Водно–солевой обмен

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Водно-солевой обмен



1 Водный обмен

Общее содержание воды в организме взрослого человека составляет 60 - 65% (около 40 л). Наиболее гидратированы головной мозг, почки. Жировая, костная ткань, наоборот, содержат небольшое количество воды.

Вода в организме распределена в разных отделах (компартментах, бассейнах): в клетках, в межклеточном пространстве, внутри сосудов.

Особенностью химического состава внутриклеточной жидкости является высокое содержание калия и белков. Внеклеточная жидкость содержит более высокие концентрации натрия. Значения рН внеклеточной и внутриклеточной жидкости не различаются. В функциональном отношении принято выделять свободную и связанную воду. Связанная вода - та её часть, которая входит в состав гидратных оболочек биополимеров. Количество связанной воды характеризует интенсивность обменных процессов.

Биологическая роль воды в организме.

· Транспортная функция, которую вода выполняет как универсальный растворитель

· Определяет диссоциацию солей, будучи диэлектриком

· Участие в различных химических реакциях: гидратация, гидролиз, окислительно - востановительные реакции (например, в - окисление жирных кислот).



Обмен воды

Общий объём обмениваемой жидкости для взрослого человека равен 2-2,5 литра в сутки. Для взрослого человека характерен водный баланс, т.е. поступление жидкости равно её выведению.

Вода поступает в организм в виде жидких напитков (около 50% потребляемой жидкости), в составе твёрдых продуктов. 500 мл составляет эндогенная вода, образующаяся в результате окислительных процессов в тканях,

Выведение воды из организма происходит через почки (1,5 л - диурез), путём испарения с поверхности кожи, лёгких (около 1 л), через кишечник (около 100 мл).

Факторы движения воды в организме.

Вода в организме постоянно перераспределяется между различными отсеками. Движение воды в организме осуществляется при участии ряда факторов, к которым относятся:

· осмотическое давление, создаваемое различной концентрацией солей (вода движется в сторону более высокой концентрации соли),

· онкотическое давление, создаваемое перепадом концентрации белков (вода движется в сторону более высокой концентрации белка)

· гидростатическое давление, создаваемое работой сердца

Обмен воды тесно связан с обменом Na и К.

2. Обмен натрия и калия

Общее содержание натрия в организме составляет 100 г. При этом 50% приходится на внеклеточный натрий, 45% - на натрий, содержащийся в костях, 5% - на внутриклеточный натрий. Содержание натрия в плазме крови равно 130-150 ммоль/л, в клетках крови - 4-10 ммоль/л. Потребность в натрии для взрослого человека составляет около 4-6 г./ сутки.

Общее содержание калия в организме взрослого составляет 160 г. 90% этого количества содержится внутриклеточно, 10% распределяется во внеклеточном пространстве. В плазме крови содержится 4 - 5 ммоль/л, внутри клеток - 110 ммоль/л. Суточная потребность в калии для взрослого человекасоставляет 2-4 г.

Биологическая роль натрия и калия:

· определяют осмотическое давление

· определяют распределение воды

· создают артериальное давление

· участвуют (Na) во всасывании аминокислот, моносахаров

· калий необходим для биосинтетических процессов.

Всасывания натрия и калия происходит в желудке и в кишечнике. Натрий может незначительно депонироваться в печени. Из организма натрий и калий выводятся в основном через почки, в меньшей степени через потовые железы и через кишечник.

В перераспределении натрия и калия между клетками и внеклеточной жидкостью участвует натрий - калиевая АТФ-аза - мембранный фермент, который за счёт энергии АТФ перемещает ионы натрия и калия против градиента концентрации. Создаваемый перепад концентрации натрия и калия обеспечивает процесс возбуждения ткани.

Регуляция водно-солевого обмена

Регуляция обмена воды и солей осуществляется при участии центральной нервной системы, вегетативной нервной системы и эндокринной системы.

В центральной нервной системе при уменьшении количества жидкости в организме формируется чувство жажды. Возбуждение питьевого центра, находящегося в гипоталамусе, приводит к потреблению воды и восстановлению её количества в организме.

Вегетативная нервная система участвует в регуляции водного обмена путём регуляции процесса потоотделения.

К гормонам, участвующим в регуляции водно-солевого обмена, относятся антидиуретический гормон, минералокортикоиды, натрийуретический гормон.

Антидиуретический гормон синтезируется в гипоталамусе, перемещается в заднюю долю гипофиза, откуда выделяется в кровь. Данный гормон задерживает воду в организме путём усиления обратной реабсорбции воды в почках, за счёт активации синтеза в них белка аквапорина.

Альдостерон способствует задержке натрия в организме и потере ионов калия через почки. Считается, что данный гормон способствует синтезу белков натриевых каналов, определяющих обратную реабсорбцию натрия. Он также активирует цикл Кребса и синтез АТФ, необходимого для процессов реабсорбции натрия. Альдостерон активирует синтез белков - транспортёров калия, что сопровождается повышенным выведением калия из организма.

Функция и антидиуретического гормона и альдостерона тесно взаимосвязана с ренин - ангиотензиновой системой крови.

Ренин-ангиотензивная система крови.

При уменьшении кровотока через почки при обезвоживании организма в почках вырабатывается протеолитический фермент ренин, который переводит ангиотензиноген (б₂-глобулин) в ангиотензин I - пептид, состоящий из 10 аминокислот. Ангиотензин I под действием ангиотезинпревращающего фермента (АПФ) подвергается дальнейшему протеолизу и переходит в ангиотензин II, включающий 8 аминокислот, Ангиотензин II суживает сосуды, стимулирует выработку антидиуретического гормона и альдостерона, которые и увеличивают объем жидкости в организме.



калий белок химический внутриклеточный

Натрийуретический пептид вырабатывается в предсердиях в ответ на увеличение объёма воды в организме и на растяжения предсердий. Он состоит из 28 аминокислот, представляет собой циклический пептид с дисульфидными мостиками. Натрийуретический пептид способствует выведению натрия и воды из организма.

Нарушение водно-солевого обмена

К нарушениям водно-солевого обмена относятся обезвоживание, гипергидратация, отклонения концентрации натрия и калия в плазме крови.

Обезвоживание (дегидратация) сопровождается тяжёлыми нарушениями функции центральной нервной системы. Причинами обезвоживания организм могут являться:

· водный голод,

· расстройства функции кишечника (диарея),

· увеличение потери через лёгкие (одышка, гипертермия),

· усиленное потоотделение,

· сахарный и несахарный диабет.

Гипергидратация - увеличение количества воды в организме может наблюдаться при ряде патологических состояний:

· повышенное поступление жидкости в организм,

· почечная недостаточность,

· нарушение кровообращения,

· заболевания печени

Местным проявлением накопления жидкости в организме являются отёки.

«Голодные» отёки наблюдаются вследствие гипопротеинемии при белковом голодании, заболеваниях печени. «Сердечные» отёки возникают при нарушении гидростатического давления при заболеваниях сердца. «Почечные» отёки развиваются при изменении осмотического и онкотического давления плазмы крови при болезнях почек

Гипонатриемия, гипокалиемия проявляются нарушением возбудимости, поражением нервной системы, нарушением ритма сердца. Эти состояния могут возникать при различных патологических состояниях:

· нарушение функции почек

· многократная рвота

· диарея

· нарушение выработки альдостерона, натрийуретического гормона.

Роль почек в водно-солевом обмене

В почках происходит фильтрация, реабсорбции, секреция натрия, калия. На почки оказывает регулирующее влияние альдостерон, антидиуретический гормон. В почках вырабатывается ренин - пусковой фермент ренин - ангиотензиновой системы. Почки осуществляют выделение протонов, и тем самым регулирует рН.

Особенности водного обмена у детей

У детей повышено общее содержание воды, которое у новорожденных достигает 75%. В детском возрасте отмечается иное распределение воды в организме: снижено количество внутриклеточной воды до 30%, что обусловлено пониженным содержанием внутриклеточных белков. В то же время повышено содержание внеклеточной воды до 45%, что связано более высоким содержанием гидрофильных гликозаминогликанов в межклеточном веществе соединительной ткани.

Водный обмен в детском организме протекает более интенсивно. Потребность в воде у детей в 2-3 раза выше, чем у взрослых. Для детей характерно выделение в составе пищеварительных соков большого количества воды, которая быстро подвергается обратному всасыванию. У детей раннего возраста иное соотношение потерь воды из организма: больше доля воды, выделяемой через лёгкие и кожу. Для детей характерна задержка воды в организме (положительный водный баланс)

В детском возрасте наблюдается неустойчивая регуляция водного обмена, не сформировано чувство жажды, вследствие чего выражена склонность к обезвоживанию.

В течение первых лет жизни преобладает выведение калия над выведением натрия.

3. Кальций - фосфорный обмен

Общее содержание кальция составляет 2% от массы тела (около 1,5 кг). 99% его сосредоточено в костях, 1% составляет внеклеточный кальций. Содержание кальция в плазме крови равняется 2,3-2,8 ммоль/л, 50% этого количества приходится на ионизированный кальций и 50% - на белковосвязанный кальций.

Функции кальция:

· пластический материал

· участвует в мышечном сокращении

· участвует в свёртывании крови

· регулятор активности многих ферментов (играет роль вторичного посредника)

Суточная потребность в кальции для взрослого человека составляет 1,5 г. Всасывание кальция в желудочно - кишечном тракте лимитировано. Всасывается примерно 50% кальция пищевых продуктов при участии кальцийсвязывающего белка. Будучи внеклеточных катионом, кальций поступает в клетки через кальциевые каналы, депонируется в клетках в саркоплазматическом ретикулуме и митохондриях.

Общее содержание фосфора в организме составляет 1% от массы тела (около 700 г.). 90% фосфора содержится в костях, 10% приходится на внутриклеточный фосфор. В плазме крови содержание фосфора равно 1-2 ммоль/л

Функции фосфора:

· пластическая функция

· входит в состав макроэргов (АТФ)

· компонент нуклеиновых кислот, липопротеидов, нуклеотидов, солей

· входит в состав фосфатного буфера

· регулятор активности многих ферментов (фосфорилирование - дефосфорилирование ферментов)

Суточная потребность в фосфоре для взрослого человека составляет около 1,5 г. В желудочно-кишечном тракте фосфор всасывается при участии щелочной фосфатазы.

Кальций и фосфор выводятся из организма в основном через почки, незначительное количество теряется через кишечник.

Регуляция кальций - фосфорного обмена.

В регуляции обмена кальция и фосфора участвуют паратгормон, кальцитонин, витамин Д.

Паратгормон повышает уровень кальция в крови и одновременно снижет уровень фосфора. Повышение содержания кальция связано с активацией фосфатазы, коллагеназы остеокластов, в результате чего при обновлении костной ткани происходит «вымывание» кальция в кровь. Кроме того паратгормон активирует всасывание кальция в желудочно - кишечном тракте при участии кальцийсвязывающего белка и уменьшает выведение кальция через почки. Фосфаты под действием паратгоромна, наоборот, усиленно выводятся через почки.

Кальцитонин снижает уровень кальция и фосфора в крови. Кальцитонин уменьшает активность остеокластов и, тем самым, снижает выделение кальция из костной ткани.

4. Витамин D, холекальциферол, антирахитический витамин

Витамин D относится к жирорастворимым витаминам. Суточная потребность в витамине составляет 25 мкг. Витамин D под действием УФ - лучей синтезируется в коже из его предшественника 7-дегидрохолестерина, который в комплексе с белком поступает в печень. В печени при участии микросомальной системы оксигеназ происходит окисление в 25 положении с образованием 25 - гидрокисихолекальциферола. Этот предшественник витамина при участии специфического транспортного белка переносится в почки, где подвергается второй реакции гидроксилирования в первом положении с образованием активной формы витамина D₃ - 1,25 - дигидрохолекальциферола (или кальцитриола)_. Реакция гидроксилирования в почках активируется паратгормоном при снижении уровня кальция в крови. При достаточном содержании кальция в организме в почках образуется неактивный метаболит 24,25 (ОН). В реакциях гидроксилирования принимает участие витамин С.

1,25 (ОН)₂ D₃ действует аналогично стероидным гормонам. Проникая в клетки - мишени, он взаимодействует с рецепторами, которые мигрируют в ядро клетки. В энтероцитах этот гормон - рецепторный комплекс стимулирует транскрипцию иРНК, отвечающую за синтез белка - переносчика кальция. В кишечнике усиливается всасывание кальция при участии кальцийсвязывающего белка и Са²⁺ - АТФ-азы. В костной ткани витамин D₃ стимулирует процесс деминерализации. В почках активация витамином D₃ кальциевой АТФ-азы сопровождается увеличением реабсорбции ионов кальция и фосфатов. Кальцитриол участвует в регуляции процессов роста и дифференцировки клеток костного мозга. Он обладает антиоксидантным и противоопухолевым действием.

Гиповитаминоз приводит к заболеванию рахитом.

Гипервитаминоз приводит к выраженной деминерализации костей, кальцификацией мягких тканей.

Нарушение кальций - фосфорного обмена

Рахит проявляется нарушением минерализации костной ткани. Заболевание может быть следствием гиповитаминоза D_3., отсутствием солнечных лучей, недостаточной чувствительностью организма к витамину. Биохимическими симптомами рахита являются снижение уровня кальция и фосфора в крови и снижение активности щелочной фосфатазы. У детей рахит проявляется нарушением остегенеза, деформаций костей, гипотонией мышц, повышенной нервно-мышечной возбудимостью. У взрослых гиповитаминоз приводит к кариесу и остеомаляции, у пожилых людей - к остеопорозу.

У новорожденных может развиваться транзиторная гипокальциемия, поскольку прекращается поступления кальция из организма матери и наблюдается гипопаратиреоз.

Гипокальцемия, гипофосфатемия могут встречаться при нарушении выработки паратгормона, кальцитонина, нарушении функции желудочно - кишечного тракта (рвота, диарея), почек, при механической желтухе, в период заживления переломов.

5. Обмен железа

Общее содержание железа в организме взрослого человека составляет 5 г. Железо распределяется в основном внутриклеточно, где преобладает гемовое железо: гемоглобин, миоглобин, цитохромы. Внеклеточное железо представлено белком трансферрином. В плазме крови содержание железа равно 16-19 мкмоль/л, в эритроцитах - 19 ммоль/л. Обмен железа у взрослых людей составляет 20-25 мг/сутки. Основная часть этого количества (90%) составляет эндогенное железо, освобождающееся при распаде эритроцитов, 10% - экзогенное железо, поступающее в составе пищевых продуктов.

Биологические функции железа:

· обязательный компонент окислительно - восстановительных процессов в организме

· транспорт кислорода (в составе гемоглобина)

· депонирование кислорода (в составе миоглобина)

· антиоксидантная функция (в составе каталазы и пероксидаз)

· стимулирует иммунные реакции в организме

Всасывание железа происходит в кишечнике и является лимитированным процессом. Считается, что всасывается 1/10 часть железа пищевых продуктов. В пищевых продуктах содержится окисленное 3-х валентное железо, которое в кислой среде желудка переходит в Fе²⁺. Всасывание железа происходит в несколько этапов: поступление в энтероциты при участии муцина слизистой оболочки, внутриклеточный транспорт ферментами энтероцитов, переход железа в плазму крови. Во всасывании железа участвует белок апоферритин, который связывает железо и остаётся в слизистой кишечника, создавая депо железа. Эта стадия обмена железа является регуляторной: синтез апоферритина уменьшается при недостатке железа в организме.

Всосавшееся железо транспортируется в составе белка трансферрина, где окисляется церулоплазмином до Fе³⁺, в результате чего возрастает растворимость железа. Трансферрин взаимодействует с тканевыми рецепторами, количество которых очень вариабельно. Этот этап обмена также является регуляторным.

Железо может депонироваться в форме ферритина и гемосидерина. Ферритин печени - водорастворимый белок, содержащий до 20% Fе²⁺ в виде фосфата или гидроксида. Гемосидерин - нерастворимый белок, содержит до 30% Fе³⁺, включает в свой состав полисахариды, нуклеотиды, липиды.

Выведение железа из организма происходит в составе слущивающегося эпителия кожи, кишечника. Незначительное количество железа теряется через почки с жёлчью и слюной.

К наиболее часто встречающейся патологии обмена железа отностся железодефицитная анемия. Однако возможно и перенасыщение организма железом с накоплением гемосидерина и развитием гемохроматоза.



Литература

1. Баркер Р.: Наглядная неврология. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005

2. И.П. Ашмарин, Е.П. Каразеева, М.А. Карабасова и др.: Патологическая физиология и биохимия. - М.: Экзамен, 2005

3. Кветная Т.В.: Мелатонин - нейроиммуноэндокринный маркер возрастной патологии. - СПб.: ДЕАН, 2005

4. Павлов А.Н.: Экология: рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. - М.: Высшая школа, 2005

5. Печерский А.В.: Частичный возрастной андрогенный дефицит. - СПб.: СПбМАПО, 2005

6. Под ред. Ю.А. Ершова; Рец. Н.Е. Кузьменко: Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. - М.: Высшая школа, 2005

7. Т.Л. Алейникова и др.; Под ред. Е.С. Северина; Рец.: Д.М. Никулина, З.И. Микашенович, Л.М. Пустовалова: Биохимия. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2005

8. Тюкавкина Н.А.: Биоорганическая химия. - М.: Дрофа, 2005

9. Жижин Г.В.: Саморегулируемые волны химических реакций и биологических популяций. - СПб.: Наука, 2004

10. Иванов В.П.: Белки клеточных мембран и сосудистые дистонии у человека. - Курск: КГМУ КМИ, 2004

11. Ин-т физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН; Отв. ред. В.В. Кузнецов: Андрей Львович Курсанов: Жизнь и творчество. - М.: Наука, 2004

12. Комов В.П.: Биохимия. - М.: Дрофа, 2004

13. Комов В.П.: Биохимия. - М.: Дрофа, 2004

Размещено на Allbest.ru

...