Значение неорганических веществ в организме, стадии минерального обмена

Очень большое значение имеет вода для жизни клетки. Обмен воды в организме многоклеточного существа рассмотрим на примере человека.

ОБМЕН ВОДЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА:

• Поступление воды из внешней среды.

• Вода в кишечнике.

• Вода в крови и лимфе.

• Вода в клетках организма.

Некоторые функции воды:

1. Входит в состав внутриклеточной среды, участвует в образовании клеточных структур.

2. Участвует в выведении из клетки вредных и отработанных веществ.

3. Растворяет органические и неорганические соединения.

4. Обеспечивает транспорт веществ и взаимосвязь между органоидами клетки.

5. Участвует в терморегуляции.

6. Участвует в химических превращениях.

• Выведение воды из организма.

Осуществляется с участием кровеносной системы.

1. Через систему органов выделения (в составе мочи).

2. Через кожу в составе пота.

3. Через легкие (в составе выдыхаемого воздуха).

Кроме воды, в числе неорганических веществ, входящих в состав клетки, нужно назвать соли, представляющие собой ионные соединения. Клетка избирательно поглощает необходимые ей ионы из окружающей среды. Это приводит к тому, что концентрация ионов на внешней поверхности клетки отличается от их концентрации на внутренней поверхности.

Очевидно, что минеральные соли должны поступать в клетки организма из внешней среды и использоваться в них для обеспечения процессов жизнедеятельности. Избыток солей вместе с водой должен выводится из организма во внешнюю среду. Перечисленные процессы составляют сущность обмена минеральных солей в организме.

ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА:

• Мине

ральные соли в составе пищи.

• Поступают в кишечник.

• Всасываются в кровь (в растворенном виде).

• Поступают в различные органы, ткани, клетки.

Некоторые функции минеральных солей:

1. Регулируют обмен веществ, обеспечивают постоянство химического состава внутриклеточной среды.

2. Необходимы для синтеза гормонов (ионы цинка).

3. Входят в состав костной ткани (ионы кальция).

4. Обеспечивают процесс свертывания крови (ионы кальция).

5. Отвечают за проведение нервного импульса (ионы натрия, калия).

• Выведение минеральных солей из организма.

Осуществляется с участием кровеносной системы.

1. Через систему органов выделения.

2. Через пищеварительную систему.

3. Через систему покровных тканей.

Такова роль некоторых неорганических соединений в клетке и организме.

Минеральный обмен - совокупность процессов всасывания, усвоения, превращения и выведения веществ, находящихся в организме преимущественно в виде неорганических (минеральных) соединений. Функционально эти вещества в организме связаны с белками, углеводами, липидами, в том числе липидами биологических мембран и так далее. Минеральные вещества играют определяющую роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления клеточных и внеклеточных жидкостей, определяют состояние водно-солевого обмена, свёртывающей системы крови, участвуют в мышечном сокращении, многочисленных ферментативных реакциях так далее. Нарушения минерального обмена приводят к развитию тяжёлых патологических состояний - остеопорозу, остеомаляции, фосфат-диабету, рахиту, повышению нервно-мышечной возбудимости и так далее. Концентрация многих минеральных веществ в крови и моче является существенным диагностическим признаком ряда заболеваний.

Основную часть минеральных веществ в организме составляют хлориды, фосфаты и карбонаты калия, кальция, натрия, магния; существенную роль в минеральном обмене играют хлор и фосфор (Фосфорный обмен), а также микроэлементы. В водных средах организма минеральные соединения находятся в частично или полностью ионизированном состоянии, однако в организме присутствуют и нерастворимые минеральные вещества (например, минеральные компоненты костной, хрящевой и соединительной тканей, в которых сосредоточено около 99% всего кальция, 87% фосфора и 50% магния).

Всасываясь в желудочно-кишечном тракте, минеральные вещества попадают в кровь. Многие из них соединяются там с так называемыми транспортными белками (например, трансферринами, церулоплазмином, альбуминами и так далее) и в виде таких комплексов переносятся к местам активного обмена или депонирования. Из организма растворимые в воде минеральные вещества выводятся большей частью с мочой и потом, нерастворимые - с калом.

Функции каждого минерального вещества или группы минеральных веществ в организме специфичны, что обусловливает многообразие механизмов регуляции минерального обмена. Водно-солевой обмен, тесно связанный с обменом натрия, хлора и калия, регулируется гормонами минераглюкортикоидами (Кортикостероиды), вазопрессином, ренин-ангиотензинной системой и альдостероном (Гиперальдостеронизм). Фосфорно-кальциевый обмен регулируется паратгормоном (Паращитовидные железы), витамином D (см. Витамины) и кальцитонином (Щитовидная железа). Паратгормон и витамин D способствуют повышению концентрации ионов Са2+в крови и тканях. Так, паратгормон стимулирует резорбцию костной ткани с выходом освободившихся ионов Са2+ в кровь. В почках под его действием повышается обратное всасывание (реабсорбция) ионов Са2+, а реабсорбция фосфора понижается, таким образом под влиянием паратгормона выведение кальция с мочой уменьшается, а фосфора - увеличивается. В тонкой кишке под влиянием паратгормона усиливается всасывание кальция, поступающего с пищей. Скорость секреции и выброс в кровь паратгормона в свою очередь регулируются концентрацией ионов Са2+ в крови по принципу обратной связи. Витамин D участвует в регуляции переноса кальция и фосфора через клеточную мембрану эпителиальных клеток слизистой оболочки тонкой кишки в процессе их всасывания, а также в использовании кальция, поступившего в кровь в результате рассасывания предобразованной костной ткани. Витамин D регулирует также обратное всасывание фосфора и кальция в почечных канальцах.

Действие кальцитонина противоположно действию паратгормона и витамина D: он вызывает снижение содержания в крови кальция и фосфора. Секреция самого кальцитонина также регулируется концентрацией кальция в крови по принципу обратной связи. С мочой за сутки выводится от 100 до 300 мг кальция. Регуляция обмена других минеральных веществ изучена в меньшей степени.

В норме общая концентрация кальция в крови составляет 2,3-2,75 ммоль/л (9- 11 мг/100 мл), а концентрация ионизированного кальция равна в среднем 1,33 ммоль/л.

Содержание магния в сыворотке крови в норме составляет 0,7-1,2 ммоль/л; в эритроцитах оно равно 3,4-5,8 мг/100 мл эритроцитной массы. В суточном количестве мочи содержится магния (в миллиграммах): у детей грудного возраста - 20-40, у детей 1-5 лет - 40-60, у взрослых - 100-300. Повышение содержания магния в крови отмечают при уремии, гипотиреозе, метаболическом ацидозе, гипертонической болезни, артритах, рахите; снижение концентрации магния в крови наблюдается при закупорке желчевыводящих путей, тиреотоксикозе, гиперальдостеронизме. Её отмечают при хроническом алкоголизме, а также при нарушении процессов всасывания магния в кишечнике при панкреатите.

Одним из важнейших элементов, определяющих состояние минерального обмена, является калий - "антипод" натрия, основной внутриклеточный катион и потенциалообразующий ион биологических мембран. В норме содержание калия в сыворотке крови равно 3,4-5,3 ммоль/л, в эритроцитах - 77-96 ммоль/л эритроцитной массы. Концентрация калия в моче составляет 80-100 ммоль/л (2-4 г в суточном количестве). Повышение концентрации калия в крови является важным диагностическим признаком ацидоза, печёночной недостаточности, массивного гемолиза эритроцитов, аддисоновой болезни, гипокортицизма, шока. Снижение концентрации калия в крови отмечают при гиперальдостеронизме, поражениях почечных канальцев, обезвоживании организма, голодании, а также при бесконтрольном приёме мочегонных средств и так далее. Резкое возрастание выведения калия с мочой наблюдают при неправильно проводимой гипотензивной терапии.

Содержание хлора в сыворотке крови в норме составляет 97-108 ммоль/л, с мочой за сутки выводится от 150 до 2500 ммоль хлора; во внеклеточных жидкостях содержится в среднем 144 ммоль/л ионов С1-, а в мышечных клетках 2 ммоль/л. Повышенное содержание хлора в сыворотке крови может свидетельствовать об избыточном потреблении поваренной соли, а также быть существенным диагностическим признаком острого гломерулонефрита, непроходимости мочевых путей, хронической недостаточности кровообращения, гипоталамо-гипофизарной недостаточности и так далее. Возрастание выведения хлора с мочой отмечают при массивном схождении отеков, рассасывании транссудата, гиперпаратиреозе, в начальных стадиях острого гломерулонефрита. Уменьшение концентрации хлора в крови свидетельствует о метаболическом алкалозе, обезвоживании организма, его отмечают при полиурии, усиленном потоотделении, бессолевой диете.

Ионы хлора не только участвуют в регуляции водно-солевого обмена и поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме, но и играют важную роль в процессе переноса ионов через биологические мембраны, образовании биоэлектрических потенциалов.

У детей в отличие от взрослых поступление в организм минеральных веществ и их выведение из организма не уравновешены между собой. Растущие ткани и формирующийся скелет ребёнка поглощают поступающие в организм минеральные вещества с высокой интенсивностью. Однако ионный состав плазмы крови и внеклеточной жидкости остается у ребенка постоянным во все возрастные периоды, за исключением периода новорождённости и раннего возраста.

8) Химический состав плазмы крови, нормальное содержание составных частей

Плазма крови (от греч. πλάσμα — нечто сформированное, образованное) — жидкая часть крови, которая содержит воду и взвешенные в ней вещества — белки и другие соединения. Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген. Около 85 % плазмы составляет вода. Неорганические вещества составляют около 2-3 %; это катионы (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) и анионы (HCO3-, Cl-, PO43-, SO42-). Органические вещества (около 9 %) в составе крови подразделяются на азотсодержащие (белки, аминокислоты, мочевина, креатинин, аммиак, продукты обмена пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов) и безазотистые (глюкоза, жирные кислоты, пируват, лактат, фосфолипиды, триацилглицеролы, холестерин). Также в плазме крови содержатся газы (кислород, углекислый газ) и биологически активные вещества (гормоны, витамины, ферменты, медиаторы). Гистологически плазма является межклеточным веществом жидкой соединительной ткани (крови).

В состав плазмы крови входят вода (90 – 92%) и сухой остаток (8 – 10%). Сухой остаток состоит из органических и неорганических веществ. К органическим веществам плазмы крови относятся белки, которые составляют 7 – 8%. Белки представлены альбуминами (4,5%), глобулинами (2 – 3,5%) и фибриногеном (0,2 – 0,4%).

Белки плазмы крови выполняют разнообразные функции: 1) коллоидно-осмотический и водный гомеостаз; 2) обеспечение агрегатного состояния крови; 3) кислотно-основной гомеостаз; 4) иммунный гомеостаз; 5) транспортная функция; б) питательная функция; 7) участие в свертывании крови.

Альбумины составляют около 60% всех белков плазмы. Благодаря относительно небольшой молекулярной массе (70000) и высокой концентрации альбумины создают 80% онкотического давления. Альбумины осуществляют питательную функцию, являются резервом аминокислот для синтеза белков. Их транспортная функция заключается в переносе холестерина, жирных кислот, билирубина, солей желчных кислот, солей тяжелых металлов, лекарственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов) . Альбумины синтезируются в печени.

Глобулины подразделяются на несколько фракций: a -, b - и g -глобулины.

a -Глобулины включают гликопротеины, т. е. белки, простетической группой которых являются углеводы. Около 60% всей глюкозы плазмы циркулирует в составе гликопротеинов. Эта группа белков транспортирует гормоны, витамины, микроэлементы, липиды. К a -глобулинам относятся эритропоэтин, плазминоген, протромбин.

b -Глобулины участвуют в транспорте фосфолипидов, холестерина, стероидных гормонов, катионов металлов. К этой фракции относится белок трансферрин, обеспечивающий транспорт железа, а также многие факторы свертывания крови.

g -Глобулины включают в себя различные антитела или иммуноглобулины 5 классов: Jg A, Jg G, Jg М, Jg D и Jg Е, защищающие организм от вирусов и бактерий. К g -глобулинам относятся также a и b – агглютинины крови, определяющие ее групповую принадлежность.

Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах.

Фцбриноген – первый фактор свертывания крови. Под воздействием тромбина переходит в нерастворимую форму – фибрин, обеспечивая образование сгустка крови. Фибриноген образуется в печени.

Белки и липопротеиды способны связывать поступающие в кровь лекарственные вещества. В связанном состоянии лекарства неактивны и образуют как бы депо. При уменьшении концентрации лекарственного препарата в сыворотке он отщепляется от белков и становится активным. Это надо иметь в виду, когда на фоне введения одних лекарственных веществ назначаются другие фармакологические средства. Введенные новые лекарственные вещества могут вытеснить из связанного состояния с белками ранее принятые лекарства, что приведет к повышению концентрации их активной формы.

К органическим веществам плазмы крови относятся также небелковые азотсодержащие соединения (аминокислоты, полипептиды, мочевина, мочевая кислота, креатинин, аммиак) . Общее количество небелкового азота в плазме, так называемого остаточного азота, составляет 11 – 15 ммоль/л (30 – 40 мг%). Содержание остаточного азота в крови резко возрастает при нарушении функции почек.

В плазме крови содержатся также безазотистые органические вещества: глюкоза 4,4 – 6,6 ммоль/л (80 – 120 мг%), нейтральные жиры, липиды, ферменты, расщепляющие гликоген, жиры и белки, проферменты и ферменты, участвующие в процессах свертывания крови и фибринолиза. Неорганические вещества плазмы крови составляют 0,9 – 1%. К этим веществам относятся в основном катионы Nа+, Са2+, К+, Mg2+ и анионы Сl-, НРО42-, НСО3-. Содержание катионов является более жесткой величиной, чем содержание анионов. Ионы обеспечивают нормальную функцию всех клеток организма, в том числе клеток возбудимых тканей, обусловливают осмотическое давление, регулируют рН.

В плазме постоянно присутствуют все витамины, микроэлементы, промежуточные продукты метаболизма (молочная и пировиноградная кислоты).

Плазма крови является раствором белков, электролитов,

моносахаридов, азотсодержащих соединений, липидов. При свертывании крови часть бел-

ков, отвечающих за этот процесс, теряет растворимость и вместе с форменными элементами

образует сгусток. Жидкая часть крови, лишенная свертывающих белков, называется сыво-

ротка.

Плазма крови состоит из

 воды (около 90% массы),

 низко молекулярных соединений органического и неорганического происхождения — солей или электролитов,

 углеводов,

 липидов,

 органических кислот и оснований,

 промежуточных продуктов обмена как содержащих азот, так и неазотистого происхождения,

 витаминов (около 2% массы),

 белков, на долю которых приходится до 8% массы плазмы.

Плазма крови человека в норме содержит более 100 видов белков. Примерно 90% всего

белка крови составляют альбумины, иммуноглобулины, липопротеины, фибриноген,

трансферрин; другие белки присутствуют в плазме в небольших количествах.

Из 9–10% сухого остатка плазмы крови на долю белков приходится

6,5–8,5%. Используя метод высаливания нейтральными солями, белки

плазмы крови можно разделить на три группы: альбумины, глобулины

и фибриноген. Нормальное содержание альбуминов в плазме крови состав-

ляет 40–50 г/л, глобулинов – 20–30 г/л, фибриногена – 2,4 г/л. Плазма кро-

ви, лишенная фибриногена, называется сывороткой.

Липопротеины плазмы крови

Липопротеины – это высокомолекулярные водорастворимые частицы, пред-

ставляющие собой комплекс белков и липидов. В этом комплексе белки

вместе с полярными липидами формируют поверхностный гидрофильный

слой, окружающий и защищающий внутреннюю гидрофобную липидную

сферу от водной среды и обеспечивающий транспорт липидов в кровяном

русле и их доставку в органы и ткани.

Ферменты, которые обнаруживаются в норме в плазме или сыворотке

крови, условно можно разделить на 3 группы: секреторные, индикаторные

и экскреторные.

Состав

• Белки — около 7,2 % (в плазме):

• сывороточный альбумин 4 %,

• сывороточный глобулин 2,8 %,

• фибриноген 0,4 %;

• Минеральные соли — 0,9—0,95 %;

• Глюкоза — 3,6—5,55 ммоль/л (венозная плазма натощак, IDF, 2011).

• Содержание гемоглобина:

• у мужчин 7,7— 8,1 ммоль/л 78—82 ед. по Сали,

• у женщин 7,0—7,4 ммоль/л 70—75 ед. по Сали;

• Число эритроцитов в 1 мм³ крови:

• у мужчин — 4 500 000—5 000 000,

• у женщин — 4 000 000—4 500 000;

• Число тромбоцитов в крови в 1 мм³ — около 300 000;

• Число лейкоцитов в крови в 1 мм³ — около 4000—9000;

• сегментоядерные 50—70 %,

• лимфоциты 20—40 %,

• моноциты 2—10 %,

• палочкоядерные 1—5 %,

• эозинофилы 2—4 %,

• базофилы 0—1 %,

• метамиелоциты 0—1 %.