
Telesna tkiva vključujejo 20 obveznih naravnih kemičnih elementov. Ogljik, kisik, vodik, dušik, žveplo so nepogrešljive sestavine biomolekul, med katerimi po masi prevladuje kisik.
Kemični elementi v telesu tvorijo soli (minerale) in so del biološko aktivnih molekul. Biomolekule imajo nizko molekulsko maso (30-1500) ali pa so makromolekule (proteini, nukleinske kisline, glikogen) z molekulsko maso na milijone enot. Posamezni kemični elementi (Na, K, Ca, S, P, C1) predstavljajo v tkivih okoli 10 - 2 % ali več (makroelementi), drugi (Fe, Co, Cu, Zn, J, Se, Ni, Mo) , na primer, so prisotni v veliko manjših količinah - 10 "3 -10 ~ 6% (elementi v sledovih). V telesu živali minerali predstavljajo 1-3% celotne telesne teže in so zelo neenakomerno razporejeni. V nekaterih organih je lahko vsebnost elementov v sledovih pomembna, na primer jod v ščitnici.
Ko se minerali v večji meri absorbirajo v tankem črevesu, preidejo v jetra, kjer se nekateri odložijo, drugi pa se razporedijo po različnih telesnih organih in tkivih. Minerali se izločajo iz telesa predvsem s sestavo urina in blata.
Izmenjava ionov med celicami in medcelično tekočino poteka tako na podlagi pasivnega kot aktivnega transporta skozi polprepustne membrane. Nastali osmotski tlak povzroča turgor celic, ohranja elastičnost tkiv in obliko organov. Aktivni transport ionov ali njihovo premikanje v okolje z nižjo koncentracijo (proti osmotskemu gradientu) zahteva porabo energije molekul ATP. Aktivni transport ionov je značilen za ione Na +, Ca 2 ~ in ga spremlja povečanje oksidativnih procesov, ki ustvarjajo ATP.
Vloga mineralov je vzdrževanje določenega osmotskega tlaka krvne plazme, kislinsko-bazičnega ravnovesja, prepustnosti različnih membran, uravnavanje aktivnosti encimov, ohranjanje biomolekularnih struktur, vključno s proteini in nukleinskimi kislinami, pri vzdrževanju motoričnih in sekretornih funkcij živčnega sistema. prebavni trakt. Zato se za številne kršitve funkcij prebavnega trakta živali kot terapevtska sredstva priporočajo različne sestave mineralnih soli.
Pomembni sta tako absolutna količina kot pravilno razmerje v tkivih med določenimi kemičnimi elementi. Zlasti optimalno razmerje v tkivih Na:K:Cl je običajno 100:1:1,5. Izrazita značilnost je "asimetrija" v porazdelitvi solnih ionov med celico in zunajceličnim okoljem telesnih tkiv.
