Význam tématu: Voda a látky v ní rozpuštěné tvoří vnitřní prostředí těla. Nejdůležitější parametry homeostázy voda-sůl jsou osmotický tlak, pH a objem intracelulární a extracelulární tekutiny. Změny těchto parametrů mohou vést ke změnám krevního tlaku, acidóze nebo alkalóze, dehydrataci a edému tkání. Hlavní hormony podílející se na jemné regulaci metabolismu voda-sůl a působící na distální tubuly a sběrné cesty ledvin: antidiuretický hormon, aldosteron a natriuretický faktor; renin-angiotenzinový systém ledvin. Právě v ledvinách dochází ke konečné tvorbě složení a objemu moči, zajišťující regulaci a stálost vnitřního prostředí. Ledviny se vyznačují intenzivním energetickým metabolismem, který je spojen s nutností aktivního transmembránového transportu významného množství látek při tvorbě moči.
Biochemická analýza moči poskytuje představu o funkčním stavu ledvin, metabolismu v různých orgánech a těle jako celku, pomáhá objasnit povahu patologického procesu a umožňuje posoudit účinnost léčby.
Účel lekce: studovat charakteristiky parametrů metabolismu voda-sůl a mechanismy jejich regulace. Vlastnosti metabolismu v ledvinách. Naučte se provádět a vyhodnocovat biochemickou analýzu moči.
Student musí vědět:
1. Mechanismus tvorby moči: glomerulární filtrace, reabsorpce a sekrece.
2. Charakteristika vodních oddílů těla.
3. Základní parametry tekutého prostředí těla.
4. Co zajišťuje stálost parametrů intracelulární tekutiny?
5. Systémy (orgány, látky), které zajišťují stálost extracelulární tekutiny.
6. Faktory (systémy) zajišťující osmotický tlak extracelulární tekutiny a jeho regulace.
7. Faktory (systémy) zajišťující stálost objemu extracelulární tekutiny a její regulace.
8. Faktory (systémy) zajišťující stálost acidobazického stavu extracelulární tekutiny. Role ledvin v tomto procesu.
9. Vlastnosti metabolismu v ledvinách: vysoká metabolická aktivita, počáteční fáze syntézy kreatinu, úloha intenzivní glukoneogeneze (izoenzymy), aktivace vitaminu D3.
10. Obecné vlastnosti moči (množství za den - diuréza, hustota, barva, průhlednost), chemické složení moči. Patologické složky moči.
Student musí být schopen:
1. Proveďte kvalitativní stanovení hlavních složek moči.
2. Vyhodnoťte biochemickou analýzu moči.
Student musí mít informace: o některé patologické stavy doprovázené změnami biochemických parametrů moči (proteinurie, hematurie, glukosurie, ketonurie, bilirubinurie, porfyrinurie); Zásady plánování laboratorního vyšetření moči a rozboru výsledků k předběžnému závěru o biochemických změnách na základě výsledků laboratorního vyšetření.
1.Struktura ledviny, nefron.
2. Mechanismy tvorby moči.
Samostudijní úkoly:
1. Podívejte se na kurz histologie. Pamatujte na strukturu nefronu. Označte proximální tubulus, distální stočený tubulus, sběrný kanálek, choroidální glomerulus, juxtaglomerulární aparát.
2. Podívejte se na normální kurz fyziologie. Pamatujte na mechanismus tvorby moči: filtrace v glomerulech, reabsorpce v tubulech za vzniku sekundární moči a sekrece.
3. Regulace osmotického tlaku a objemu extracelulární tekutiny je spojena s regulací především obsahu iontů sodíku a vody v extracelulární tekutině.
Vyjmenujte hormony, které se této regulace účastní. Popište jejich účinek podle schématu: důvod sekrece hormonu; cílový orgán (buňky); mechanismus jejich působení v těchto buňkách; konečný efekt jejich jednání.
Otestujte si své znalosti:
A. Vasopresin(všechny jsou správné kromě jednoho):
A. syntetizován v neuronech hypotalamu; b. sekretován při zvýšení osmotického tlaku; PROTI. zvyšuje rychlost reabsorpce vody z primární moči v renálních tubulech; g. zvyšuje reabsorpci sodíkových iontů v renálních tubulech; d. snižuje osmotický tlak e. moč se stává koncentrovanější.
B. Aldosteron(všechny jsou správné kromě jednoho):
A. syntetizován v kůře nadledvin; b. vylučován, když koncentrace sodíkových iontů v krvi klesá; PROTI. v renálních tubulech zvyšuje reabsorpci sodíkových iontů; d. moč se stává koncentrovanější.
d. hlavním mechanismem regulace sekrece je arenin-angiotensinový systém ledvin.
B. Natriuretický faktor(všechny jsou správné kromě jednoho):
A. syntetizován primárně buňkami síní; b. stimul sekrece – zvýšený krevní tlak; PROTI. zvyšuje filtrační schopnost glomerulů; d. zvyšuje tvorbu moči; d. moč se stává méně koncentrovanou.
4. Vytvořte diagram znázorňující úlohu systému renin-angiotenzin v regulaci sekrece aldosteronu a vasopresinu.
5. Stálost acidobazické rovnováhy extracelulární tekutiny je udržována krevními pufrovacími systémy; změny plicní ventilace a rychlost vylučování kyseliny (H+) ledvinami.
Pamatujte na krevní pufrovací systémy (hlavní bikarbonát)!
Otestujte si své znalosti:
Potraviny živočišného původu jsou kyselé povahy (především díky fosforečnanům na rozdíl od potravin rostlinného původu). Jak se změní pH moči u člověka, který jí převážně potraviny živočišného původu:
A. blíže k pH 7,0; b.pH asi 5; PROTI. pH asi 8,0.
6. Odpovězte na otázky:
A. Jak vysvětlit vysoký podíl kyslíku spotřebovaného ledvinami (10 %);
B. Vysoká intenzita glukoneogeneze;????????????
B. Úloha ledvin v metabolismu vápníku.
7. Jedním z hlavních úkolů nefronů je zpětné vstřebávání užitečných látek z krve v potřebném množství a odstraňování konečných produktů metabolismu z krve.
Udělejte stůl Biochemické parametry moči:
Práce ve třídě.
Laboratorní práce:
Proveďte sérii kvalitativních reakcí ve vzorcích moči od různých pacientů. Na základě výsledků biochemické analýzy udělejte závěr o stavu metabolických procesů.
Stanovení pH.
Postup: Naneste 1-2 kapky moči na střed indikátorového papírku a podle změny barvy jednoho z barevných proužků, který odpovídá barvě kontrolního proužku, se stanoví pH testované moči. . Normální pH je 4,6 – 7,0
2. Kvalitativní reakce na protein. Normální moč neobsahuje bílkoviny (stopová množství nejsou běžnými reakcemi detekována). Při některých patologických stavech se může v moči objevit bílkovina - proteinurie.
Pokrok: Přidejte 3-4 kapky čerstvě připraveného 20% roztoku kyseliny sulfasalicylové do 1-2 ml moči. Pokud je přítomen protein, objeví se bílá sraženina nebo zákal.
3. Kvalitativní reakce na glukózu (Fehlingova reakce).
Postup: Přidejte 10 kapek Fehlingova činidla do 10 kapek moči. Zahřejte k varu. Když je přítomna glukóza, objeví se červená barva. Porovnejte výsledky s normou. Normálně nejsou stopová množství glukózy v moči detekována kvalitativními reakcemi. Obecně se uznává, že v moči normálně není žádná glukóza. V některých patologických stavech se glukóza objevuje v moči glukosurie.
Stanovení lze provést pomocí testovacího proužku (indikačního papírku) /
Detekce ketolátek
Postup: Na podložní sklíčko naneste kapku moči, kapku 10% roztoku hydroxidu sodného a kapku čerstvě připraveného 10% roztoku nitroprusidu sodného. Objeví se červená barva. Přidejte 3 kapky koncentrované kyseliny octové - objeví se třešňová barva.
Normálně v moči nejsou žádné ketolátky. Při některých patologických stavech se ketolátky objevují v moči - ketonurie.
Samostatně řešit problémy a odpovídat na otázky:
1. Zvýšil se osmotický tlak extracelulární tekutiny. Popište v schematické formě sled událostí, které povedou k jeho redukci.
2. Jak se změní produkce aldosteronu, pokud nadměrná produkce vazopresinu vede k výraznému poklesu osmotického tlaku.
3. Načrtněte sled událostí (ve formě diagramu) zaměřených na obnovení homeostázy při poklesu koncentrace chloridu sodného ve tkáních.
4. Pacient má diabetes mellitus, který je doprovázen ketonémií. Jak bude hlavní pufrový systém krve, bikarbonátový systém, reagovat na změny acidobazické rovnováhy? Jaká je role ledvin při obnově CBS? Změní se u tohoto pacienta pH moči.
5. Sportovec, který se připravuje na soutěž, prochází intenzivním tréninkem. Jak se může změnit rychlost glukoneogeneze v ledvinách (odůvodněte svou odpověď)? Je možné, aby sportovec změnil pH moči; uveďte důvody pro odpověď)?
6. Pacient má známky metabolických poruch v kostní tkáni, což ovlivňuje i stav chrupu. Hladina kalcitoninu a parathormonu je ve fyziologické normě. Pacient dostává vitamín D (cholekalciferol) v potřebném množství. Odhadněte možnou příčinu metabolické poruchy.
7. Zopakovat si standardní formulář „Obecná analýza moči“ (multidisciplinární klinika Ťumeňské státní lékařské akademie) a umět vysvětlit fyziologickou úlohu a diagnostický význam biochemických složek moči stanovených v biochemických laboratořích. Pamatujte, že biochemické parametry moči jsou normální.
Lekce 27. Biochemie slin.
Význam tématu: Dutina ústní obsahuje různé tkáně a je domovem mikroorganismů. Jsou vzájemně propojené a mají určitou stálost. A při udržování homeostázy dutiny ústní a těla jako celku má nejdůležitější roli ústní tekutina a konkrétně sliny. Dutina ústní, jako počáteční úsek trávicího traktu, je místem prvního kontaktu těla s potravinami, léky a jinými xenobiotiky, mikroorganismy. . Tvorbu, stav a fungování zubů a ústní sliznice do značné míry určuje také chemické složení slin.
Sliny plní několik funkcí, které jsou určeny fyzikálně-chemickými vlastnostmi a složením slin. Znalost chemického složení slin, funkcí, rychlosti slinění, vztahu slin s onemocněními dutiny ústní pomáhá identifikovat charakteristiky patologických procesů a hledat nové účinné prostředky prevence onemocnění zubů.
Některé biochemické ukazatele čisté sliny korelují s biochemickými ukazateli krevní plazmy, proto je analýza slin v posledních letech vhodnou neinvazivní metodou používanou k diagnostice dentálních a somatických onemocnění.
Účel lekce: Studovat fyzikálně-chemické vlastnosti a složky slin, které určují jejich základní fyziologické funkce. Přední faktory vedoucí ke vzniku kazu a usazování zubního kamene.
Student musí vědět:
1 . Žlázy, které vylučují sliny.
2.Struktura slin (micelární struktura).
3. Mineralizační funkce slin a faktory, které tuto funkci určují a ovlivňují: přesycení slin; objem a rychlost spásy; pH.
4. Ochranná funkce slin a složek systému, které tuto funkci určují.
5. Slinné pufrovací systémy. Hodnoty pH jsou normální. Příčiny porušení acidobazického stavu (acidobazického stavu) v dutině ústní. Mechanismy regulace CBS v dutině ústní.
6. Minerální složení slin a srovnání s minerálním složením krevní plazmy. Význam složek.
7. Charakteristika organických složek slin, složky specifické pro sliny, jejich význam.
8. Trávicí funkce a faktory, které ji určují.
9. Regulační a vylučovací funkce.
10. Hlavní faktory vedoucí ke vzniku kazu a ukládání zubního kamene.
Student musí být schopen:
1. Rozlišujte pojmy „sliny samotné nebo sliny“, „gingivální tekutina“, „ústní tekutina“.
2. Umět vysvětlit míru změny odolnosti vůči kazu při změně pH slin, příčiny změn pH slin.
3. Odeberte smíšené sliny pro analýzu a analyzujte chemické složení slin.
Student musí vlastnit: informace o moderních představách o slinách jako objektu neinvazivního biochemického výzkumu v klinické praxi.
Informace ze základních oborů potřebné ke studiu tématu:
1. Anatomie a histologie slinných žláz; mechanismy slinění a jeho regulace.
Samostudijní úkoly:
Prostudujte si tematický materiál v souladu s cílovými otázkami („student by měl vědět“) a písemně dokončete následující úkoly:
1. Zapište faktory, které určují regulaci slinění.
2. Schematicky nakreslete micelu slin.
3. Udělejte tabulku: Minerální složení slin a krevní plazmy v porovnání.
Prostudujte si význam uvedených látek. Zapište další anorganické látky obsažené ve slinách.
4. Udělejte tabulku: Hlavní organické složky slin a jejich význam.
6. Zapište faktory vedoucí ke snížení a zvýšení odolnosti.
(respektive) ke kazu.
Práce ve třídě
Laboratorní práce: Kvalitativní analýza chemického složení slin
Jedním z nejčastěji narušených typů metabolismu v patologii je metabolismus voda-sůl. Je spojena s neustálým pohybem vody a minerálů z vnějšího prostředí těla do vnitřního a naopak.
V těle dospělého člověka tvoří voda 2/3 (58-67 %) tělesné hmotnosti. Asi polovina jeho objemu je soustředěna ve svalech. Potřeba vody (člověk přijme až 2,5-3 litrů tekutin denně) je pokryta jejím příjmem ve formě pití (700-1700 ml), předtvarované vody obsažené v potravě (800-1000 ml) a tvořené vodou. v těle při metabolismu - 200-300 ml (při spalování 100 g tuků, bílkovin a sacharidů vzniká 107,41 a 55 g vody). Endogenní voda je syntetizována v relativně velkém množství při aktivaci procesu oxidace tuků, což je pozorováno při různých, zejména déletrvajících stresových podmínkách, stimulaci sympatiko-nadledvinového systému a vykládací dietní terapii (často používané k léčbě obézních pacientů).
Díky neustále se vyskytujícím povinným ztrátám vody zůstává vnitřní objem tekutiny v těle nezměněn. Takové ztráty zahrnují renální (1,5 l) a extrarenální, spojené s uvolňováním tekutiny gastrointestinálním traktem (50-300 ml), dýchacím traktem a kůží (850-1200 ml). Obecně je objem povinných ztrát vody 2,5-3 litry, do značné míry závisí na množství toxinů odstraněných z těla.
Účast vody na životních procesech je velmi různorodá. Voda je rozpouštědlem mnoha sloučenin, přímou složkou řady fyzikálně-chemických a biochemických přeměn a přenašečem endo- a exogenních látek. Kromě toho plní mechanickou funkci, zeslabuje tření vazů, svalů a povrchu kloubních chrupavek (tím usnadňuje jejich pohyblivost) a podílí se na termoregulaci. Voda udržuje homeostázu v závislosti na osmotickém tlaku plazmy (izomie) a objemu tekutiny (izovolémie), fungování mechanismů regulujících acidobazický stav a výskytu procesů zajišťujících konstantní teplotu (izotermie).
V lidském těle se voda vyskytuje ve třech hlavních fyzikálně-chemických stavech, podle kterých se rozlišuje: 1) volná neboli pohyblivá voda (tvoří převážnou část intracelulární tekutiny, stejně jako krev, lymfa, intersticiální tekutina); 2) voda, vázaná hydrofilními koloidy, a 3) konstituční, obsažená ve struktuře molekul bílkovin, tuků a sacharidů.
V těle dospělého člověka o hmotnosti 70 kg je objem volné vody a vody vázané hydrofilními koloidy přibližně 60 % tělesné hmotnosti, tzn. 42 l. Tato tekutina je reprezentována intracelulární vodou (představující 28 litrů, neboli 40 % tělesné hmotnosti), tvořící intracelulární sektor, a extracelulární vodou (14 litrů, neboli 20 % tělesné hmotnosti), tvořící extracelulární sektor. Ten obsahuje intravaskulární (intravaskulární) tekutinu. Tento intravaskulární sektor je tvořen plazmou (2,8 l), která tvoří 4-5 % tělesné hmotnosti, a lymfou.
Mezi intersticiální vodu patří samotná mezibuněčná voda (volná mezibuněčná tekutina) a organizovaná extracelulární tekutina (tvoří 15-16 % tělesné hmotnosti, neboli 10,5 l), tzn. voda z vazů, šlach, fascií, chrupavek atd. Extracelulární sektor navíc zahrnuje vodu nacházející se v některých dutinách (břišní a pleurální dutina, osrdečník, klouby, komory mozku, oční komory atd.), jakož i v gastrointestinálním traktu. Tekutina těchto dutin se aktivně nepodílí na metabolických procesech.
Voda lidského těla ve svých různých úsecích nestagnuje, ale neustále se pohybuje a neustále se vyměňuje s ostatními sektory kapaliny a s vnějším prostředím. Pohyb vody je z velké části způsoben vylučováním trávicích šťáv. Takže se slinami a pankreatickou šťávou se do střevní sondy dostane asi 8 litrů vody denně, ale tato voda se prakticky neztrácí díky absorpci v nižších částech trávicího traktu.
Životně důležité prvky se dělí na makroprvky (denní potřeba >100 mg) a mikroprvky (denní potřeba<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 (Мn), 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.
Protože v těle může být uloženo mnoho prvků, odchylky od denní normy jsou časem kompenzovány. Vápník ve formě apatitu je uložen v kostní tkáni, jód je uložen v thyreoglobulinu ve štítné žláze, železo ve feritinu a hemosiderinu v kostní dřeni, slezině a játrech. Játra jsou úložištěm mnoha mikroelementů.
Metabolismus minerálů je řízen hormony. Týká se to např. spotřeby H2O, Ca2+, PO43-, vazby Fe2+, I-, vylučování H2O, Na+, Ca2+, PO43-.
Množství vstřebaných minerálních látek z potravy obvykle závisí na metabolických potřebách organismu a v některých případech i na složení potravy. Jako příklad vlivu složení potravy uvažujme vápník. Vstřebávání Ca2+ iontů je podporováno kyselinou mléčnou a citrónovou, zatímco fosfátový iont, oxalátový iont a kyselina fytová inhibují absorpci vápníku v důsledku tvorby komplexů a tvorby špatně rozpustných solí (fytin).
Nedostatek minerálů není vzácným jevem: vyskytuje se z různých důvodů, například v důsledku monotónní stravy, zhoršeného vstřebávání a různých onemocnění. Nedostatek vápníku se může objevit během těhotenství, stejně jako při křivici nebo osteoporóze. Nedostatek chlóru nastává v důsledku velké ztráty Cl- iontů při silném zvracení.
Kvůli nedostatečnému obsahu jódu v potravinářských výrobcích se nedostatek jódu a struma staly běžnými v mnoha oblastech střední Evropy. Nedostatek hořčíku se může objevit v důsledku průjmu nebo v důsledku monotónní stravy v důsledku alkoholismu. Nedostatek mikroelementů v těle se často projevuje poruchou krvetvorby, tedy chudokrevností.
V posledním sloupci jsou uvedeny funkce, které tyto minerály v těle vykonávají. Z tabulkových údajů je zřejmé, že téměř všechny makroprvky fungují v těle jako stavební složky a elektrolyty. Signální funkce plní jód (ve složení jodothyroninu) a vápník. Většina mikroelementů jsou kofaktory proteinů, především enzymů. Kvantitativně v těle dominují proteiny obsahující železo hemoglobin, myoglobin a cytochrom a také více než 300 proteinů obsahujících zinek.
Regulace metabolismu voda-sůl. Úloha vazopresinu, aldosteronu a renin-angiotenzinového systému
Hlavními parametry homeostázy voda-sůl jsou osmotický tlak, pH a objem intracelulární a extracelulární tekutiny. Změny těchto parametrů mohou vést ke změnám krevního tlaku, acidóze nebo alkalóze, dehydrataci a otokům. Hlavními hormony zapojenými do regulace rovnováhy voda-sůl jsou ADH, aldosteron a atriální natriuretický faktor (ANF).
ADH neboli vasopresin je peptid obsahující 9 aminokyselin spojených jedním disulfidovým můstkem. Je syntetizován jako prohormon v hypotalamu, poté je transportován do nervových zakončení zadního laloku hypofýzy, odkud je po vhodné stimulaci vylučován do krevního řečiště. Pohyb podél axonu je spojen se specifickým nosným proteinem (neurofyzinem)
Podnětem, který způsobuje sekreci ADH, je zvýšení koncentrace sodných iontů a zvýšení osmotického tlaku extracelulární tekutiny.
Nejdůležitější cílové buňky pro ADH jsou buňky distálních tubulů a sběrných kanálků ledvin. Buňky těchto kanálků jsou relativně nepropustné pro vodu a v nepřítomnosti ADH se moč nekoncentruje a může být vylučována v množství přesahujícím 20 litrů za den (norma je 1-1,5 litru za den).
Existují dva typy receptorů pro ADH – V1 a V2. Receptor V2 se nachází pouze na povrchu ledvinových epiteliálních buněk. Vazba ADH na V2 je spojena se systémem adenylátcyklázy a stimuluje aktivaci proteinkinázy A (PKA). PKA fosforyluje proteiny, které stimulují expresi genu pro membránový protein, aquaporin-2. Aquaporin 2 se přesouvá do apikální membrány, zabudovává se do ní a vytváří vodní kanály. Ty zajišťují selektivní propustnost buněčné membrány pro vodu. Molekuly vody volně difundují do renálních tubulárních buněk a poté vstupují do intersticiálního prostoru. Výsledkem je zpětné vstřebávání vody z renálních tubulů. Receptory typu V1 jsou lokalizovány v membránách hladkého svalstva. Interakce ADH s receptorem V1 vede k aktivaci fosfolipázy C, která hydrolyzuje fosfatidylinositol-4,5-bifosfát za vzniku IP-3. IF-3 způsobuje uvolňování Ca2+ z endoplazmatického retikula. Výsledkem působení hormonu prostřednictvím V1 receptorů je kontrakce hladké svalové vrstvy cév.
Nedostatek ADH způsobený dysfunkcí zadního laloku hypofýzy, stejně jako poruchou v systému přenosu hormonálních signálů, může vést k rozvoji diabetes insipidus. Hlavním projevem diabetes insipidus je polyurie, tzn. vylučování velkého množství moči s nízkou hustotou.
Aldosteron, nejaktivnější mineralokortikosteroid, je syntetizován v kůře nadledvin z cholesterolu.
Syntéza a sekrece aldosteronu buňkami zona glomerulosa je stimulována angiotensinem II, ACTH a prostaglandinem E. Tyto procesy jsou rovněž aktivovány při vysokých koncentracích K+ a nízkých koncentracích Na+.
Hormon proniká do cílové buňky a interaguje se specifickým receptorem umístěným jak v cytosolu, tak v jádře.
V renálních tubulárních buňkách aldosteron stimuluje syntézu proteinů, které plní různé funkce. Tyto proteiny mohou: a) zvýšit aktivitu sodíkových kanálů v buněčné membráně distálních renálních tubulů, čímž podporují transport sodíkových iontů z moči do buněk; b) být enzymy cyklu TCA, a proto zvyšují schopnost Krebsova cyklu generovat molekuly ATP nezbytné pro aktivní transport iontů; c) aktivovat K+, Na+-ATPázovou pumpu a stimulovat syntézu nových pump. Celkovým výsledkem působení proteinů, které jsou indukovány aldosteronem, je zvýšení reabsorpce sodných iontů v nefronových tubulech, což způsobuje retenci NaCl v těle.
Hlavním mechanismem pro regulaci syntézy a sekrece aldosteronu je systém renin-angiotensin.
Renin je enzym produkovaný juxtaglomerulárními buňkami renálních aferentních arteriol. Umístění těchto buněk je činí zvláště citlivými na změny krevního tlaku. Snížení krevního tlaku, ztráta tekutin nebo krve a snížení koncentrace NaCl stimulují uvolňování reninu.
Angiotenzinogen -2 je globulin produkovaný v játrech. Slouží jako substrát pro renin. Renin hydrolyzuje peptidovou vazbu v molekule angiotenzinogenu a odštěpuje N-terminální dekapeptid (angiotenzin I).
Angiotensin I slouží jako substrát pro antiotensin konvertující enzym karboxydipeptidyl peptidázu, který se nachází v endoteliálních buňkách a krevní plazmě. Z angiotensinu I se odštěpí dvě koncové aminokyseliny za vzniku oktapeptidu, angiotensinu II.
Angiotensin II stimuluje produkci aldosteronu, což způsobuje arteriolární konstrikci, která zvyšuje krevní tlak a způsobuje žízeň. Angiotensin II aktivuje syntézu a sekreci aldosteronu prostřednictvím inositolfosfátového systému.
PNP je peptid obsahující 28 aminokyselin s jedním disulfidovým můstkem. PNP je syntetizován a uložen jako preprohormon (skládající se ze 126 aminokyselinových zbytků) v kardiocytech.
Hlavním faktorem regulujícím sekreci PNP je zvýšení krevního tlaku. Další podněty: zvýšená osmolarita plazmy, zvýšená srdeční frekvence, zvýšení krevních katecholaminů a glukokortikoidů.
Hlavními cílovými orgány PNF jsou ledviny a periferní tepny.
Mechanismus účinku PNF má řadu rysů. Receptor plazmatické membrány PNP je protein s aktivitou guanylátcyklázy. Receptor má doménovou strukturu. Doména vázající ligand je lokalizována v extracelulárním prostoru. V nepřítomnosti PNP je intracelulární doména PNP receptoru ve fosforylovaném stavu a je neaktivní. V důsledku vazby PNP na receptor se zvyšuje aktivita guanylátcyklázy receptoru a dochází k tvorbě cyklického GMP z GTP. V důsledku působení PNF dochází k inhibici tvorby a sekrece reninu a aldosteronu. Čistým účinkem PNF je zvýšení vylučování Na+ a vody a snížení krevního tlaku.
PNF je obvykle považován za fyziologického antagonistu angiotenzinu II, neboť jeho působením nedochází k zúžení průsvitu cév a (regulací sekrece aldosteronu) k retenci sodíku, ale naopak k vazodilataci a ztrátě solí.
GOUVPO UGMA Federální agentura pro zdraví a sociální rozvoj
Ústav biochemie
PŘEDNÁŠKOVÝ KURZ
V OBECNÉ BIOCHEMII
Modul 8. Biochemie metabolismu voda-sůl a acidobazický stav
Jekatěrinburg,
PŘEDNÁŠKA č. 24
Téma: Metabolismus voda-sůl a minerály
Fakulty: léčebně preventivní, léčebně preventivní, dětská.
Metabolismus voda-sůl– výměna vody a základních elektrolytů organismu (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).
Elektrolyty– látky, které se v roztoku disociují na anionty a kationty. Měří se v mol/l.
Neelektrolyty– látky, které se v roztoku nedisociují (glukóza, kreatinin, močovina). Měří se v g/l.
Metabolismus minerálů– výměna jakýchkoli minerálních složek, včetně těch, které neovlivňují základní parametry kapalného prostředí v těle.
Voda- hlavní složka všech tělesných tekutin.
Biologická role vody
- Voda je univerzálním rozpouštědlem pro většinu organických (kromě lipidů) a anorganických sloučenin.
- Voda a látky v ní rozpuštěné tvoří vnitřní prostředí těla.
- Voda zajišťuje transport látek a tepelné energie po celém těle.
- Významná část chemických reakcí těla probíhá ve vodné fázi.
- Voda se účastní reakcí hydrolýzy, hydratace a dehydratace.
- Určuje prostorovou strukturu a vlastnosti hydrofobních a hydrofilních molekul.
- V kombinaci s GAG plní voda strukturální funkci.
OBECNÉ VLASTNOSTI TĚLNÍCH TEKULIN
Hlasitost. U všech suchozemských živočichů tvoří tekutiny asi 70 % tělesné hmotnosti. Rozložení vody v těle závisí na věku, pohlaví, svalové hmotě,... Při úplném nedostatku vody nastává smrt po 6-8 dnech, kdy se množství vody v těle sníží o 12%.REGULACE ROVNOVÁHY VODA-SOLÍ TĚLA
V těle je rovnováha voda-sůl intracelulárního prostředí udržována stálostí extracelulární tekutiny. Rovnováha voda-sůl v extracelulární tekutině je zase udržována prostřednictvím krevní plazmy pomocí orgánů a je regulována hormony.
Orgány regulující metabolismus voda-sůl
Vstup vody a solí do těla probíhá gastrointestinálním traktem, tento proces je řízen pocitem žízně a chutí na sůl. Ledviny odstraňují z těla přebytečnou vodu a soli. Kromě toho je voda z těla odstraněna kůží, plícemi a gastrointestinálním traktem.
Vodní bilance těla
Změny ve fungování ledvin, kůže, plic a gastrointestinálního traktu mohou vést k narušení homeostázy voda-sůl. Například v horkém podnebí pro udržení...Hormony regulující metabolismus voda-sůl
Antidiuretický hormon (ADH), neboli vasopresin, je peptid o molekulové hmotnosti asi 1100 D, obsahující 9 AA spojených jedním disulfidem... ADH je syntetizováno v neuronech hypotalamu, přenášeno do nervových zakončení... Vysoká osmotický tlak extracelulární tekutiny aktivuje osmoreceptory hypotalamu, což má za následek...Renin-angiotensin-aldosteronový systém
Renin
Renin- proteolytický enzym produkovaný juxtaglomerulárními buňkami umístěnými podél aferentních (aferentních) arteriol ledvinového tělíska. Sekrece reninu je stimulována poklesem tlaku v aferentních arteriolách glomerulu, způsobeným poklesem krevního tlaku a poklesem koncentrace Na +. Sekreci reninu napomáhá i pokles impulzů z baroreceptorů síní a tepen v důsledku poklesu krevního tlaku. Sekreci reninu inhibuje angiotensin II, vysoký krevní tlak.
V krvi renin působí na angiotenzinogen.
Angiotenzinogen- α 2 -globulin, od 400 AK. Tvorba angiotenzinogenu probíhá v játrech a je stimulována glukokortikoidy a estrogeny. Renin hydrolyzuje peptidovou vazbu v molekule angiotenzinogenu a odštěpuje z ní N-terminální dekapeptid - angiotensin I , který nemá žádnou biologickou aktivitu.
Působením antiotensin-konvertujícího enzymu (ACE) (karboxydipeptidylpeptidáza) edoteliálních buněk, plic a krevní plazmy jsou odstraněny 2 AA z C-konce angiotenzinu I a angiotensin II (oktapeptid).
Angiotensin II
Angiotensin II funguje prostřednictvím inositoltrifosfátového systému buněk zona glomerulosa kůry nadledvin a SMC. Angiotensin II stimuluje syntézu a sekreci aldosteronu buňkami zona glomerulosa kůry nadledvin. Vysoké koncentrace angiotenzinu II způsobují závažnou vazokonstrikci periferních tepen a zvyšují krevní tlak. Kromě toho angiotensin II stimuluje centrum žízně v hypotalamu a inhibuje sekreci reninu v ledvinách.
Angiotenzin II je aminopeptidázami hydrolyzován na angiotensin III (heptapeptid s aktivitou angiotensinu II, ale mající 4x nižší koncentraci), který je následně hydrolyzován angiotenzinázou (proteázou) na AA.
Aldosteron
Syntéza a sekrece aldosteronu je stimulována angiotensinem II, nízkými koncentracemi Na+ a vysokými koncentracemi K+ v krevní plazmě, ACTH, prostaglandiny... Aldosteronové receptory jsou lokalizovány jak v jádře, tak v cytosolu buňky... Jako a Výsledkem je, že aldosteron stimuluje reabsorpci Na+ v ledvinách, což způsobuje zadržování NaCl v těle a zvyšuje...Schéma regulace metabolismu voda-sůl
Role systému RAAS při rozvoji hypertenze
Nadprodukce hormonů RAAS způsobuje zvýšení objemu cirkulující tekutiny, osmotického a krevního tlaku a vede k rozvoji hypertenze.
Ke zvýšení reninu dochází například při ateroskleróze renálních tepen, která se vyskytuje u starších osob.
Hypersekrece aldosteronu – hyperaldosteronismus , vzniká v důsledku několika důvodů.
Příčina primárního hyperaldosteronismu (Connův syndrom ) přibližně u 80 % pacientů je přítomen adenom nadledvin, v ostatních případech je přítomna difúzní hypertrofie buněk zona glomerulosa produkujících aldosteron.
Při primárním hyperaldosteronismu nadbytek aldosteronu zvyšuje reabsorpci Na + v renálních tubulech, což stimuluje sekreci ADH a zadržování vody ledvinami. Kromě toho se zvyšuje vylučování iontů K +, Mg 2+ a H +.
Výsledkem je následující vývoj: 1). hypernatrémie, způsobující hypertenzi, hypervolémii a edém; 2). hypokalémie vedoucí ke svalové slabosti; 3). nedostatek hořčíku a 4). mírná metabolická alkalóza.
Sekundární hyperaldosteronismus se vyskytuje mnohem častěji než primární. Může být spojeno se srdečním selháním, chronickým onemocněním ledvin a nádory vylučujícími renin. Pacienti mají zvýšené hladiny reninu, angiotenzinu II a aldosteronu. Klinické příznaky jsou méně výrazné než u primárního aldosteronismu.
METABOLISMUS VÁPNÍKU, HOŘČÍKU, FOSFORU
Funkce vápníku v těle:
- Intracelulární mediátor řady hormonů (inositoltrifosfátový systém);
- Podílí se na vytváření akčních potenciálů v nervech a svalech;
- Podílí se na srážení krve;
- Spouští svalovou kontrakci, fagocytózu, sekreci hormonů, neurotransmiterů atd.;
- Účastní se mitózy, apoptózy a nekrobiózy;
- Zvyšuje propustnost buněčné membrány pro draselné ionty, ovlivňuje sodíkovou vodivost buněk, činnost iontových pump;
- Koenzym některých enzymů;
Funkce hořčíku v těle:
- Je koenzymem mnoha enzymů (transketoláza (PFSH), glukóza-6ph dehydrogenáza, 6-fosfoglukonátdehydrogenáza, glukonolaktonhydroláza, adenylátcykláza atd.);
- Anorganická složka kostí a zubů.
Funkce fosfátů v těle:
- Anorganická složka kostí a zubů (hydroxyapatit);
- Část lipidů (fosfolipidy, sfingolipidy);
- Část nukleotidů (DNA, RNA, ATP, GTP, FMN, NAD, NADP atd.);
- Poskytuje energetický metabolismus, protože tvoří makroergické vazby (ATP, kreatinfosfát);
- Část bílkovin (fosfoproteiny);
- Zahrnuto v sacharidech (glukóza-6ph, fruktóza-6ph atd.);
- Reguluje aktivitu enzymů (reakce fosforylace/defosforylace enzymů, součást inositoltrifosfátu - součást inositoltrifosfátového systému);
- Podílí se na katabolismu látek (fosfolýzní reakce);
- Reguluje CBS, protože tvoří fosfátový pufr. Neutralizuje a odstraňuje protony v moči.
Distribuce vápníku, hořčíku a fosfátů v těle
Dospělé tělo obsahuje asi 1 kg fosforu: Kosti a zuby obsahují 85 % fosforu; Extracelulární tekutina – 1% fosfor. V séru... Koncentrace hořčíku v krevní plazmě je 0,7-1,2 mmol/l.Výměna vápníku, hořčíku a fosfátů v těle
S jídlem denně by měl být vápník dodáván - 0,7-0,8 g, hořčík - 0,22-0,26 g, fosfor - 0,7-0,8 g. Vápník se špatně vstřebává z 30-50%, fosfor z 90%.
Kromě gastrointestinálního traktu se vápník, hořčík a fosfor dostávají do krevní plazmy z kostní tkáně při procesu její resorpce. Výměna mezi krevní plazmou a kostní tkání za vápník je 0,25-0,5 g/den, za fosfor – 0,15-0,3 g/den.
Vápník, hořčík a fosfor se vylučují z těla ledvinami močí, gastrointestinálním traktem stolicí a kůží potem.
Regulace směny
Hlavními regulátory metabolismu vápníku, hořčíku a fosforu jsou parathormon, kalcitriol a kalcitonin.
Parathormon
Sekrece parathormonu je stimulována nízkými koncentracemi Ca2+, Mg2+ a vysokými koncentracemi fosfátů a inhibována vitaminem D3. Rychlost odbourávání hormonů se snižuje při nízkých koncentracích Ca2+ a... Parathormon působí na kosti a ledviny. Stimuluje sekreci inzulínu podobného růstového faktoru 1 osteoblasty a...Hyperparatyreóza
Hyperparatyreóza způsobuje: 1. destrukci kostí, s mobilizací vápníku a fosfátů z nich... 2. hyperkalcémii, se zvýšenou reabsorpcí vápníku v ledvinách. Hyperkalcémie vede k poklesu nervosvalového...Hypoparatyreóza
Hypoparatyreóza je způsobena nedostatečností příštítných tělísek a je doprovázena hypokalcémií. Hypokalcémie způsobuje zvýšené nervosvalové vedení, záchvaty tonických křečí, křeče dýchacích svalů a bránice a laryngospasmus.
kalcitriol
1. V kůži se vlivem UV záření tvoří 7-dehydrocholesterol... 2. V játrech 25-hydroxyláza hydroxyluje cholekalciferol na kalcidiol (25-hydroxycholekalciferol, 25(OH)D3)....kalcitonin
Kalcitonin je polypeptid sestávající z 32 AA s jednou disulfidovou vazbou, vylučovaný parafolikulárními K-buňkami štítné žlázy nebo C-buňkami příštítných tělísek.
Sekrece kalcitoninu je stimulována vysokými koncentracemi Ca 2+ a glukagonu a potlačována nízkými koncentracemi Ca 2+.
Kalcitonin:
1. potlačuje osteolýzu (snižuje aktivitu osteoklastů) a inhibuje uvolňování Ca 2+ z kosti;
2. v ledvinových tubulech inhibuje reabsorpci Ca 2+, Mg 2+ a fosfátů;
3. inhibuje trávení v gastrointestinálním traktu,
Změny hladin vápníku, hořčíku a fosfátů u různých patologií
Zvýšení koncentrace Ca2+ v krevní plazmě je pozorováno při: hyperfunkci příštítných tělísek; zlomeniny kostí; polyartritida; mnohočetné... Snížení koncentrace fosfátů v krevní plazmě je pozorováno u: křivice; ... Zvýšení koncentrace fosfátů v krevní plazmě je pozorováno při: hypofunkci příštítných tělísek; předávkovat…Úloha mikroprvků: Mg2+, Mn2+, Co, Cu, Fe2+, Fe3+, Ni, Mo, Se, J. Význam ceruloplasminu, Konovalov-Wilsonova choroba.
mangan – kofaktor aminoacyl-tRNA syntetázy.
Biologická úloha Na+, Cl-, K+, HCO3- - hlavní elektrolyty, význam v regulaci CBS. Metabolismus a biologická role. Aniontový rozdíl a jeho korekce.
Snížený obsah chloridů v krevním séru: hypochloremická alkalóza (po zvracení), respirační acidóza, nadměrné pocení, zánět ledvin s... Zvýšené vylučování chloridů močí: hypoaldosteronismus (Addisonova choroba),... Snížené vylučování chloridů močí : Ztráta chloridů při zvracení, průjmu, Cushingově nemoci, konečné fázi ledvin...PŘEDNÁŠKA č. 25
Téma: CBS
2. kurz. Acidobazický stav (ABS) - relativní stálost reakce...Biologický význam regulace pH, důsledky porušení
Odchylka pH od normy o 0,1 způsobuje znatelné poruchy v dýchacím, kardiovaskulárním, nervovém a jiném systému těla. Při acidémii dochází k: 1. zvýšenému dýchání až náhlé dušnosti, zhoršenému dýchání v důsledku bronchospasmu;Základní principy regulace ČOV
Regulace CBS je založena na 3 hlavních principech:
1. stálost pH . Regulační mechanismy CBS udržují konstantní pH.
2. izosmolarita . Při regulaci CBS se koncentrace částic v mezibuněčné a extracelulární tekutině nemění.
3. elektrická neutralita . Při regulaci CBS se počet pozitivních a negativních částic v mezibuněčné a extracelulární tekutině nemění.
MECHANISMY REGULACE SPAT
V zásadě existují 3 hlavní mechanismy pro regulaci CBS:
- Fyzikálně-chemický mechanismus jsou to pufrovací systémy krve a tkání;
- Fyziologický mechanismus , jedná se o orgány: plíce, ledviny, kostní tkáň, játra, kůže, gastrointestinální trakt.
- Metabolický (na buněčné úrovni).
Ve fungování těchto mechanismů existují zásadní rozdíly:
Fyzikálně-chemické mechanismy regulace CBS
Buffer je systém skládající se ze slabé kyseliny a její soli se silnou zásadou (konjugovaný pár kyselina-báze).
Princip fungování nárazníkového systému spočívá v tom, že váže H + při nadbytku a uvolňuje H + při nedostatku: H + + A - ↔ AN. Tlumivý systém má tedy tendenci odolávat jakýmkoli změnám pH a jedna ze složek pufrovacího systému je spotřebována a vyžaduje obnovu.
Pufrovací systémy se vyznačují poměrem složek acidobazického páru, kapacitou, citlivostí, lokalizací a hodnotou pH, kterou udržují.
Uvnitř i vně tělesných buněk je mnoho pufrů. Mezi hlavní pufrové systémy těla patří hydrogenuhličitan, fosfátový protein a jeho odrůda, hemoglobinový pufr. Asi 60 % ekvivalentů kyselin je vázáno intracelulárními pufrovacími systémy a asi 40 % extracelulárními.
Bikarbonátový (hydrokarbonátový) pufr
Skládá se z H 2 CO 3 a NaHCO 3 v poměru 1/20 a je lokalizován především v mezibuněčné tekutině. V krevním séru při pCO 2 = 40 mm Hg, koncentraci Na + 150 mmol/l udržuje pH = 7,4. Bikarbonátový pufr je poskytován enzymem karboanhydrázou a pásmem 3 proteinu červených krvinek a ledvin.
Bikarbonátový pufr je jedním z nejdůležitějších pufrů v těle díky svým vlastnostem:
- Navzdory nízké kapacitě - 10% je bikarbonátový pufr velmi citlivý, váže až 40% veškerého „navíc“ H +;
- Bikarbonátový pufr integruje práci hlavních pufrovacích systémů a fyziologické mechanismy regulace CBS.
V tomto ohledu je bikarbonátový nárazník indikátorem CBS; stanovení jeho složek je základem pro diagnostiku porušení CBS.
Fosfátový pufr
Skládá se z kyselých NaH 2 PO 4 a bazických Na 2 HPO 4 fosfátů, lokalizovaných především v buněčné tekutině (14 % fosfátů v buňce, 1 % v mezibuněčné tekutině). Poměr kyselých a bazických fosfátů v krevní plazmě je ¼, v moči - 25/1.
Fosfátový pufr zajišťuje regulaci CBS uvnitř buňky, regeneraci bikarbonátového pufru v mezibuněčné tekutině a vylučování H + močí.
Proteinový pufr
Přítomnost amino a karboxylových skupin v proteinech jim dává amfoterní vlastnosti – vykazují vlastnosti kyselin a zásad, tvořících pufrovací systém.
Proteinový pufr se skládá z proteinu-H a proteinu-Na, je lokalizován převážně v buňkách. Nejdůležitější proteinový pufr v krvi je hemoglobin .
Hemoglobinový pufr
Hemoglobinový pufr se nachází v červených krvinkách a má řadu funkcí:
- má nejvyšší kapacitu (až 75 %);
- jeho práce přímo souvisí s výměnou plynu;
- neskládá se z jednoho, ale ze 2 párů: HHb↔H++ Hb - a HHbО 2 ↔H++ HbO 2 -;
HbO 2 je poměrně silná kyselina, je dokonce silnější než kyselina uhličitá. Kyselost HbO 2 ve srovnání s Hb je 70x vyšší, proto je oxyhemoglobin přítomen především ve formě draselné soli (KHbO 2) a deoxyhemoglobin ve formě nedisociované kyseliny (HHb).
Práce hemoglobinu a bikarbonátového pufru
Fyziologické mechanismy regulace CBS
Kyseliny a zásady vznikající v těle mohou být těkavé nebo netěkavé. Těkavý H2CO3 vzniká z CO2, konečný produkt aerobního... Netěkavé kyseliny laktát, ketolátky a mastné kyseliny se hromadí v... Těkavé kyseliny jsou z těla vylučovány především plícemi s vydechovaným vzduchem, netěkavé kyseliny - ledvinami močí.Úloha plic v regulaci CBS
Regulace výměny plynů v plicích a tím i uvolňování H2CO3 z těla se provádí proudem impulsů z chemoreceptorů a... Normálně plíce vylučují 480 litrů CO2 za den, což odpovídá 20 molům H2CO3.... Plicní mechanismy pro udržení CBS jsou vysoce účinné, jsou schopny vyrovnat narušení CBS o 50-70 %...Úloha ledvin v regulaci CBS
Ledviny regulují CBS: 1. odstraňováním H+ z těla v reakcích acidogeneze, amoniageneze a... 2. zadržováním Na+ v těle. Na+,K+-ATPáza reabsorbuje Na+ z moči, což spolu s karboanhydrázou a acidogenezí...Úloha kostí v regulaci CBS
1. Ca3(PO4)2 + 2H2CO3 → 3 Ca2+ + 2HPO42- + 2HCO3- 2. 2HPO42- + 2HCO3- + 4HA → 2H2PO4- (v moči) + 2H2O + 2CO2 + 4A- 3. CaA- (Ca2+ → v moči)Úloha jater v regulaci CBS
Játra regulují CBS:
1. přeměna aminokyselin, ketokyselin a laktátu na neutrální glukózu;
2. přeměna silné amoniakální báze na slabě zásaditou močovinu;
3. syntetizuje krevní proteiny, které tvoří proteinový pufr;
4. syntetizuje glutamin, který je využíván ledvinami k amoniogenezi.
Selhání jater vede k rozvoji metabolické acidózy.
Zároveň játra syntetizují ketolátky, které v podmínkách hypoxie, hladovění nebo cukrovky přispívají k acidóze.
Vliv gastrointestinálního traktu na CBS
Gastrointestinální trakt ovlivňuje stav CBS, protože během procesu trávení využívá HCl a HCO 3 . Nejprve je HCl vylučován do lumen žaludku, zatímco HCO 3 se hromadí v krvi a vzniká alkalóza. Poté se HCO 3 - z krve s pankreatickou šťávou dostává do střevního lumen a obnovuje se rovnováha CO2 v krvi. Vzhledem k tomu, že potrava, která se dostává do těla, a výkaly, které jsou z těla vyloučeny, jsou většinou neutrální, je celkový účinek na CBS nulový.
V přítomnosti acidózy se do lumen uvolňuje více HCl, což přispívá ke vzniku vředů. Zvracení může kompenzovat acidózu a průjem ji může zhoršit. Dlouhodobé zvracení způsobuje rozvoj alkalózy u dětí může mít vážné následky, dokonce i smrt.
Buněčný mechanismus regulace CBS
Kromě uvažovaných fyzikálně-chemických a fyziologických mechanismů regulace CBS existují také buněčný mechanismus regulace CBS. Princip jeho fungování spočívá v tom, že nadbytečné množství H+ lze umístit do buněk výměnou za K+.
INDIKÁTORY ČOV
1. pH - (výkon vodíku - síla vodíku) - záporný dekadický logaritmus (-lg) koncentrace H+. Norma v kapilární krvi je 7,37 - 7,45,... 2. рСО2 – parciální tlak oxidu uhličitého, který je v rovnováze s... 3. рО2 – parciální tlak kyslíku v plné krvi. Norma v kapilární krvi je 83 - 108 mmHg, ve venózní krvi –…PORUŠENÍ DECHU
Korekce CBS je adaptivní reakce na straně orgánu, který způsobil porušení CBS. Existují dva hlavní typy poruch CBS – acidóza a alkalóza.Acidóza
já Plyn (dýchání) . Charakterizováno hromaděním CO 2 v krvi ( pC02=, AB, SB, BB=N,).
1). potíže s uvolňováním CO 2, při poruchách zevního dýchání (hypoventilace plic při bronchiálním astmatu, zápal plic, poruchy prokrvení se stagnací v plicním kruhu, plicní edém, emfyzém, plicní atelektáza, deprese dechového centra pod vlivem řady toxinů a léků, jako je morfin atd.) (рСО 2 =, рО 2 =↓, AB, SB, BB=N,).
2). vysoká koncentrace CO 2 v prostředí (uzavřené prostory) (pCO 2 =, pO 2, AB, SB, BB=N,).
3). poruchy anesteziologického dýchacího zařízení.
Při plynové acidóze dochází k akumulaci v krvi. CO 2, H 2 CO 3 a snížení pH. Acidóza stimuluje reabsorpci Na + v ledvinách a po určité době dochází ke zvýšení AB, SB, BB v krvi a jako kompenzace vzniká vylučovací alkalóza.
Při acidóze se H 2 PO 4 - hromadí v krevní plazmě, která není schopna zpětného vstřebávání v ledvinách. V důsledku toho se intenzivně uvolňuje, způsobuje fosfaturie .
Ke kompenzaci acidózy ledviny intenzivně vylučují chloridy močí, což vede k hypochroremie .
Přebytek H+ vstupuje do buněk a na oplátku K+ buňky opouští, což způsobuje hyperkalémie .
Nadbytek K+ je intenzivně vylučován močí, což během 5-6 dnů vede k hypokalémie .
II. Neplyn. Vyznačuje se akumulací netěkavých kyselin (pCO 2 =↓,N, AB, SB, BB=↓).
1). Metabolický. Rozvíjí se při poruchách metabolismu tkání, které jsou doprovázeny nadměrnou tvorbou a hromaděním netěkavých kyselin nebo ztrátou zásad (pCO 2 =↓,N, AR = , AB, SB, BB=↓).
A). Ketoacidóza. Při cukrovce, hladovění, hypoxii, horečce atd.
b). Laktátová acidóza. Při hypoxii, dysfunkci jater, infekcích atd.
PROTI). Acidóza. Vyskytuje se v důsledku nahromadění organických a anorganických kyselin při rozsáhlých zánětlivých procesech, popáleninách, úrazech apod.
Při metabolické acidóze se hromadí netěkavé kyseliny a klesá pH. Tlumivé systémy, neutralizující kyseliny, jsou spotřebovány, v důsledku toho klesá koncentrace v krvi. AB, SB, BB a stoupá AR.
H + netěkavé kyseliny při interakci s HCO 3 - dávají H 2 CO 3, který se rozkládá na H 2 O a CO 2, přičemž samotné netěkavé kyseliny tvoří soli s hydrogenuhličitany Na +. Nízké pH a vysoké pCO 2 stimulují dýchání, v důsledku toho se pCO 2 v krvi normalizuje nebo klesá s rozvojem plynové alkalózy.
Přebytek H + v krevní plazmě se přesouvá do buňky a na oplátku K + buňku opouští, v krevní plazmě dochází k přechodnému stavu hyperkalémie a buňky - hypokalygistii . K+ se intenzivně vylučuje močí. Během 5-6 dnů se obsah K + v plazmě normalizuje a poté se dostane pod normální ( hypokalémie ).
V ledvinách se zintenzivňují procesy acidogeneze, amoniogeneze a doplňování deficitu plazmatického bikarbonátu. Výměnou za HCO 3 - Cl - se aktivně vylučuje do moči, rozvíjí se hypochloremie .
Klinické projevy metabolické acidózy:
- poruchy mikrocirkulace . Dochází ke snížení průtoku krve a rozvoji stáze pod vlivem katecholaminů, mění se reologické vlastnosti krve, což přispívá k prohloubení acidózy.
- poškození a zvýšená propustnost cévní stěny pod vlivem hypoxie a acidózy. Při acidóze se zvyšuje hladina kininů v plazmě a extracelulární tekutině. Kininy způsobují vazodilataci a dramaticky zvyšují propustnost. Rozvíjí se hypotenze. Popsané změny v cévách mikrovaskulatury přispívají k procesu tvorby trombu a krvácení.
Když je pH krve nižší než 7,2, snížený srdeční výdej .
- Kussmaulův dech (kompenzační reakce zaměřená na uvolnění přebytečného CO 2).
2. Vylučovací. Rozvíjí se při narušení procesů acidogeneze a amoniageneze v ledvinách nebo při nadměrné ztrátě bazických valenčních látek ve stolici.
A). Retence kyseliny při selhání ledvin (chronická difuzní glomerulonefritida, nefroskleróza, difuzní nefritida, urémie). Moč je neutrální nebo zásaditá.
b). Ztráta alkálií: renální (renální tubulární acidóza, hypoxie, intoxikace sulfonamidy), gastroenterální (průjem, hypersalivace).
3. Exogenní.
Požití kyselých potravin, léků (chlorid amonný; transfuze velkého množství roztoků pro náhradu krve a tekutin pro parenterální výživu, jejichž pH je normální<7,0) и при отравлениях (салицилаты, этанол, метанол, этиленгликоль, толуол и др.).
4. Kombinované.
Například ketoacidóza + laktátová acidóza, metabolická + vylučovací atd.
III. Smíšený (plyn + neplyn).
Vyskytuje se při asfyxii, kardiovaskulárním selhání atd.
Alkalóza
1). zvýšený odvod CO2, s aktivací zevního dýchání (hyperventilace plic s kompenzační dušností, která doprovází řadu onemocnění včetně... 2). Nedostatek O2 ve vdechovaném vzduchu způsobuje hyperventilaci plic a... Hyperventilace vede ke snížení pCO2 v krvi a zvýšení pH. Alkalóza inhibuje renální reabsorpci Na+,...Neplynová alkalóza
Literatura
1. Hydrogenuhličitany v séru nebo plazmě /R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell // Human Biochemistry: ve 2 svazcích. T.2. Za. z angličtiny: - M.: Mir, 1993. - s. 370-371.
2. Krevní pufrovací systémy a acidobazická rovnováha / T.T. Berezov, B.F. Korovkin // Biologická chemie: Učebnice / Ed. RAMS S.S. Debová. - 2. vyd. přepracováno a doplňkové - M.: Medicína, 1990. - s. 452-457.
Co uděláme s přijatým materiálem:
Pokud byl pro vás tento materiál užitečný, můžete si jej uložit na svou stránku na sociálních sítích:
Voda je prostředí, ve kterém probíhá většina metabolických reakcí. Přímo se podílí na metabolismu. Voda hraje určitou roli v procesech termoregulace těla. Pomocí vody jsou do tkání a buněk dodávány živiny a odváděny z nich konečné produkty metabolismu.
Vylučování vody z těla se provádí ledvinami - 1,2-1,5 l, kůží - 0,5 l, plícemi - 0,2-0,3 l. Výměna vody je regulována neurohormonálním systémem. Zadržování vody v těle podporují hormony kůry nadledvin (kortizon, aldosteron) a hormon zadního laloku hypofýzy vazopresin. Hormon štítné žlázy tyroxin zvyšuje vylučování vody z těla.
^
METABOLISMUS MINERÁLŮ
Minerální soli patří mezi základní potravinové látky. Minerální prvky nemají nutriční hodnotu, ale tělo je potřebuje jako látky podílející se na regulaci metabolismu, udržování osmotického tlaku a zajišťování stálého pH intra- a extracelulární tekutiny těla. Mnoho minerálních prvků je strukturálními složkami enzymů a vitamínů.
Složení lidských a zvířecích orgánů a tkání zahrnuje makroprvky a mikroprvky. Ty jsou v těle obsaženy ve velmi malých množstvích. V různých živých organismech, stejně jako v lidském těle, se kyslík, uhlík, vodík a dusík nacházejí v největším množství. Tyto prvky, stejně jako fosfor a síra, jsou součástí živých buněk ve formě různých sloučenin. Mezi makroprvky patří také sodík, draslík, vápník, chlór a hořčík. V těle zvířat byly nalezeny tyto mikroprvky: měď, mangan, jód, molybden, zinek, fluor, kobalt atd. Mezi makro- a mikroprvky zaujímá železo.
Minerály se do těla dostávají pouze s jídlem. Poté přes střevní sliznici a cévy do portální žíly a jater. Játra si uchovávají některé minerály: sodík, železo, fosfor. Železo je součástí hemoglobinu, podílí se na přenosu kyslíku a také na složení redoxních enzymů. Vápník je součástí kostní tkáně a dodává jí pevnost. Kromě toho hraje důležitou roli při srážení krve. Fosfor, který se nachází kromě volného (anorganického) ve sloučeninách s bílkovinami, tuky a sacharidy, je pro tělo velmi užitečný. Hořčík reguluje nervosvalovou dráždivost a aktivuje mnoho enzymů. Kobalt je součástí vitaminu B12. Jód se podílí na tvorbě hormonů štítné žlázy. Fluor se nachází v zubních tkáních. Sodík a draslík mají velký význam pro udržení osmotického tlaku krve.
Metabolismus minerálních látek úzce souvisí s metabolismem organických látek (bílkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy, lipidy). Například ionty kobaltu, manganu, hořčíku a železa jsou nezbytné pro normální metabolismus aminokyselin. Ionty chlóru aktivují amylázu. Ionty vápníku mají aktivační účinek na lipázu. Oxidace mastných kyselin probíhá intenzivněji v přítomnosti iontů mědi a železa.
^
KAPITOLA 12. VITAMÍNY
Vitamíny jsou nízkomolekulární organické sloučeniny, které jsou nezbytnou složkou potravy. Nejsou syntetizovány u zvířat. Hlavním zdrojem pro lidské tělo a zvířata je rostlinná potrava.
Vitamíny jsou biologicky aktivní látky. Jejich nepřítomnost nebo nedostatek jídla je doprovázeno prudkým narušením životně důležitých procesů, což vede k výskytu závažných onemocnění. Potřeba vitamínů je dána tím, že mnohé z nich jsou součástí enzymů a koenzymů.
Vitamíny jsou svou chemickou strukturou velmi rozmanité. Dělí se do dvou skupin: rozpustné ve vodě a rozpustné v tucích.
^ VITAMÍNY ROZPUSTNÉ VODOU
1. Vitamin B 1 (thiamin, aneurin). Jeho chemická struktura je charakterizována přítomností aminové skupiny a atomu síry. Přítomnost alkoholové skupiny ve vitaminu B1 umožňuje tvorbu esterů s kyselinami. Spojením se dvěma molekulami kyseliny fosforečné tvoří thiamin ester thiamindifosfát, což je koenzymová forma vitaminu. Thiamindifosfát je koenzym dekarboxyláz, které katalyzují dekarboxylaci α-ketokyselin. Při absenci nebo nedostatečném příjmu vitaminu B1 do těla se metabolismus sacharidů stává nemožným. K porušení dochází ve fázi využití kyseliny pyrohroznové a kyseliny α-ketoglutarové.
2. Vitamin B 2 (riboflavin). Tento vitamín je methylovaný derivát isoaloxazinu vázaný na 5-sytný alkohol ribitol.
V těle je riboflavin ve formě esteru s kyselinou fosforečnou součástí prostetické skupiny flavinových enzymů (FMN, FAD), které katalyzují biologické oxidační procesy zajišťující přenos vodíku v dýchacím řetězci a také reakce syntéza a odbourávání mastných kyselin.
3. Vitamin B 3 (kyselina pantotenová). Kyselina pantotenová se skládá z -alaninu a kyseliny dioxydimethylmáselné, spojených peptidovou vazbou. Biologický význam kyseliny pantotenové spočívá v tom, že je součástí koenzymu A, který hraje obrovskou roli v metabolismu sacharidů, tuků a bílkovin.
4. Vitamin B 6 (pyridoxin). Chemickou povahou je vitamin B6 derivátem pyridinu. Fosforylovaný derivát pyridoxinu je koenzym enzymů, které katalyzují reakce metabolismu aminokyselin.
5. Vitamin B 12 (kobalamin). Chemická struktura vitaminu je velmi složitá. Obsahuje čtyři pyrrolové kruhy. Uprostřed je atom kobaltu navázaný na dusík pyrrolových kruhů.
Vitamin B 12 hraje velkou roli při přenosu methylových skupin a také při syntéze nukleových kyselin.
6. Vitamin PP (kyselina nikotinová a její amid). Kyselina nikotinová je derivát pyridinu.
Amid kyseliny nikotinové je nedílnou součástí koenzymů NAD + a NADP +, které jsou součástí dehydrogenáz.
7. Kyselina listová (vitamín B c). Izolované z listů špenátu (latinsky folium - list). Kyselina listová obsahuje kyselinu para-aminobenzoovou a kyselinu glutamovou. Kyselina listová hraje důležitou roli v metabolismu nukleových kyselin a syntéze bílkovin.
8. Kyselina para-aminobenzoová. Hraje velkou roli při syntéze kyseliny listové.
9. Biotin (vitamín H). Biotin je součástí enzymu, který katalyzuje proces karboxylace (přidání CO 2 do uhlíkového řetězce). Biotin je nezbytný pro syntézu mastných kyselin a purinů.
10. Vitamin C (kyselina askorbová). Chemická struktura kyseliny askorbové je blízká hexózám. Zvláštností této sloučeniny je její schopnost podstoupit reverzibilní oxidaci za vzniku kyseliny dehydroaskorbové. Obě tyto sloučeniny mají vitamínovou aktivitu. Kyselina askorbová se účastní redoxních procesů v těle, chrání skupinu SH enzymů před oxidací a má schopnost odvodňovat toxiny.
^ VITAMÍNY ROZPUSTNÉ V TUKU
Do této skupiny patří vitamíny skupin A, D, E, K- atd.
1. Vitamíny skupiny A. Vitamín A 1 (retinol, antixeroftalmikum) je svou chemickou podstatou blízký karotenům. Je to cyklický jednosytný alkohol .
2. Vitamíny skupiny D (antirachitický vitamín). Svou chemickou strukturou se vitamíny skupiny D blíží sterolům. Vitamin D 2 se tvoří z ergosterolu v kvasinkách a vitamin D 3 se tvoří ze 7-de-hydrocholesterolu v živočišných tkáních vlivem ultrafialového záření.
3. Vitamíny skupiny E (, , -tokoferoly). K hlavním změnám při nedostatku vitaminu E dochází v reprodukčním systému (ztráta schopnosti nést plod, degenerativní změny spermií). Nedostatek vitaminu E zároveň způsobuje poškození celé řady tkání.
4. Vitamíny skupiny K. Vitamíny této skupiny (K 1 a K 2) patří podle chemické struktury mezi naftochinony. Charakteristickým znakem nedostatku vitaminu K je výskyt podkožního, intramuskulárního a jiného krvácení a poruchy srážlivosti krve. Důvodem je porušení syntézy proteinu protrombinu, složky systému srážení krve.
ANTIVITAMÍNY
Antivitaminy jsou antagonisty vitaminů: Často jsou tyto látky svou strukturou velmi blízké odpovídajícím vitaminům a jejich působení je pak založeno na „konkurenčním“ vytěsnění odpovídajícího vitaminu z jeho komplexu v enzymatickém systému antivitaminem. V důsledku toho se vytvoří „neaktivní“ enzym, naruší se metabolismus a dojde k vážnému onemocnění. Například sulfonamidy jsou antivitaminy kyseliny para-aminobenzoové. Antivitamin vitaminu B 1 je pyrithiamin.Existují také strukturálně odlišné antivitaminy, které jsou schopny vitaminy vázat, čímž je zbavují vitaminové aktivity.
^
KAPITOLA 13. HORMONY
Hormony, stejně jako vitamíny, jsou biologicky aktivní látky a jsou regulátory metabolismu a fyziologických funkcí. Jejich regulační role se redukuje na aktivaci či inhibici enzymových systémů, změny permeability biologických membrán a transportu látek přes ně, stimulaci či posílení různých biosyntetických procesů včetně syntézy enzymů.
Hormony jsou produkovány v endokrinních žlázách, které nemají vylučovací cesty a vylučují své sekrety přímo do krevního řečiště. Endokrinní žlázy zahrnují štítnou žlázu, příštítná tělíska (v blízkosti štítné žlázy), pohlavní žlázy, nadledvinky, hypofýzu, slinivku a brzlík.
Nemoci, ke kterým dochází při narušení funkcí té či oné žlázy s vnitřní sekrecí, jsou důsledkem buď její hypofunkce (snížená sekrece hormonů) nebo hyperfunkce (nadměrná sekrece hormonů).
Hormony lze na základě jejich chemické struktury rozdělit do tří skupin: proteinové hormony; hormony odvozené od aminokyseliny tyrosinu a hormony se steroidní strukturou.
^ PROTEINOVÉ HORMONY
Patří mezi ně hormony slinivky břišní, přední hypofýzy a příštítných tělísek.
Hormony slinivky břišní – inzulin a glukagon – se podílejí na regulaci metabolismu sacharidů. Ve svém působení jsou si navzájem antagonisty. Inzulin snižuje a glukagon zvyšuje hladinu cukru v krvi.
Hormony hypofýzy regulují činnost mnoha dalších endokrinních žláz. Tyto zahrnují:
Somatotropní hormon (GH) - růstový hormon, stimuluje růst buněk, zvyšuje úroveň biosyntetických procesů;
Hormon stimulující štítnou žlázu (TSH) – stimuluje činnost štítné žlázy;
Adrenokortikotropní hormon (ACTH) – reguluje biosyntézu kortikosteroidů kůrou nadledvin;
Gonadotropní hormony regulují funkci gonád.
^ HORMONY ŘADY TYROSINŮ
Patří mezi ně hormony štítné žlázy a hormony dřeně nadledvin. Hlavní hormony štítné žlázy jsou tyroxin a trijodtyronin. Tyto hormony jsou jodované deriváty aminokyseliny tyrosinu. Při hypofunkci štítné žlázy se metabolické procesy snižují. Hyperfunkce štítné žlázy vede ke zvýšení bazálního metabolismu.
Dřeň nadledvin produkuje dva hormony, adrenalin a norepinefrin. Tyto látky zvyšují krevní tlak. Adrenalin má významný vliv na metabolismus sacharidů – zvyšuje hladinu glukózy v krvi.
^ STEROIDNÍ HORMONY
Tato třída zahrnuje hormony produkované kůrou nadledvin a gonádami (vaječníky a varlata). Chemickou povahou jsou to steroidy. Kůra nadledvin produkuje kortikosteroidy, obsahují atom C 21. Dělí se na mineralokortikoidy, z nichž nejaktivnější jsou aldosteron a deoxykortikosteron. a glukokortikoidy - kortizol (hydrokortison), kortison a kortikosteron. Glukokortikoidy mají velký vliv na metabolismus sacharidů a bílkovin. Mineralokortikoidy regulují především metabolismus vody a minerálních látek.
Existují mužské (androgeny) a ženské (estrogeny) pohlavní hormony. První z nich jsou C19-, a druhé C18-steroidy. Androgeny zahrnují testosteron, androstendion atd. a estrogeny zahrnují estradiol, estron a estriol. Nejaktivnější jsou testosteron a estradiol. Pohlavní hormony určují normální pohlavní vývoj, tvorbu sekundárních pohlavních znaků a ovlivňují metabolismus.
^ KAPITOLA 14. BIOCHEMICKÉ ZÁKLADY RACIONÁLNÍ VÝŽIVY
V problematice výživy lze rozlišit tři vzájemně související úseky: racionální výživu, léčebný a léčebně-profylaktický. Základem je tzv. racionální výživa, neboť je postavena s ohledem na potřeby zdravého člověka v závislosti na věku, profesi, klimatických a dalších podmínkách. Základem vyvážené stravy je vyváženost a správná výživa. Racionální výživa je prostředkem k normalizaci stavu těla a udržení jeho vysoké pracovní kapacity.
Sacharidy, bílkoviny, tuky, aminokyseliny, vitamíny a minerály vstupují do lidského těla s jídlem. Potřeba těchto látek je různá a je dána fyziologickým stavem organismu. Rostoucí tělo potřebuje více jídla. Člověk, který se věnuje sportu nebo fyzické práci, vydává velké množství energie, a proto také potřebuje více jídla než člověk se sedavým zaměstnáním.
V lidské výživě by množství bílkovin, tuků a sacharidů mělo být v poměru 1:1:4, tj. na 1 g bílkovin zkonzumujte 1 g tuku a 4 g sacharidů. Bílkoviny by měly představovat asi 14 % denního příjmu kalorií, tuky asi 31 % a sacharidy asi 55 %.
V současné fázi vývoje vědy o výživě nestačí vycházet pouze z celkové spotřeby živin. Velmi důležité je stanovení podílu základních složek potravy ve stravě (esenciální aminokyseliny, nenasycené mastné kyseliny, vitamíny, minerály atd.). Moderní učení o lidských potřebách potravin je vyjádřeno konceptem vyvážené stravy. Zajištění normální životní aktivity je podle této koncepce možné nejen dodáním tělu dostatečného množství energie a bílkovin, ale také sledováním poměrně složitých vztahů mezi řadou nenahraditelných nutričních faktorů, které jsou schopny uplatnit maximum svých příznivých biologických účinků. v těle. Zákon vyvážené výživy je založen na představách o kvantitativních a kvalitativních aspektech procesů asimilace potravy v těle, tedy celého souhrnu metabolických enzymatických reakcí.
Institut výživy Akademie lékařských věd SSSR vyvinul průměrné údaje o nutričních potřebách dospělého. Především při určování optimálních poměrů jednotlivých živin je právě tento poměr živin v průměru nezbytný pro udržení normálního fungování dospělého člověka. Při přípravě obecných diet a hodnocení jednotlivých produktů je proto nutné se na tyto poměry zaměřit. Je důležité si uvědomit, že nejen nedostatek jednotlivých podstatných faktorů škodí, ale nebezpečný je i jejich nadbytek. Důvod toxicity nadbytku esenciálních živin je pravděpodobně spojen s nerovnováhou ve stravě, která následně vede k narušení biochemické homeostázy (nestálosti složení a vlastností vnitřního prostředí) organismu a k narušení buněčné výživa.
Danou nutriční rovnováhu lze jen stěží přenést, aniž by se změnila nutriční struktura lidí v různých pracovních a životních podmínkách, lidí různého věku a pohlaví atd. Na základě skutečnosti, že rozdíly v energetických a nutričních potřebách vycházejí z charakteristik, průběh metabolické procesy a jejich hormonální a nervovou regulaci, je nutné u osob různého věku a pohlaví, stejně jako u osob s výraznými odchylkami od průměrných ukazatelů normálního enzymatického stavu, provést určité úpravy obvyklé prezentace vyvážené výživy. .
Ústav výživy Akademie lékařských věd SSSR navrhl normy pro
výpočet optimálních diet pro obyvatelstvo naší země.
Tyto diety se liší podle tří klimatických podmínek
zóny: severní, střední a jižní. Nedávné vědecké údaje však naznačují, že takové rozdělení dnes nemůže být uspokojivé. Nedávné studie ukázaly, že v naší zemi musí být sever rozdělen na dvě zóny: evropskou a asijskou. Tyto zóny se od sebe výrazně liší v klimatických podmínkách. V Institutu klinické a experimentální medicíny Sibiřské pobočky Akademie lékařských věd SSSR (Novosibirsk) se v důsledku dlouhodobých studií ukázalo, že v podmínkách asijského severu metabolismus bílkovin, tuků, sacharidů, vitamínů, makro- a mikroprvků je restrukturalizována, a proto je potřeba vyjasnit normy lidské výživy s přihlédnutím ke změnám v metabolismu. V současné době probíhá ve velkém měřítku výzkum v oblasti racionalizace výživy obyvatel Sibiře a Dálného východu. Primární roli při studiu této problematiky má biochemický výzkum.
První živé organismy se ve vodě objevily asi před 3 miliardami let a dodnes je voda hlavním biorozpouštědlem.
Voda je kapalné médium, které je hlavní složkou živého organismu, zajišťující jeho životně důležité fyzikální a chemické procesy: osmotický tlak, hodnotu pH, minerální složení. Voda tvoří v průměru 65 % celkové tělesné hmotnosti dospělého zvířete a více než 70 % novorozence. Více než polovina této vody se nachází uvnitř buněk těla. Vzhledem k velmi malé molekulové hmotnosti vody se počítá, že asi 99 % všech molekul v buňce jsou molekuly vody (Bohinski R., 1987).
Vysoká tepelná kapacita vody (ohřátí 1 g vody o 1°C trvá 1 kal) umožňuje tělu absorbovat značné množství tepla bez výrazného zvýšení teploty jádra. Díky vysokému výparnému teplu vody (540 cal/g) tělo odvádí část tepelné energie a zabraňuje přehřátí.
Molekuly vody se vyznačují silnou polarizací. V molekule vody tvoří každý atom vodíku elektronový pár s centrálním atomem kyslíku. Molekula vody má tedy dva trvalé dipóly, protože vysoká elektronová hustota v blízkosti kyslíku jí dává negativní náboj, zatímco každý atom vodíku se vyznačuje sníženou elektronovou hustotou a nese částečný kladný náboj. V důsledku toho vznikají elektrostatické vazby mezi atomem kyslíku jedné molekuly vody a vodíkem jiné molekuly, nazývané vodíkové vazby. Tato struktura vody vysvětluje její vysoké hodnoty výparného tepla a bodu varu.
Vodíkové vazby jsou relativně slabé. Jejich disociační energie (energie přerušení vazby) v kapalné vodě je 23 kJ/mol, ve srovnání se 470 kJ pro kovalentní vazbu O-H v molekule vody. Životnost vodíkové vazby se pohybuje od 1 do 20 pikosekund (1 pikosekunda = 1(G 12 s). Vodíkové vazby však nejsou jedinečné pouze pro vodu, ale mohou se vyskytovat i mezi atomem vodíku a dusíku v jiných strukturách.
V ledovém stavu tvoří každá molekula vody maximálně čtyři vodíkové vazby, tvořící krystalovou mřížku. Naproti tomu v kapalné vodě při pokojové teplotě má každá molekula vody vodíkové vazby s průměrně 3-4 dalšími molekulami vody. Tato krystalická mřížka ledu ho činí méně hustým než kapalná voda. Na hladině kapalné vody proto plave led, který ji chrání před zamrznutím.
Vodíkové vazby mezi molekulami vody tedy poskytují kohezní síly, které udržují vodu v kapalné formě při pokojové teplotě a přeměňují molekuly na ledové krystaly. Všimněte si, že kromě vodíkových vazeb jsou biomolekuly charakterizovány dalšími typy nekovalentních vazeb: iontovými, hydrofobními, van der Waalsovými silami, které jsou jednotlivě slabé, ale společně mají silný vliv na struktury proteinů, nukleové kyseliny, polysacharidy a buněčné membrány.
Molekuly vody a jejich ionizační produkty (H + a OH) mají výrazný vliv na struktury a vlastnosti buněčných složek, včetně nukleových kyselin, bílkovin a tuků. Kromě stabilizace struktury proteinů a nukleových kyselin se vodíkové vazby podílejí na biochemické expresi genů.
Voda jako základ vnitřního prostředí buněk a tkání určuje jejich chemickou aktivitu a je jedinečným rozpouštědlem různých látek. Voda zvyšuje stabilitu koloidních systémů a účastní se četných hydrolytických a hydrogenačních reakcí v oxidačních procesech. Voda se do těla dostává s krmivem a pitnou vodou.
Mnoho metabolických reakcí v tkáních vede k tvorbě vody, která se nazývá endogenní (8-12 % celkové tělesné tekutiny). Zdrojem endogenní tělesné vody jsou především tuky, sacharidy a bílkoviny. Oxidace 1 g tuků, sacharidů a bílkovin tedy vede k vytvoření 1,07; 0,55 a 0,41 g vody, v daném pořadí. Zvířata v pouštních podmínkách tedy dokážou nějakou dobu přežít bez nabírání vody (velbloudi i poměrně dlouho). Pes bez vody zemře po 10 dnech a bez jídla po několika měsících. Ztráta 15-20% vody tělem znamená smrt zvířete.
Nízká viskozita vody určuje neustálou redistribuci tekutiny v orgánech a tkáních těla. Voda se dostává do gastrointestinálního traktu a poté je téměř všechna tato voda absorbována zpět do krve.
Transport vody buněčnými membránami probíhá rychle: 30-60 minut poté, co zvíře přijme vodu, nastane nová osmotická rovnováha mezi extracelulární a intracelulární tekutinou tkání. Objem extracelulární tekutiny má velký vliv na krevní tlak; zvýšení nebo snížení objemu extracelulární tekutiny vede k poruchám krevního oběhu.
Ke zvýšení množství vody v tkáních (hyperhydrie) dochází při pozitivní vodní bilanci (nadměrný příjem vody v důsledku narušené regulace metabolismu voda-sůl). Hyperhydrie vede k hromadění tekutiny v tkáních (edém). Dehydratace je zaznamenána při nedostatku pitné vody nebo při nadměrné ztrátě tekutin (průjem, krvácení, zvýšené pocení, hyperventilace). Ke ztrátě vody u zvířat dochází v důsledku povrchu těla, trávicího systému, dýchání, močových cest a mléka u zvířat v laktaci.
K výměně vody mezi krví a tkáněmi dochází v důsledku rozdílu hydrostatického tlaku v arteriálním a žilním oběhovém systému a také v důsledku rozdílu onkotického tlaku v krvi a tkáních. Vasopresin, hormon zadního laloku hypofýzy, zadržuje vodu v těle tím, že ji reabsorbuje v renálních tubulech. Aldosteron, hormon kůry nadledvin, zajišťuje zadržování sodíku ve tkáních a spolu s ním je zadržována voda. Potřeba vody zvířete je v průměru 35-40 g na kg tělesné hmotnosti a den.
Všimněte si, že chemikálie v těle zvířete jsou v ionizované formě, ve formě iontů. Ionty, v závislosti na znaménku náboje, jsou klasifikovány jako anionty (záporně nabitý iont) nebo kationty (kladně nabitý iont). Prvky, které disociují ve vodě za vzniku aniontů a kationtů, jsou klasifikovány jako elektrolyty. Soli alkalických kovů (NaCl, KC1, NaHC0 3), soli organických kyselin (např. laktát sodný), když se rozpustí ve vodě, zcela disociují a jsou elektrolyty. Cukry a alkoholy, které jsou snadno rozpustné ve vodě, se ve vodě nedisociují a nenesou náboj, proto jsou považovány za neelektrolyty. Množství aniontů a kationtů v tkáních těla je obecně stejné.
Ionty disociujících látek, které mají náboj, jsou orientovány kolem vodních dipólů. Kolem kationtů se nacházejí dipóly vody se svými zápornými náboji a anionty jsou obklopeny kladnými náboji vody. V tomto případě dochází k jevu elektrostatické hydratace. Vlivem hydratace je tato část vody ve tkáních ve vázaném stavu. Druhá část vody je spojena s různými buněčnými organelami, které tvoří tzv. nepohyblivou vodu.
Tělesné tkáně obsahují 20 základních chemických prvků ze všech přírodních prvků. Uhlík, kyslík, vodík, dusík a síra jsou základními složkami biomolekul, z nichž hmotnostně převažuje kyslík.
Chemické prvky v těle tvoří soli (minerály) a jsou součástí biologicky aktivních molekul. Biomolekuly mají nízkou molekulovou hmotnost (30-1500) nebo jsou to makromolekuly (proteiny, nukleové kyseliny, glykogen), jejichž molekulové hmotnosti jsou miliony jednotek. Jednotlivé chemické prvky (Na, K, Ca, S, P, C1) tvoří v tkáních cca 10"2 % i více (makroprvky), zatímco jiné (Fe, Co, Cu, Zn, J, Se, Ni, Mo) jsou například přítomny ve výrazně menším množství - 10" 3 -10~ 6% (mikroprvky). V těle zvířete tvoří minerální látky 1-3 % celkové tělesné hmotnosti a jsou distribuovány extrémně nerovnoměrně. V určitých orgánech může být obsah mikroelementů významný, např. jód ve štítné žláze.
Minerály se po vstřebání většího množství v tenkém střevě dostávají do jater, kde se některé z nich ukládají a jiné jsou distribuovány do různých orgánů a tkání těla. Minerály se z těla vylučují především močí a stolicí.
K výměně iontů mezi buňkami a mezibuněčnou tekutinou dochází na základě pasivního i aktivního transportu přes semipermeabilní membrány. Výsledný osmotický tlak určuje turgor buněk, udržuje elasticitu tkání a tvar orgánů. Aktivní transport iontů nebo jejich pohyb do prostředí s nižší koncentrací (proti osmotickému gradientu) vyžaduje výdej energie z molekul ATP. Aktivní transport iontů je charakteristický pro ionty Na +, Ca 2 ~ a je doprovázen nárůstem oxidačních procesů, které generují ATP.
Úlohou minerálů je udržovat určitý osmotický tlak krevní plazmy, acidobazickou rovnováhu, propustnost různých membrán, regulaci aktivity enzymů, zachování struktur biomolekul včetně proteinů a nukleových kyselin a udržení motorických a sekrečních funkcí. trávicího traktu. Proto se u mnoha poruch funkcí trávicího traktu zvířat doporučují různé kompozice minerálních solí jako terapeutické prostředky.
Důležité je jak absolutní množství, tak správný poměr v tkáních mezi určitými chemickými prvky. Zejména optimální poměr v tkáních Na:K:Cl je normálně 100:1:1,5. Výrazným rysem je „asymetrie“ v distribuci solných iontů mezi buňkou a extracelulárním prostředím tělesných tkání.
