ELŐADÁSTANFOLYAM
ÁLTALÁNOS BIOKÉMIÁBAN
8. modul. A víz-só anyagcsere és a sav-bázis állapot biokémiája
Jekatyerinburg,
ELŐADÁS 24. sz
Téma: Víz-só és ásványi anyag anyagcsere
Karok: terápiás és megelőző, orvosi és megelőző, gyermekgyógyászati.
Víz-só anyagcsere – a víz és a szervezet fő elektrolitjainak (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4 ) cseréje.
Elektrolitok – olyan anyagok, amelyek oldatban anionokká és kationokká disszociálnak. Mértékük mol/l-ben történik.
Nem elektrolitok– oldatban nem disszociáló anyagok (glükóz, kreatinin, karbamid). Ezeket g/l-ben mérik.
Ásványi anyagcsere – bármilyen ásványi komponens cseréje, beleértve azokat is, amelyek nem befolyásolják a szervezet folyékony környezetének alapvető paramétereit.
Víz - minden testnedv fő összetevője.
A víz biológiai szerepe
A víz a legtöbb szerves (kivéve a lipidek) és szervetlen vegyület univerzális oldószere.
A víz és a benne oldott anyagok megteremtik a szervezet belső környezetét.
A víz biztosítja az anyagok és a hőenergia szállítását a szervezetben.
A szervezet kémiai reakcióinak jelentős része a vizes fázisban megy végbe.
A víz részt vesz a hidrolízis, hidratálás és dehidratáció reakcióiban.
Meghatározza a hidrofób és hidrofil molekulák térbeli szerkezetét és tulajdonságait.
A GAG-okkal kombinálva a víz szerkezeti funkciót tölt be.
A testnedvek általános tulajdonságai
Minden testnedvet közös tulajdonságok jellemeznek: térfogat, ozmotikus nyomás és pH-érték.
Hangerő. Minden szárazföldi állatnál a folyadék testtömegének körülbelül 70%-át teszi ki.
A víz eloszlása a szervezetben az életkortól, nemtől, izomtömegtől, testtípustól és zsírmennyiségtől függ. A különböző szövetek víztartalma a következőképpen oszlik meg: tüdő, szív és vese (80%), vázizmok és agy (75%), bőr és máj (70%), csontok (20%), zsírszövet (10%). . Általában a vékony embereknek kevesebb a zsírjuk és több a vízük. A férfiaknál a víz a testtömeg 60% -át teszi ki, a nőknél - a testtömeg 50% -át. Az idősebb embereknek több a zsírjuk és kevesebb az izomzatuk. A 60 év feletti férfiak és nők szervezete átlagosan 50%, illetve 45% vizet tartalmaz.
Teljes vízmegvonás esetén a halál 6-8 nap után következik be, amikor a szervezetben lévő víz mennyisége 12%-kal csökken.
Az összes testfolyadék intracelluláris (67%) és extracelluláris (33%) készletekre oszlik.
Extracelluláris medence (celluláris tér) a következőkből áll:
Intravascularis folyadék;
Intersticiális folyadék (intercelluláris);
Transzcelluláris folyadék (a mellhártya, a szívburok, a peritoneális üregek és a szinoviális tér folyadéka, a cerebrospinális és intraokuláris folyadék, a verejték, a nyál- és könnymirigyek szekréciója, a hasnyálmirigy, a máj, az epehólyag, a gyomor-bél traktus és a légutak szekréciója).
A medencék között intenzív folyadékcsere zajlik. A víz egyik szektorból a másikba való mozgása az ozmotikus nyomás változásával történik.
ozmotikus nyomás - Ez az a nyomás, amelyet a vízben oldott összes anyag hoz létre. Az extracelluláris folyadék ozmotikus nyomását főként a NaCl koncentrációja határozza meg.
Az extracelluláris és intracelluláris folyadékok összetételében és az egyes komponensek koncentrációjában jelentősen eltérnek egymástól, de az ozmotikusan aktív anyagok összkoncentrációja megközelítőleg azonos.
pH– a protonkoncentráció negatív decimális logaritmusa. A pH-érték a szervezetben a savak és bázisok képződésének intenzitásától, pufferrendszerek általi semlegesítésétől és a vizelettel, kilégzett levegővel, verejtékkel és széklettel a szervezetből történő eltávolításától függ.
A csere jellemzőitől függően a pH-érték jelentősen eltérhet mind a különböző szövetek sejtjein belül, mind ugyanazon sejt különböző kompartmentjeiben (a citoszolban a savasság semleges, a lizoszómákban és a mitokondriumok membránközi terében erősen savas). ). Különböző szervek és szövetek sejtközötti folyadékában és a vérplazmában a pH-érték az ozmotikus nyomáshoz hasonlóan viszonylag állandó érték.
Az első élő szervezetek körülbelül 3 milliárd éve jelentek meg a vízben, és a mai napig a víz a fő biooldószer.
A víz egy folyékony közeg, amely az élő szervezet fő alkotóeleme, biztosítja annak létfontosságú fizikai és kémiai folyamatait: ozmotikus nyomást, pH-értéket, ásványi összetételt. Egy felnőtt állat teljes testtömegének átlagosan 65%-át, az újszülöttek pedig több mint 70%-át víz teszi ki. Ennek a víznek több mint fele a szervezet sejtjeiben található. Tekintettel a víz nagyon kis molekulatömegére, a számítások szerint a sejtben található összes molekula körülbelül 99%-a vízmolekula (Bohinski R., 1987).
A víz nagy hőkapacitása (1 g víz 1°C-os felmelegítéséhez 1 cal-ra van szükség) lehetővé teszi, hogy a szervezet jelentős mennyiségű hőt vegyen fel anélkül, hogy a maghőmérséklet jelentősen megemelkedik. A víz magas párolgáshője (540 cal/g) miatt a szervezet a hőenergia egy részét elvezeti, elkerülve a túlmelegedést.
A vízmolekulákat erős polarizáció jellemzi. A vízmolekulában minden hidrogénatom elektronpárt alkot a központi oxigénatommal. Ezért a vízmolekulának két permanens dipólusa van, mivel az oxigén közelében lévő nagy elektronsűrűség negatív töltést ad, míg mindegyik hidrogénatomot csökkentett elektronsűrűség jellemzi, és részleges pozitív töltést hordoz. Ennek eredményeként elektrosztatikus kötések jönnek létre az egyik vízmolekula oxigénatomja és egy másik molekula hidrogénje között, ezeket hidrogénkötéseknek nevezzük. A víznek ez a szerkezete magyarázza a párolgáshő és a forráspont magas értékét.
A hidrogénkötések viszonylag gyengék. Disszociációs energiájuk (kötésbontási energiájuk) folyékony vízben 23 kJ/mol, szemben a vízmolekulában lévő kovalens O-H kötés 470 kJ-jával. A hidrogénkötések élettartama 1-20 pikoszekundum (1 pikoszekundum = 1(G 12 s). A hidrogénkötések azonban nem csak vízre jellemzőek. Más szerkezetekben is előfordulhatnak hidrogén- és nitrogénatom között.
Jégállapotban minden vízmolekula legfeljebb négy hidrogénkötést alkot, kristályrácsot alkotva. Ezzel szemben szobahőmérsékleten lévő folyékony vízben minden vízmolekula hidrogénkötést tartalmaz átlagosan 3-4 másik vízmolekulával. Ez a jégkristályrács kevésbé sűrűvé teszi, mint a folyékony víz. Ezért a jég lebeg a folyékony víz felszínén, megvédve azt a fagyástól.
Így a vízmolekulák közötti hidrogénkötések biztosítják azokat a kohéziós erőket, amelyek a vizet szobahőmérsékleten folyékony formában tartják, és a molekulákat jégkristályokká alakítják. Megjegyzendő, hogy a hidrogénkötéseken kívül a biomolekulákat más típusú nem kovalens kötések is jellemzik: ionos, hidrofób, van der Waals erők, amelyek külön-külön gyengék, de együttesen erősen befolyásolják a fehérjék, nukleinsavak szerkezetét, poliszacharidok és sejtmembránok.
A vízmolekulák és ionizációs termékeik (H + és OH) kifejezett hatást gyakorolnak a sejtösszetevők szerkezetére és tulajdonságaira, beleértve a nukleinsavakat, fehérjéket és zsírokat. A fehérjék és nukleinsavak szerkezetének stabilizálása mellett a hidrogénkötések részt vesznek a gének biokémiai expressziójában.
A víz, mint a sejtek és szövetek belső környezetének alapja, meghatározza azok kémiai aktivitását, mivel különféle anyagok egyedülálló oldószere. A víz növeli a kolloid rendszerek stabilitását, és részt vesz számos hidrolízis és hidrogénezési reakcióban az oxidációs folyamatokban. A víz táplálékkal és ivóvízzel kerül a szervezetbe.
A szövetekben számos anyagcsere-reakció vezet víz képződéséhez, amelyet endogénnek neveznek (a teljes testfolyadék 8-12%-a). Az endogén testvíz forrásai elsősorban zsírok, szénhidrátok és fehérjék. Így 1 g zsír, szénhidrát és fehérje oxidációja 1,07 képződéséhez vezet; 0,55 és 0,41 g vizet. Ezért a sivatagi körülmények között élő állatok egy ideig vízivás nélkül is túlélhetnek (a tevék még elég sokáig). Egy kutya víz nélkül 10 nap alatt, táplálék nélkül néhány hónap alatt meghal. A víz 15-20%-ának elvesztése a szervezetben az állat halálát vonja maga után.
A víz alacsony viszkozitása meghatározza a folyadék állandó újraeloszlását a test szerveiben és szöveteiben. A víz bejut a gyomor-bélrendszerbe, majd szinte az összes víz visszaszívódik a vérbe.
A sejtmembránokon keresztüli vízszállítás gyorsan megtörténik: az állat vízvétele után 30-60 perccel új ozmotikus egyensúly jön létre a szövetek extracelluláris és intracelluláris folyadéka között. Az extracelluláris folyadék mennyisége nagymértékben befolyásolja a vérnyomást; az extracelluláris folyadék térfogatának növekedése vagy csökkenése a vérkeringés zavarához vezet.
A szövetekben a víz mennyiségének növekedése (hiperhidria) pozitív vízmérleg esetén (a víz-só anyagcsere károsodott szabályozása miatti túlzott vízbevitel) következik be. A hiperhidria folyadék felhalmozódásához vezet a szövetekben (ödéma). Kiszáradást ivóvízhiány vagy túlzott folyadékvesztés (hasmenés, vérzés, fokozott izzadás, hiperventiláció) esetén észlelnek. Az állatok vizet veszítenek a test felszíne, az emésztőrendszer, a légzés, a húgyutak és a szoptató állatok teje miatt.
A vér és a szövetek közötti vízcsere az artériás és a vénás keringési rendszer hidrosztatikus nyomásának különbsége, valamint a vér és a szövetek onkotikus nyomásának különbsége miatt következik be. A vazopresszin, az agyalapi mirigy hátsó lebenyének hormonja, visszatartja a vizet a szervezetben azáltal, hogy a vesetubulusokban újra felszívja. Az aldoszteron, a mellékvesekéreg hormonja biztosítja a nátrium visszatartását a szövetekben, és ezzel együtt a víz is visszatartja. Az állat vízszükséglete átlagosan 35-40 g testtömeg-kilogrammonként naponta.
Vegye figyelembe, hogy az állat testében lévő vegyi anyagok ionizált formában, ionok formájában vannak. Az ionokat a töltés előjelétől függően anionokba (negatív töltésű ionok) vagy kationokba (pozitív töltésű ionok) sorolják. Azokat az elemeket, amelyek vízben disszociálva anionokat és kationokat képeznek, elektrolitok közé soroljuk. Az alkálifémek sói (NaCl, KC1, NaHC0 3), szerves savak sói (például nátrium-laktát) vízben oldva teljesen disszociálnak és elektrolitok. A vízben könnyen oldódó cukrok és alkoholok nem disszociálnak vízben, és nem hordoznak töltést, ezért nem elektrolitnak minősülnek. Az anionok és kationok mennyisége a test szöveteiben általában azonos.
A disszociáló anyagok töltéssel rendelkező ionjai a vízdipólusok körül orientálódnak. A kationok körül a víz dipólusai helyezkednek el negatív töltéseikkel, az anionokat pedig a víz pozitív töltései veszik körül. Ebben az esetben az elektrosztatikus hidratáció jelensége lép fel. A hidratáció miatt a szövetekben a víznek ez a része kötött állapotban van. A víz másik része különféle sejtszervecskékhez kapcsolódik, amelyek az úgynevezett mozdulatlan vizet alkotják.
A testszövetek 20 alapvető kémiai elemet tartalmaznak az összes természetes elem közül. A szén, az oxigén, a hidrogén, a nitrogén és a kén a biomolekulák alapvető alkotóelemei, amelyekben az oxigén tömegarányosan dominál.
A szervezetben lévő kémiai elemek sókat (ásványi anyagokat) képeznek, és biológiailag aktív molekulák részét képezik. A biomolekulák alacsony molekulatömegűek (30-1500), vagy makromolekulák (fehérjék, nukleinsavak, glikogén), amelyek molekulatömege millió egység. Az egyes kémiai elemek (Na, K, Ca, S, P, C1) körülbelül 10 "2%-ot (makroelemek) tesznek ki a szövetekben, míg mások (Fe, Co, Cu, Zn, J, Se, Ni, Mo) például lényegesen kisebb mennyiségben vannak jelen - 10" 3 -10~ 6% (mikroelemek). Az állat szervezetében az ásványi anyagok a teljes testtömeg 1-3%-át teszik ki, és rendkívül egyenetlenül oszlanak el. Bizonyos szervekben jelentős lehet a mikroelem-tartalom, például a pajzsmirigyben a jód.
Miután az ásványi anyagok nagymértékben felszívódtak a vékonybélben, bejutnak a májba, ahol egy részük lerakódik, más része pedig eloszlik a test különböző szerveiben és szöveteiben. Az ásványi anyagok főként vizelettel és széklettel ürülnek ki a szervezetből.
A sejtek és az intercelluláris folyadék közötti ioncsere mind passzív, mind aktív, féligáteresztő membránokon keresztül történő transzport alapján történik. A kialakuló ozmotikus nyomás meghatározza a sejtturgort, fenntartja a szövetek rugalmasságát és a szervek alakját. Az ionok aktív transzportja vagy mozgása kisebb koncentrációjú közegbe (az ozmotikus gradienssel szemben) energiafelhasználást igényel az ATP molekuláktól. Az aktív iontranszport a Na +, Ca 2 ~ ionokra jellemző, és az ATP-t termelő oxidatív folyamatok fokozódásával jár együtt.
Az ásványi anyagok szerepe a vérplazma bizonyos ozmotikus nyomásának fenntartása, a sav-bázis egyensúly, a különböző membránok áteresztőképessége, az enzimaktivitás szabályozása, a biomolekulák, köztük a fehérjék és nukleinsavak szerkezetének megőrzése, a motoros és szekréciós funkciók fenntartása. az emésztőrendszerből. Ezért az állat emésztőrendszerének működésének számos rendellenessége esetén az ásványi sók különféle összetételét javasolják terápiás szerként.
Mind az abszolút mennyiség, mind az egyes kémiai elemek megfelelő aránya a szövetekben fontos. Különösen a Na:K:Cl szövetekben az optimális arány általában 100:1:1,5. Kifejezett jellemző a sóionok eloszlásának „aszimmetriája” a sejt és a testszövetek extracelluláris környezete között.
A homeosztázis egyik szempontjának – a szervezet víz-elektrolit egyensúlyának – fenntartása neuroendokrin szabályozással történik. A magasabb autonóm szomjúságközpont a ventromediális hipotalamuszban található. A víz és elektrolit kiválasztásának szabályozása elsősorban a veseműködés neurohumorális szabályozásán keresztül történik. Ebben a rendszerben különleges szerepet játszik két egymással szorosan összefüggő neurohormonális mechanizmus - az aldoszteron és (ADH) szekréció. Az aldoszteron szabályozó hatásának fő iránya a nátriumkiválasztás valamennyi útjára, és mindenekelőtt a vesetubulusokra gyakorolt gátló hatása (antinatriurémiás hatás). Az ADH fenntartja a folyadékegyensúlyt azáltal, hogy közvetlenül megakadályozza a vesék vízkiválasztását (antidiuretikus hatás). Állandó, szoros kapcsolat van az aldoszteron aktivitása és az antidiuretikus mechanizmusok között. A folyadékvesztés serkenti az aldoszteron szekrécióját a volumenreceptorokon keresztül, ami nátrium-visszatartást és az ADH-koncentráció növekedését eredményezi. Mindkét rendszer effektor szerve a vese.
A víz és a nátrium elvesztésének mértékét a víz-só anyagcsere humorális szabályozásának mechanizmusai határozzák meg: az agyalapi mirigy antidiuretikus hormonja, a vazopresszin és a mellékvese hormon aldoszteron, amelyek a legfontosabb szervre hatnak a víz állandóságának megerősítésére. -sók egyensúlya a szervezetben, amelyek a vesék. Az ADH a hypothalamus supraopticus és paraventricularis magjában termelődik. Az agyalapi mirigy portálrendszerén keresztül ez a peptid az agyalapi mirigy hátsó lebenyébe jut, ott koncentrálódik, és az agyalapi mirigybe jutó idegimpulzusok hatására a vérbe kerül. Az ADH célpontja a vese disztális tubulusainak fala, ahol fokozza a hialuronidáz termelődését, amely depolimerizálja a hialuronsavat, ezáltal növeli az érfalak permeabilitását. Ennek eredményeként a primer vizeletből származó víz passzívan bediffundál a vesesejtekbe a test hiperozmotikus intercelluláris folyadéka és a hipoozmoláris vizelet közötti ozmotikus gradiens miatt. A vesék naponta körülbelül 1000 liter vért engednek át ereiken. 180 liter elsődleges vizelet szűrik át a vese glomerulusain, de a vesék által megszűrt folyadéknak csak 1%-a alakul vizeletté, a primer vizelet 6/7-e a benne oldott egyéb anyagokkal együtt kötelezően felszívódik. a proximális tubulusok. Az elsődleges vizeletben visszamaradt víz a disztális tubulusokban újra felszívódik. Ők végzik az elsődleges vizelet képződését térfogatban és összetételben.
Az extracelluláris folyadékban az ozmotikus nyomást a vesék szabályozzák, amelyek nyomokban és 340 mmol/l-ig terjedő nátrium-klorid koncentrációjú vizeletet tudnak kiválasztani. A nátrium-kloridban szegény vizelet kiválasztásánál a sóvisszatartás miatt az ozmotikus nyomás nő, a só gyors kiürülése esetén pedig csökken.
A vizelet koncentrációját hormonok szabályozzák: a vazopresszin (antidiuretikus hormon) fokozza a víz visszaszívását, növeli a vizelet sókoncentrációját, az aldoszteron serkenti a nátrium reabszorpcióját. Ezeknek a hormonoknak a termelése és szekréciója az ozmotikus nyomástól és az extracelluláris folyadék nátriumkoncentrációjától függ. A plazma sókoncentrációjának csökkenésével az aldoszteron termelése nő, a nátrium-visszatartás pedig nő, a vazopresszin termelése nő, és az aldoszteron termelése csökken. Ez növeli a víz visszaszívását és a nátrium veszteséget, segít csökkenteni az ozmotikus nyomást. Ezenkívül az ozmotikus nyomás növekedése szomjúságot okoz, ami növeli a vízfogyasztást. A vazopresszin képződését és a szomjúságérzetet a hipotalamuszban lévő ozmoreceptorok indítják el.
A sejttérfogat és az intracelluláris ionkoncentráció szabályozása energiafüggő folyamat, amely magában foglalja a nátrium és kálium aktív transzportját a sejtmembránokon keresztül. Az aktív transzportrendszerek energiaforrása, mint a sejt szinte minden energiafelhasználásakor, az ATP-csere. A vezető enzim, a nátrium-kálium-ATPáz, képessé teszi a sejteket nátrium és kálium pumpálására. Ez az enzim magnéziumot igényel, emellett nátrium és kálium egyidejű jelenléte szükséges a maximális aktivitáshoz. A sejtmembrán ellentétes oldalain a kálium és más ionok különböző koncentrációinak egyik következménye, hogy elektromos potenciálkülönbség keletkezik a membránon keresztül.
A vázizomsejtek által tárolt teljes energia legfeljebb 1/3-át a nátriumpumpa működésének biztosítására fordítják. Ha hipoxia vagy bármely gátló anyagcserezavar lép fel, a sejt megduzzad. A duzzanat mechanizmusa a nátrium- és kloridionok bejutása a sejtbe; ez az intracelluláris ozmolaritás növekedéséhez vezet, ami viszont növeli a víztartalmat, mert követi az oldott anyagot. Az egyidejű káliumvesztés nem egyenlő a nátrium növekedésével, ezért az eredmény a víztartalom növekedése lesz.
Az extracelluláris folyadék effektív ozmotikus koncentrációja (tónusa, ozmolaritása) szinte párhuzamosan változik a benne lévő nátrium koncentrációjával, amely anionjaival együtt ozmotikus aktivitásának legalább 90%-át biztosítja. A kálium és kalcium ingadozása (még kóros körülmények között is) nem haladja meg a literenkénti néhány milliekvivalenst, és nem befolyásolja jelentősen az ozmotikus nyomás értékét.
Az extracelluláris folyadék hipoelektrolitémiája (hipoozmia, hipoozmolaritás, hipotonitás) az ozmotikus koncentráció 300 mOsm/L alá esése. Ez a nátriumkoncentráció 135 mmol/l alá csökkenésének felel meg. A hiperelektrolitémia (hiperozmolaritás, hipertóniás) az ozmotikus koncentráció 330 mOsm/L-es és a 155 mmol/l nátriumkoncentráció túllépése.
A folyadéktérfogat nagy ingadozásait a test egyes szakaszaiban összetett biológiai folyamatok okozzák, amelyek betartják a fizikai-kémiai törvényeket. Ebben az esetben nagy jelentősége van az elektromos semlegesség elvének, amely abban áll, hogy a pozitív töltések összege minden víztérben egyenlő a negatív töltések összegével. A vizes közegben az elektrolitok koncentrációjának állandó változásai az elektromos potenciálok változásával járnak együtt, ami ezt követően helyreáll. A dinamikus egyensúly során a biológiai membránok mindkét oldalán stabil koncentrációjú kationok és anionok képződnek. Meg kell azonban jegyezni, hogy az elektrolitok nem az egyetlen ozmotikusan aktív komponensek a testfolyadékban, amelyek táplálékkal együtt érkeznek. A szénhidrátok és zsírok oxidációja általában szén-dioxid és víz képződését eredményezi, amelyeket a tüdő egyszerűen felszabadíthat. Az aminosavak oxidációja során ammónia és karbamid képződik. Az ammónia karbamiddá alakulása biztosítja az emberi szervezet számára a méregtelenítés egyik mechanizmusát, ugyanakkor a tüdő által potenciálisan eltávolított illékony vegyületek nem illékony vegyületekké alakulnak, amelyeknek már a vesén keresztül kell kiválasztódniuk.
A víz és elektrolitok, tápanyagok, oxigén és szén-dioxid, valamint egyéb anyagcsere-végtermékek cseréje főként diffúzióval történik. A kapilláris víz másodpercenként többször is vizet cserél intersticiális szövettel. A lipidekben való oldhatóságuk miatt az oxigén és a szén-dioxid szabadon átdiffundál minden kapilláris membránon; ugyanakkor úgy gondolják, hogy a víz és az elektrolitok áthaladnak az endothel membrán apró pórusain.
7. A vízanyagcsere zavarok osztályozási elvei és főbb típusai.
Meg kell jegyezni, hogy a víz-elektrolit egyensúlyi zavaroknak nincs egységes, általánosan elfogadott osztályozása. A víztérfogat változásaitól függően minden típusú rendellenesség általában megoszlik: az extracelluláris folyadék térfogatának növekedésével - a vízháztartás pozitív (túlhidratáltság és ödéma); az extracelluláris folyadék térfogatának csökkenésével – negatív vízháztartás (dehidratáció). Gambirger et al. (1952) azt javasolta, hogy ezeket a formákat extra- és intercellulárisra osszák fel. Az extracelluláris folyadék nátriumkoncentrációjával (ozmolaritása) összefüggésben mindig figyelembe vesszük a víztöbbletet és a teljes vízmennyiség csökkenését. Az ozmotikus koncentráció változásától függően a hiper- és dehidratációt három típusra osztják: izoozmolárisra, hipoozmolárisra és hiperozmolárisra.
Túlzott vízfelhalmozódás a szervezetben (túlhidratáltság, hiperhidria).
Izotóniás hiperhidratáció az extracelluláris folyadék térfogatának növekedését jelenti az ozmotikus nyomás megzavarása nélkül. Ebben az esetben a folyadék újraeloszlása az intra- és extracelluláris szektorok között nem történik meg. A szervezetben a teljes víztérfogat növekedése az extracelluláris folyadék miatt következik be. Ez az állapot szívelégtelenség, nephrosis szindrómában hypoproteinémia következménye lehet, amikor a keringő vér térfogata állandó marad a folyékony rész intersticiális szegmensbe való mozgása miatt (tapintható végtagduzzanat jelentkezik, tüdőödéma alakulhat ki). Ez utóbbi súlyos szövődmény lehet a terápiás célú folyadék parenterális adagolásával, nagy mennyiségű sóoldat vagy Ringer-oldat infúziójával egy kísérletben, vagy a betegeknél a műtét utáni időszakban.
Hipoozmoláris túlhidratáció, vagy a vízmérgezést az elektrolitok megfelelő visszatartása nélküli túlzott vízfelhalmozódás, a veseelégtelenség miatti folyadékkiválasztás vagy az antidiuretikus hormon elégtelen szekréciója okozza. Ez a rendellenesség kísérletesen reprodukálható hipoozmotikus oldat peritoneális dialízisével. Az állatok vízmérgezése könnyen kialakulhat, ha víznek van kitéve ADH beadása vagy a mellékvesék eltávolítása után. Egészséges állatoknál a vízmérgezés 4-6 órával a 30 percenkénti 50 ml/ttkg víz lenyelése után következett be. Hányás, remegés, klónikus és tónusos görcsök lépnek fel. Az elektrolitok, fehérjék és hemoglobin koncentrációja a vérben meredeken csökken, a plazma térfogata nő, és a vér reakciója nem változik. Az infúzió folytatása kómához és az állatok halálához vezethet.
Vízmérgezés esetén az extracelluláris folyadék ozmotikus koncentrációja csökken a felesleges vízzel való hígítás miatt, hyponatraemia lép fel. Az „interstitium” és a sejtek közötti ozmotikus gradiens az intercelluláris víz egy részének a sejtekbe való mozgását és azok duzzadását okozza. A sejtvíz mennyisége 15%-kal nőhet.
A klinikai gyakorlatban a vízmérgezés jelenségei olyan esetekben fordulnak elő, amikor a vízellátás meghaladja a vesék azon képességét, hogy azt kiürítsék. Napi 5 vagy több liter víz beadása után a borjakban fejfájás, apátia, hányinger és görcsök lépnek fel. Vízmérgezés léphet fel túlzott fogyasztás esetén, amikor fokozott ADH és oliguria képződik. Sérülések, nagyobb műtétek, vérveszteség, érzéstelenítők, különösen morfium beadása után az oliguria általában legalább 1-2 napig tart. Vízmérgezés léphet fel nagy mennyiségű izotóniás glükóz oldat intravénás infúziója következtében, amelyet a sejtek gyorsan elfogyasztanak, és a befecskendezett folyadék koncentrációja csökken. Veszélyes a nagy mennyiségű víz beadása korlátozott vesefunkció esetén is, ami sokkkal, anuriával és oliguriával járó vesebetegségekkel, valamint a diabetes insipidus ADH gyógyszerekkel történő kezelése esetén fordul elő. A vízmérgezés veszélye a csecsemőknél jelentkező toxikózis kezelése során, a csecsemők hasmenése miatti túlzott sómentes víz adagolásából adódik. A túlzott öntözés gyakran előfordul gyakran ismételt beöntéssel.
A hipoozmoláris hiperhidria állapotában végzett terápiás beavatkozásoknak a felesleges víz eltávolítására és az extracelluláris folyadék ozmotikus koncentrációjának helyreállítására kell irányulniuk. Ha a felesleget a túlzottan nagy mennyiségű víz beadásával hozták összefüggésbe anuriás tünetekkel küzdő betegnek, akkor a mesterséges vese használata gyors terápiás hatást biztosít. Az ozmotikus nyomás normál szintjének helyreállítása só bejuttatásával csak akkor megengedett, ha a szervezetben a só összmennyisége csökken, és a vízmérgezés egyértelmű jelei vannak.
Hiperoszomáris túlhidratáció az extracelluláris térben lévő folyadék térfogatának növekedésében nyilvánul meg, egyidejűleg az ozmotikus nyomás növekedésével a hypernatraemia következtében. A rendellenességek kialakulásának mechanizmusa a következő: a nátrium-visszatartás nem jár együtt megfelelő térfogatú vízvisszatartással, az extracelluláris folyadék hipertóniásnak bizonyul, és a sejtekből a víz az ozmotikus egyensúly eléréséig az extracelluláris terekbe kerül. A rendellenesség okai változatosak: Cushing- vagy Cohn-szindróma, tengervíz ivása, traumás agysérülés. Ha a hiperozmoláris túlhidráció állapota hosszabb ideig fennáll, a központi idegrendszer sejtpusztulása következhet be.
Kísérleti körülmények között a sejtek dehidratációja akkor következik be, amikor az elektrolitok hipertóniás oldatait olyan mennyiségben adják be, amely meghaladja a veséken keresztüli gyors kiválasztási képességet. Emberben hasonló rendellenesség lép fel, amikor tengervíz ivására kényszerítik. A sejtekből víz áramlik az extracelluláris térbe, amit erős szomjúságérzetként éreznek. Egyes esetekben hiperozmoláris hiperhidria kíséri az ödéma kialakulását.
A teljes víztérfogat csökkenése (kiszáradás, hipohidria, kiszáradás, exicosis) az extracelluláris folyadék ozmotikus koncentrációjának csökkenésével vagy növekedésével is előfordul. A kiszáradás veszélye a vér besűrűsödésének veszélye. A kiszáradás súlyos tünetei az extracelluláris víz körülbelül egyharmadának elvesztése után jelentkeznek.
Hipoozmoláris kiszáradás olyan esetekben alakul ki, amikor a szervezet sok elektrolitot tartalmazó folyadékot veszít, és a veszteséget kisebb mennyiségű vízzel pótolják só bevezetése nélkül. Ez az állapot ismétlődő hányás, hasmenés, fokozott izzadás, hipoaldoszteronizmus, polyuria (diabetes insipidus és diabetes mellitus) esetén fordul elő, ha a vízveszteséget (hipotóniás oldatok) részben pótolják sómentes ivással. A hipoozmotikus extracelluláris térből a folyadék egy része a sejtekbe rohan. Így a sóhiány következtében kialakuló exicosishoz intracelluláris ödéma társul. Nincs szomjúságérzet. A vérben lévő vízvesztés a hematokrit növekedésével, a hemoglobin és a fehérjék koncentrációjának növekedésével jár. A vér vízzel való kimerülése, valamint a plazma térfogatának csökkenése és a viszkozitás növekedése jelentősen rontja a vérkeringést, és néha összeomlást és halált okoz. A perctérfogat csökkenése veseelégtelenséghez is vezet. A szűrési térfogat meredeken csökken, és oliguria alakul ki. A vizelet gyakorlatilag nem tartalmaz nátrium-kloridot, amit a volumenreceptorok stimulálása miatt megnövekedett aldoszteron szekréció elősegít. A maradék nitrogén tartalma a vérben megnő. Megfigyelhetők a kiszáradás külső jelei - csökkent turgor és a bőr ráncosodása. Gyakran fejfájás és étvágytalanság jelentkezik. Amikor a gyerekek kiszáradnak, gyorsan megjelenik az apátia, a letargia és az izomgyengeség.
A hipoozmoláris hidratáció során fellépő víz- és elektrolithiány pótlása különböző elektrolitokat tartalmazó izozmotikus vagy hipoozmotikus folyadék beadásával javasolt. Ha nem lehet elegendő vizet bevinni, akkor a bőrön, tüdőn és vesén keresztül elkerülhetetlen vízvesztést 0,9%-os nátrium-klorid-oldat intravénás infúziójával kell kompenzálni. Ha hiányosság már fellép, növelje a beadott mennyiséget, de legfeljebb napi 3 literre. Hipertóniás sóoldat csak kivételes esetekben adható, ha a vér elektrolit-koncentrációjának csökkenése kedvezőtlen következményekkel jár, ha a vesék nem tartják vissza a nátriumot, és sok más módon elvész, ellenkező esetben a túlzott nátrium adagolása súlyosbítja a kiszáradást. A hiperkloremiás acidózis megelőzése érdekében, amikor a vesék kiválasztó funkciója csökken, ésszerű a nátrium-klorid helyett tejsavsót adni.
Hiperozmoláris dehidratáció bevitelét meghaladó vízveszteség és nátriumveszteség nélküli endogén képződés következtében alakul ki. Ebben a formában a vízveszteség csekély elektrolitveszteséggel történik. Ez fokozott verejtékezéssel, hiperventillációval, hasmenéssel, polyuriával fordulhat elő, ha az elvesztett folyadékot ivással nem pótolják. A vizeletben jelentős vízvesztés lép fel az úgynevezett ozmotikus (vagy hígító) diurézissel, amikor sok glükóz, karbamid vagy más nitrogéntartalmú anyag szabadul fel a vesén keresztül, ami növeli az elsődleges vizelet koncentrációját és megnehezíti a víz visszaszívását. . A vízveszteség ilyen esetekben meghaladja a nátrium veszteségét. Korlátozott vízadagolás nyelési zavarban szenvedő betegeknél, valamint szomjúságérzet csillapítása agyi betegségekben, kómás állapotban, időseknél, koraszülötteknél, agykárosodásban szenvedő csecsemőknél stb. Újszülötteknél az első életnapján hiperozmoláris exicosis fordul elő az alacsony tejfogyasztás miatt ("szomjúságláz"). A hiperozmoláris dehidratáció sokkal könnyebben fordul elő csecsemőknél, mint felnőtteknél. Csecsemőkorban láz, enyhe acidózis és egyéb hiperventiláció esetén nagy mennyiségű víz veszíthet el a tüdőn keresztül kevés vagy egyáltalán nem elektrolittal. Csecsemőknél a víz-elektrolit-egyensúly eltérése a vesék nem megfelelően fejlett koncentráló képessége miatt is felléphet. Az elektrolit-visszatartás sokkal könnyebben fordul elő a gyermek szervezetében, különösen hipertóniás vagy izotóniás oldat túladagolása esetén. Csecsemőknél a minimális, kötelező vízürítés (a vesén, a tüdőn és a bőrön keresztül) egységnyi felületre vetítve körülbelül kétszerese a felnőtteknél.
A vízveszteség túlsúlya az elektrolitok felszabadulásával szemben az extracelluláris folyadék ozmotikus koncentrációjának növekedéséhez és a víznek a sejtekből az extracelluláris térbe való mozgásához vezet. Így a vér sűrűsödése lelassul. Az extracelluláris tér térfogatának csökkenése serkenti az aldoszteron szekrécióját. Ez fenntartja a belső környezet hiperozmolaritását és a folyadéktérfogat helyreállítását az ADH fokozott termelése miatt, ami korlátozza a veséken keresztüli vízveszteséget. Az extracelluláris folyadék hiperozmolaritása szintén csökkenti a víz extrarenális utakon keresztül történő kiválasztását. A hiperozmolaritás kedvezőtlen hatása a sejtek kiszáradásával jár, ami fájdalmas szomjúságérzetet, fokozott fehérjelebontást és hőmérséklet-emelkedést okoz. Az idegsejtek elvesztése mentális zavarokhoz (tudatfelhősödés) és légzési zavarokhoz vezet. A hiperozmoláris típusú kiszáradás testtömeg-csökkenéssel, bőr- és nyálkahártya-szárazsággal, oliguriával, vérsűrűsödés jeleivel, a vér ozmotikus koncentrációjának növekedésével is együtt jár. A kísérletben a szomjúságmechanizmus elnyomását és a mérsékelt extracelluláris hiperozmolaritás kialakulását macskákban a hipotalamusz szuproptikus magjaiba, patkányokban a ventromediális magokba adott injekcióval érték el. A vízhiány és az emberi testfolyadék izotóniájának helyreállítása elsősorban bázikus elektrolitokat tartalmazó hipotóniás glükóz oldat bevezetésével érhető el.
Izotóniás dehidratáció kórosan megnövekedett nátriumkiválasztás mellett, leggyakrabban a gyomor-bél traktus mirigyeinek szekréciójával figyelhető meg (izosmoláris váladék, melynek napi mennyisége a teljes extracelluláris folyadék térfogatának legfeljebb 65%-a). Ezen izotóniás folyadékok elvesztése nem vezet az intracelluláris térfogat változásához (minden veszteség az extracelluláris térfogatnak köszönhető). Kiváltó okuk: ismétlődő hányás, hasmenés, sipolyon keresztüli veszteség, nagy transzudátumok képződése (ascites, pleurális folyadékgyülem), égési sérülések miatti vér- és plazmaveszteség, hashártyagyulladás, hasnyálmirigy-gyulladás.
A vízanyagcsere szabályozását neurohumorálisan végzik, különösen a központi idegrendszer különböző részei: az agykéreg, a dicephalon és a medulla oblongata, a szimpatikus és paraszimpatikus ganglionok. Számos endokrin mirigy is érintett. A hormonok hatása ebben az esetben az, hogy megváltoztatják a sejtmembránok vízáteresztő képességét, biztosítva annak felszabadulását vagy visszaszorpcióját A szervezet vízigényét a szomjúságérzet szabályozza. Már a vér megvastagodásának első jeleinél szomjúság jelentkezik az agykéreg egyes területeinek reflexiós gerjesztése következtében. Az elfogyasztott víz a bélfalon keresztül szívódik fel, feleslege nem okoz vérhígulást . Tól től vér, gyorsan behatol a laza kötőszövet sejtközi tereibe, májba, bőrbe stb. Ezek a szövetek vízraktárként szolgálnak a szervezetben. A Na + ionok elősegítik a fehérjék kolloid részecskék általi megkötését, a K + és Ca 2+ ionok pedig a víz kibocsátását a szervezetből.
Így a neurohypophysis vazopresszinje (antidiuretikus hormon) elősegíti a víz visszaszorpcióját az elsődleges vizeletből, csökkentve az utóbbi kiválasztódását a szervezetből. A mellékvesekéreg hormonjai - aldoszteron, dezoxikortikoszterol - hozzájárulnak a nátrium visszatartásához a szervezetben, és mivel a nátriumkationok fokozzák a szövetek hidratáltságát, a víz is visszatart bennük. Más hormonok serkentik a vesék vízelválasztását: tiroxin - a pajzsmirigy hormonja, mellékpajzsmirigy hormon - a mellékpajzsmirigy hormonja, androgének és ösztrogének - a nemi mirigyek hormonjai, a pajzsmirigyhormonok serkentik a víz kiválasztását a verejtéken keresztül mirigyek A víz mennyisége a szövetekben, elsősorban szabad, növekszik a betegség vese, károsodott működése a szív-érrendszer, fehérje éhezés, károsodott májműködés (cirrhosis). Az intercelluláris terekben a víztartalom növekedése ödémához vezet. A vazopresszin elégtelen képződése fokozott diurézishez és diabetes insipidushoz vezet. A test kiszáradását a mellékvesekéreg elégtelen aldoszterontermelése esetén is megfigyelték.
A víz és a benne oldott anyagok, köztük az ásványi sók, létrehozzák a szervezet belső környezetét, melynek tulajdonságai állandóak maradnak, vagy természetes módon változnak a szervek, sejtek funkcionális állapotának változásával A folyékony környezet fő paraméterei a test vannak ozmotikus nyomás,pHÉs hangerő.
Az extracelluláris folyadék ozmotikus nyomása nagymértékben függ a sótól (NaCl), amely ebben a folyadékban a legnagyobb koncentrációban található. Ezért az ozmózisnyomás szabályozásának fő mechanizmusa akár a víz, akár a NaCl felszabadulási sebességének megváltozásával jár, aminek következtében a szöveti folyadékokban megváltozik a NaCl koncentrációja, így az ozmotikus nyomás is megváltozik. A térfogatszabályozás a víz és a NaCl felszabadulási sebességének egyidejű változtatásával történik. Ezen kívül a szomjúsági mechanizmus szabályozza a vízfogyasztást. A pH szabályozást a vizeletben lévő savak vagy lúgok szelektív felszabadulása biztosítja; Ettől függően a vizelet pH-ja 4,6 és 8,0 között változhat. A víz-só homeosztázis zavarai olyan kóros állapotokhoz kapcsolódnak, mint a szövetek kiszáradása vagy ödémája, megnövekedett vagy csökkent vérnyomás, sokk, acidózis és alkalózis.
Az ozmotikus nyomás és az extracelluláris folyadék térfogatának szabályozása. A víz és a NaCl vesék általi kiválasztását az antidiuretikus hormon és az aldoszteron szabályozza.
Antidiuretikus hormon (vazopresszin). A vazopresszin a hipotalamusz neuronjaiban szintetizálódik. A hipotalamusz ozmoreceptorai, amikor a szövetfolyadék ozmotikus nyomása megnő, serkentik a vazopresszin felszabadulását a szekréciós szemcsékből. A vazopresszin fokozza a víz visszaszívódását az elsődleges vizeletből, és ezáltal csökkenti a diurézist. A vizelet koncentráltabbá válik. Ily módon az antidiuretikus hormon fenntartja a szükséges folyadékmennyiséget a szervezetben anélkül, hogy befolyásolná a felszabaduló NaCl mennyiségét. Az extracelluláris folyadék ozmotikus nyomása csökken, azaz megszűnik a vazopresszin felszabadulását okozó inger Egyes hipotalamusz- vagy agyalapi mirigyet károsító betegségekben (daganatok, sérülések, fertőzések) a vazopresszin szintézise és szekréciója csökken és kialakul. diabetes insipidus.
A vazopresszin a diurézis csökkentése mellett az arteriolák és kapillárisok összehúzódását is okozza (innen ered a név), és ennek következtében a vérnyomás emelkedését is okozza.
Aldoszteron. Ez a szteroid hormon a mellékvesekéregben termelődik. A szekréció növekszik, ha a vér NaCl-koncentrációja csökken. A vesékben az aldoszteron növeli a Na + (és vele együtt a C1) reabszorpciójának sebességét a nephron tubulusokban, ami NaCl visszatartást okoz a szervezetben. Ez eltávolítja az aldoszteron szekrécióját okozó ingert. Az aldoszteron túlzott szekréciója ennek megfelelően túlzott NaCl-retencióhoz és az extracelluláris folyadék ozmotikus nyomásának növekedéséhez vezet. És ez jelként szolgál a vazopresszin felszabadulásához, ami felgyorsítja a víz visszaszívódását a vesékben. Ennek eredményeként a NaCl és a víz is felhalmozódik a szervezetben; az extracelluláris folyadék térfogata növekszik, miközben fenntartja a normál ozmotikus nyomást.
Renin-angiotenzin rendszer. Ez a rendszer az aldoszteron szekréció szabályozásának fő mechanizmusaként szolgál; A vazopresszin szekréciója is tőle függ.
A renin-angiotenzin rendszer fontos szerepet játszik a vértérfogat helyreállításában, amely vérzés, túlzott hányás, hasmenés és izzadás következtében csökkenhet. Az angiotenzin II vazokonstrikciója sürgősségi intézkedésként működik a vérnyomás fenntartása érdekében. Ekkor az ivással és étkezéssel járó víz és NaCl a normálisnál nagyobb mértékben visszamarad a szervezetben, ami biztosítja a vértérfogat és a nyomás helyreállítását. Ezt követően megszűnik a renin felszabadulása, a vérben már jelenlévő szabályozó anyagok megsemmisülnek, és a rendszer visszatér eredeti állapotába.
A keringő folyadék térfogatának jelentős csökkenése a szövetek vérellátásának veszélyes megzavarását okozhatja, mielőtt a szabályozó rendszerek helyreállítanák a vérnyomást és a térfogatot. Ebben az esetben az összes szerv, és mindenekelőtt az agy működése megzavarodik; sokknak nevezett állapot lép fel. A sokk (valamint az ödéma) kialakulásában jelentős szerepet játszik a folyadék és az albumin normál eloszlásának megváltozása a véráram és az intercelluláris tér között, a vazopresszin és az aldoszteron részt vesz a víz-só egyensúly szabályozásában a nephron tubulusok szintjén - megváltoztatják az elsődleges vizelet összetevőinek reabszorpciójának sebességét.
Víz-só anyagcsere és emésztőnedvek szekréciója. Az összes emésztőmirigy napi váladékának mennyisége meglehetősen nagy. Normál körülmények között ezekből a folyadékokból származó víz visszaszívódik a belekben; bőséges hányás és hasmenés az extracelluláris folyadék térfogatának jelentős csökkenését és a szövetek kiszáradását okozhatja. Az emésztőnedvekkel való jelentős folyadékvesztés az albumin koncentrációjának növekedésével jár a vérplazmában és az intercelluláris folyadékban, mivel az albumin nem ürül ki a váladékkal; Emiatt az intercelluláris folyadék ozmotikus nyomása megnő, a sejtekből a víz elkezd átjutni az intercelluláris folyadékba, és a sejtfunkciók megzavarodnak. Az extracelluláris folyadék magas ozmotikus nyomása a vizeletképződés csökkenéséhez vagy akár megszűnéséhez is vezet , és ha nem kívülről szállítják a vizet és a sókat, az állat kómába kerül.
A víz az élő szervezet legfontosabb alkotóeleme. Az élőlények nem létezhetnek víz nélkül. Víz nélkül az ember kevesebb, mint egy hét alatt meghal, míg táplálék nélkül, de vizet kapva több mint egy hónapig élhet. A víz 20%-ának elvesztése a szervezetben halálhoz vezet. A szervezetben a víztartalom a testtömeg 2/3-át teszi ki, és az életkorral változik. A víz mennyisége a különböző szövetekben változó. Egy ember napi vízszükséglete körülbelül 2,5 liter. Ezt a vízszükségletet folyadékok és élelmiszerek szervezetbe juttatásával elégítik ki. Ezt a vizet exogénnek tekintik. A vizet, amely a szervezetben a fehérjék, zsírok és szénhidrátok oxidatív lebomlásának eredményeként képződik, endogénnek nevezzük.A víz az a közeg, amelyben a legtöbb anyagcsere-reakció végbemegy. Közvetlenül részt vesz az anyagcserében. A víz bizonyos szerepet játszik a test hőszabályozási folyamataiban. A víz segítségével a tápanyagok eljutnak a szövetekbe, sejtekbe, és eltávolítják belőlük az anyagcsere végtermékeit.
A víz kiválasztódását a szervezetből a vesék végzik - 1,2-1,5 l, a bőr - 0,5 l, a tüdő - 0,2-0,3 l. A vízcserét a neurohormonális rendszer szabályozza. A szervezetben a vízvisszatartást a mellékvesekéreg hormonjai (kortizon, aldoszteron) és az agyalapi mirigy hátsó lebenyének hormonja, a vazopresszin segítik elő. A tiroxin pajzsmirigyhormon fokozza a víz kiválasztását a szervezetből.
^
ÁSVÁNYANYAGCSERE
Az ásványi sók az alapvető élelmiszerek közé tartoznak. Az ásványi elemek tápértékkel nem rendelkeznek, de a szervezetnek szüksége van rájuk, mint az anyagcsere szabályozásában, az ozmotikus nyomás fenntartásában, a szervezet intra- és extracelluláris folyadékának állandó pH-értékének biztosításában részt vevő anyagokra. Számos ásványi elem az enzimek és vitaminok szerkezeti összetevője.
Az emberi és állati szervek és szövetek összetétele makro- és mikroelemeket tartalmaz. Ez utóbbiak nagyon kis mennyiségben találhatók a szervezetben. Különböző élő szervezetekben, például az emberi testben, oxigén, szén, hidrogén és nitrogén található a legnagyobb mennyiségben. Ezek az elemek, valamint a foszfor és a kén különböző vegyületek formájában az élő sejtek részét képezik. A makroelemek közé tartozik még a nátrium, a kálium, a kalcium, a klór és a magnézium. Az állatok szervezetében a következő mikroelemek találhatók: réz, mangán, jód, molibdén, cink, fluor, kobalt stb. A vas a makro- és mikroelemek között köztes helyet foglal el.
Az ásványi anyagok csak étellel kerülnek a szervezetbe. Majd a bélnyálkahártyán és az ereken keresztül a portális vénába és a májba. A máj megtart néhány ásványi anyagot: nátriumot, vasat, foszfort. A vas a hemoglobin része, részt vesz az oxigén átvitelében, valamint a redox enzimek összetételében. A kalcium a csontszövet része, és erőt ad neki. Ezenkívül fontos szerepet játszik a véralvadásban. A foszfor, amely a szabadon (szervetlen) kívül megtalálható a fehérjékkel, zsírokkal és szénhidrátokkal alkotott vegyületekben, nagyon hasznos a szervezet számára. A magnézium szabályozza a neuromuszkuláris ingerlékenységet és számos enzimet aktivál. A kobalt a B12-vitamin része. A jód részt vesz a pajzsmirigyhormonok képződésében. A fluor a fogszövetekben található. A nátrium és a kálium nagy jelentőséggel bír a vér ozmotikus nyomásának fenntartásában.
Az ásványi anyagok anyagcseréje szorosan összefügg a szerves anyagok (fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok, lipidek) anyagcseréjével. Például a kobalt, a mangán, a magnézium és a vasionok szükségesek a normál aminosav-anyagcseréhez. A klórionok aktiválják az amilázt. A kalciumionok aktiválják a lipázt. A zsírsavak oxidációja erőteljesebben megy végbe réz- és vasionok jelenlétében.
^
12. FEJEZET VITAMINOK
A vitaminok alacsony molekulatömegű szerves vegyületek, amelyek az élelmiszerek alapvető összetevői. Állatokban nem szintetizálódnak. Az emberi szervezet és az állatok fő forrása a növényi táplálék.
A vitaminok biológiailag aktív anyagok. Táplálkozásuk hiányát vagy hiányát a létfontosságú folyamatok éles megzavarása kíséri, ami súlyos betegségek előfordulásához vezet. A vitaminok iránti igény annak tudható be, hogy sok közülük enzimek és koenzimek összetevői.
A vitaminok kémiai szerkezetükben nagyon változatosak. Két csoportra oszthatók: vízben oldódó és zsírban oldódó.
^ VÍZOLDHATÓ VITAMINOK
1. B 1 vitamin (tiamin, aneurin). Kémiai szerkezetét egy amincsoport és egy kénatom jelenléte jellemzi. Egy alkoholcsoport jelenléte a B1-vitaminban lehetővé teszi észterek képzését savakkal. Két foszforsavmolekulával kombinálva a tiamin tiamin-difoszfát-észtert képez, amely a vitamin koenzim formája. A tiamin-difoszfát a dekarboxilázok koenzimje, amely katalizálja az α-ketosavak dekarboxilezését. A B1-vitamin hiányában vagy elégtelen bevitele esetén a szénhidrát-anyagcsere lehetetlenné válik. A jogsértések a piroszőlősav és az α-ketoglutársav felhasználásának szakaszában fordulnak elő.
2. B 2-vitamin (riboflavin). Ez a vitamin az izoalloxazin metilezett származéka, amely az 5-hidroxi-alkohol-ribitolhoz kötődik.
A szervezetben a riboflavin foszforsavval alkotott észter formájában a flavin enzimek (FMN, FAD) protetikus csoportjába tartozik, amelyek katalizálják a biológiai oxidációs folyamatokat, biztosítva a hidrogén átvitelét a légzőláncban, valamint zsírsavak szintézise és lebontása.
3. B 3-vitamin (pantoténsav). A pantoténsav -alaninból és dioxidimetil-vajsavból áll, amelyeket peptidkötés köt össze. A pantoténsav biológiai jelentősége abban rejlik, hogy része a koenzim A-nak, amely óriási szerepet játszik a szénhidrátok, zsírok és fehérjék anyagcseréjében.
4. B 6-vitamin (piridoxin). Kémiai természeténél fogva a B6-vitamin piridinszármazék. A foszforilált piridoxin-származék olyan enzimek koenzimje, amelyek katalizálják az aminosav-metabolizmus reakcióit.
5. B 12-vitamin (kobalamin). A vitamin kémiai szerkezete nagyon összetett. Négy pirrol gyűrűt tartalmaz. A központban egy kobaltatom található, amely a pirrolgyűrűk nitrogénjéhez kapcsolódik.
A B12-vitamin nagy szerepet játszik a metilcsoportok átvitelében, valamint a nukleinsavak szintézisében.
6. PP-vitamin (nikotinsav és amidja). A nikotinsav piridin-származék.
A nikotinsavamid a NAD + és NADP + koenzimek szerves része, amelyek a dehidrogenázok részét képezik.
7. Folsav (B c-vitamin). Spenótlevélből (latin folium - levél) izolálva. A folsav para-amino-benzoesavat és glutaminsavat tartalmaz. A folsav fontos szerepet játszik a nukleinsavak metabolizmusában és a fehérjeszintézisben.
8. Para-amino-benzoesav. Nagy szerepet játszik a folsav szintézisében.
9. Biotin (H-vitamin). A biotin egy enzim része, amely katalizálja a karboxilezési folyamatot (CO 2 hozzáadása a szénlánchoz). A biotin szükséges a zsírsavak és purinok szintéziséhez.
10. C-vitamin (aszkorbinsav). Az aszkorbinsav kémiai szerkezete közel áll a hexózokhoz. Ennek a vegyületnek a sajátossága, hogy reverzibilis oxidáción megy keresztül dehidroaszkorbinsavvá. Mindkét vegyület vitaminaktivitással rendelkezik. Az aszkorbinsav részt vesz a szervezet redox folyamataiban, megvédi az SH enzimcsoportot az oxidációtól, és képes kiszárítani a méreganyagokat.
^ ZSÍROLDHATÓ VITAMINOK
Ebbe a csoportba tartoznak az A, D, E, K- stb. csoportba tartozó vitaminok.
1. Az A csoport vitaminai. Az A 1 vitamin (retinol, antixeroftalmikus) kémiai természetében közel áll a karotinokhoz. Ez egy ciklikus egyértékű alkohol .
2. A D csoport vitaminai (antirachitikus vitamin). Kémiai szerkezetükben a D csoportba tartozó vitaminok közel állnak a szterinekhez. A D2-vitamin az élesztőben lévő ergoszterolból, a D3-vitamin pedig az állati szövetekben ultraibolya besugárzás hatására 7-dehidrokoleszterinből képződik.
3. Az E csoportba tartozó vitaminok (, , -tokoferolok). Az E-vitamin hiányával kapcsolatos fő változások a reproduktív rendszerben jelentkeznek (a magzati képesség elvesztése, degeneratív változások a spermiumokban). Ugyanakkor az E-vitamin hiánya számos szövet károsodását okozza.
4. A K csoportba tartozó vitaminok. Kémiai szerkezetük szerint az ebbe a csoportba tartozó vitaminok (K 1 és K 2) a naftokinonok közé tartoznak. A K-vitamin-hiány jellegzetes tünete a bőr alatti, intramuszkuláris és egyéb vérzések, valamint a véralvadási zavarok előfordulása. Ennek oka a protrombin fehérje szintézisének megsértése, amely a véralvadási rendszer egyik összetevője.
ANTIVITAMINOK
Az antivitaminok a vitaminok antagonistái: ezek az anyagok szerkezetükben gyakran nagyon közel állnak a megfelelő vitaminokhoz, majd hatásuk azon alapul, hogy az antivitamin a megfelelő vitamint az enzimrendszerben lévő komplexéből „versenyképes” kiszorítja. Ennek eredményeként egy „inaktív” enzim képződik, az anyagcsere felborul, és súlyos betegség lép fel. Például a szulfonamidok para-amino-benzoesav antivitaminok. A B1-vitamin antivitaminja a piritiamin.Vannak szerkezetileg eltérő antivitaminok is, amelyek képesek megkötni a vitaminokat, megfosztva őket a vitaminaktivitástól.
^
13. FEJEZET HORMONOK
A hormonok a vitaminokhoz hasonlóan biológiailag aktív anyagok, az anyagcsere és az élettani funkciók szabályozói. Szabályozó szerepük az enzimrendszerek aktiválására vagy gátlására, a biológiai membránok permeabilitásának és az azokon keresztül történő anyagok transzportjának megváltoztatására, a különböző bioszintetikus folyamatok, köztük az enzimek szintézisének serkentésére vagy fokozására korlátozódik.
A hormonok a belső elválasztású mirigyekben termelődnek, amelyeknek nincs kiválasztó csatornája, és váladékukat közvetlenül a véráramba választják ki. Az endokrin mirigyek közé tartozik a pajzsmirigy, a mellékpajzsmirigy (a pajzsmirigy közelében), az ivarmirigyek, a mellékvesék, az agyalapi mirigy, a hasnyálmirigy és a csecsemőmirigy.
Az egyik vagy másik belső elválasztású mirigy működésének zavarakor fellépő betegségek vagy annak alulműködésének (csökkent hormonszekréció), vagy túlműködésének (túlzott hormontermelés) következményei.
A hormonok kémiai szerkezetük alapján három csoportba sorolhatók: fehérjehormonok; a tirozin aminosavból származó hormonok és a szteroid szerkezetű hormonok.
^ FEHÉRHORMONOK
Ide tartoznak a hasnyálmirigy, az agyalapi mirigy elülső része és a mellékpajzsmirigy hormonjai.
A hasnyálmirigyhormonok - az inzulin és a glukagon - részt vesznek a szénhidrát-anyagcsere szabályozásában. Tevékenységükben egymás antagonistái. Az inzulin csökkenti, a glukagon pedig növeli a vércukorszintet.
Az agyalapi mirigy hormonjai számos más endokrin mirigy működését szabályozzák. Ezek tartalmazzák:
Szomatotrop hormon (GH) - növekedési hormon, serkenti a sejtnövekedést, növeli a bioszintetikus folyamatok szintjét;
pajzsmirigy-stimuláló hormon (TSH) - serkenti a pajzsmirigy működését;
Adrenokortikotrop hormon (ACTH) - szabályozza a kortikoszteroidok bioszintézisét a mellékvesekéregben;
A gonadotrop hormonok szabályozzák az ivarmirigyek működését.
^ A TIROZIN SOROZAT HORMONAI
Ide tartoznak a pajzsmirigyhormonok és a mellékvesevelő hormonok. A fő pajzsmirigyhormonok a tiroxin és a trijódtironin. Ezek a hormonok a tirozin aminosav jódozott származékai. A pajzsmirigy alulműködésével az anyagcsere folyamatok csökkennek. A pajzsmirigy túlműködése a bazális anyagcsere növekedéséhez vezet.
A mellékvesevelő két hormont termel, az adrenalint és a noradrenalint. Ezek az anyagok növelik a vérnyomást. Az adrenalin jelentős hatással van a szénhidrát-anyagcserére – növeli a vércukorszintet.
^ SZTEROID HORMONOK
Ebbe az osztályba tartoznak a mellékvesekéreg és az ivarmirigyek (petefészkek és herék) által termelt hormonok. Kémiai természetüknél fogva szteroidok. A mellékvesekéreg kortikoszteroidokat termel, ezek C 21 atomot tartalmaznak. Ezeket mineralokortikoidokra osztják, amelyek közül a legaktívabb az aldoszteron és a dezoxikortikoszteron. és glükokortikoidok - kortizol (hidrokortizon), kortizon és kortikoszteron. A glükokortikoidok nagy hatással vannak a szénhidrát- és fehérjeanyagcserére. A mineralokortikoidok elsősorban a víz és az ásványi anyagok anyagcseréjét szabályozzák.
Vannak férfi (androgének) és női (ösztrogének) nemi hormonok. Az előbbiek C 19 -, az utóbbiak C 18 -szteroidok. Az androgének közé tartozik a tesztoszteron, androszténdion stb., az ösztrogének pedig az ösztradiol, az ösztron és az ösztriol. A legaktívabbak a tesztoszteron és az ösztradiol. A nemi hormonok meghatározzák a normális szexuális fejlődést, a másodlagos nemi jellemzők kialakulását és befolyásolják az anyagcserét.
^ 14. FEJEZET A RACIONÁLIS TÁPLÁLKOZÁS BIOKÉMIAI ALAPJAI
A táplálkozás problémájában három egymással összefüggő szakasz különíthető el: racionális táplálkozás, terápiás és terápiás-profilaktikus. Az alap az úgynevezett racionális táplálkozás, hiszen az életkortól, szakmától, éghajlati és egyéb körülményektől függően az egészséges ember szükségleteit figyelembe véve épül fel. A kiegyensúlyozott táplálkozás alapja a kiegyensúlyozottság és a helyes táplálkozás. A racionális táplálkozás a test állapotának normalizálásának és magas munkaképességének megőrzésének eszköze.
A szénhidrátok, fehérjék, zsírok, aminosavak, vitaminok és ásványi anyagok táplálékkal kerülnek az emberi szervezetbe. Ezen anyagok iránti igény változó, és a szervezet fiziológiai állapotától függ. A növekvő szervezetnek több táplálékra van szüksége. Egy sportoló vagy fizikai munkát végző személy nagy mennyiségű energiát költ el, ezért több táplálékra van szüksége, mint egy ülő embernek.
Az emberi táplálkozásban a fehérjék, zsírok és szénhidrátok mennyiségének 1:1:4 arányban kell lennie, azaz 1 g fehérjéhez szükséges 1 g zsír és 4 g szénhidrát fogyasztása. A fehérjéknek a napi kalóriabevitel körülbelül 14%-át, a zsíroknak körülbelül 31%-át, a szénhidrátoknak pedig körülbelül 55%-át kell biztosítaniuk.
A táplálkozástudomány jelenlegi fejlődési szakaszában nem elég csak a teljes tápanyag-fogyasztásból kiindulni. Nagyon fontos az esszenciális élelmiszer-összetevők arányának megállapítása az étrendben (esszenciális aminosavak, telítetlen zsírsavak, vitaminok, ásványi anyagok stb.). A modern tanítás az emberi táplálékigényekről a kiegyensúlyozott táplálkozás fogalmában fejeződik ki. E felfogás szerint a normális élettevékenység biztosítása nem csak a szervezet megfelelő mennyiségű energiával és fehérjével való ellátásával lehetséges, hanem számos olyan pótolhatatlan táplálkozási tényező közötti meglehetősen összetett összefüggések megfigyelésével is, amelyek képesek maximálisan kifejteni jótékony biológiai hatásukat. a testben. A kiegyensúlyozott táplálkozás törvénye a szervezetben zajló táplálék-asszimilációs folyamatok mennyiségi és minőségi vonatkozásaira vonatkozó elképzeléseken alapul, vagyis a metabolikus enzimreakciók teljes összegén.
A Szovjetunió Orvostudományi Akadémia Táplálkozástudományi Intézete átlagos adatokat dolgozott ki egy felnőtt táplálkozási szükségleteiről. Főleg az egyes tápanyagok optimális arányának meghatározásánál, átlagosan éppen ez a tápanyagarány szükséges a felnőtt normális működésének fenntartásához. Ezért az általános diéták elkészítésekor és az egyes termékek értékelésénél ezekre az arányokra kell összpontosítani. Fontos megjegyezni, hogy nem csak az egyes alapvető tényezők hiánya káros, hanem azok túlsúlya is veszélyes. Az esszenciális tápanyagok feleslegének toxicitásának oka valószínűleg az étrend kiegyensúlyozatlanságával függ össze, ami viszont a szervezet biokémiai homeosztázisának (a belső környezet összetételének és tulajdonságainak állandósága) megzavarásához és a sejtrendszer megzavarásához vezet. táplálás.
Az adott tápanyag-egyensúly aligha vihető át anélkül, hogy a különböző munka- és életkörülmények között élő, különböző korú és nemű stb. táplálkozási struktúrája ne változzon. Az energia- és tápanyagigénybeli különbségek sajátosságain alapulnak az anyagcsere-folyamatok és azok hormonális és idegrendszeri szabályozása miatt a különböző korú és nemű személyek, valamint a normál enzimállapot átlagos mutatóitól jelentős eltérésekkel rendelkező személyeknek bizonyos módosításokat kell végrehajtaniuk a kiegyensúlyozott táplálkozási képlet szokásos bemutatásán. .
A Szovjetunió Orvostudományi Akadémia Táplálkozástudományi Intézete szabványokat javasolt
optimális étrend kiszámítása hazánk lakossága számára.
Ezeket az étrendeket három éghajlati körülményhez képest különböztetik meg
zónák: északi, középső és déli. A legújabb tudományos adatok azonban azt mutatják, hogy ez a felosztás ma már nem lehet kielégítő. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy hazánkon belül az északot két zónára kell osztani: európai és ázsiai. Ezek a zónák az éghajlati viszonyokat tekintve jelentősen eltérnek egymástól. A Szovjetunió Orvostudományi Akadémia Szibériai Kirendeltségének Klinikai és Kísérleti Orvostudományi Intézetében (Novoszibirszk) hosszú távú vizsgálatok eredményeként kimutatták, hogy az ázsiai északi körülmények között a fehérjék anyagcseréje, A zsírok, szénhidrátok, vitaminok, makro- és mikroelemek szerkezete átalakul, ezért szükséges az emberi táplálkozási normák pontosítása, figyelembe véve az anyagcsere változásait. Jelenleg nagyszabású kutatások folynak a szibériai és a távol-keleti lakosság táplálkozásának racionalizálása terén. Ennek a kérdésnek a tanulmányozásában elsődleges szerepet kap a biokémiai kutatás.
