GOUVPO UGMA Federalna Agencja Zdrowia i rozwój społeczny
Katedra Biochemii
KURS WYKŁADÓW
W BIOCHEMII OGÓLNEJ
Moduł 8. Biochemia metabolizm wody i soli i stan kwasowo-zasadowy
Jekaterynburg,
WYKŁAD nr 24
Temat: Metabolizm wody, soli i minerałów
Kierunki: leczniczo-profilaktyczny, lekarsko-profilaktyczny, pediatryczny.
Metabolizm wody i soli– wymiana wody i zasadowych elektrolitów organizmu (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).
Elektrolity– substancje, które w roztworze dysocjują na aniony i kationy. Mierzy się je w mol/l.
Nieelektrolity– substancje, które nie dysocjują w roztworze (glukoza, kreatynina, mocznik). Mierzy się je w g/l.
Metabolizm minerałów– wymianę wszelkich składników mineralnych, także tych, które nie wpływają na podstawowe parametry płynnego środowiska organizmu.
Woda- główny składnik wszystkich płynów ustrojowych.
Biologiczna rola wody
- Woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem większości substancji organicznych (z wyjątkiem lipidów) i związki nieorganiczne.
- Tworzy się woda i substancje w niej rozpuszczone środowisko wewnętrzne ciało.
- Woda zapewnia transport substancji i energii cieplnej po całym organizmie.
- Istotna część reakcje chemiczne organizm występuje w fazie wodnej.
- Woda bierze udział w reakcjach hydrolizy, hydratacji i odwodnienia.
- Określa strukturę przestrzenną i właściwości cząsteczek hydrofobowych i hydrofilowych.
- W połączeniu z GAG-ami woda pełni funkcję strukturalną.
OGÓLNE WŁAŚCIWOŚCI PŁYNÓW Ustrojowych
Tom. U wszystkich zwierząt lądowych płyny stanowią około 70% masy ciała. Rozkład wody w organizmie zależy od wieku, płci, masa mięśniowa,... Przy całkowitym pozbawieniu wody śmierć następuje po 6-8 dniach, kiedy ilość wody w organizmie zmniejsza się o 12%.REGULACJA RÓWNOWAGI WODNO-SOLNEJ ORGANIZMU
W organizmie równowaga wodno-solna środowiska wewnątrzkomórkowego jest utrzymywana przez stałość płynu pozakomórkowego. Z kolei równowaga wodno-solna płynu pozakomórkowego jest utrzymywana poprzez osocze krwi za pomocą narządów i jest regulowana przez hormony.
Organy regulujące gospodarkę wodno-solną
Przedostawanie się wody i soli do organizmu następuje przez przewód pokarmowy, a proces ten jest kontrolowany przez uczucie pragnienia i apetyt na sól. Nerki usuwają nadmiar wody i soli z organizmu. Ponadto woda jest usuwana z organizmu przez skórę, płuca i przewód pokarmowy.
Bilans wodny organizmu
Zmiany w funkcjonowaniu nerek, skóry, płuc i przewodu pokarmowego mogą prowadzić do zaburzenia homeostazy wodno-solnej. Na przykład w gorącym klimacie, aby utrzymać...Hormony regulujące gospodarkę wodno-solną
Hormon antydiuretyczny (ADH), czyli wazopresyna, to peptyd o masie cząsteczkowej około 1100 D, zawierający 9 aminokwasów połączonych jednym dwusiarczkiem... ADH jest syntetyzowany w neuronach podwzgórza, przenoszony do zakończeń nerwowych... Wysoki Ciśnienie osmotyczne płynu zewnątrzkomórkowego aktywuje osmoreceptory podwzgórza, co powoduje...Układ renina-angiotensyna-aldosteron
Renina
Renina- enzym proteolityczny wytwarzany przez komórki przykłębuszkowe zlokalizowane wzdłuż tętniczek doprowadzających (doprowadzających) ciałka nerkowego. Wydzielanie reniny jest stymulowane przez spadek ciśnienia w tętniczkach doprowadzających kłębuszków, spowodowany spadkiem ciśnienia krwi i spadkiem stężenia Na +. Wydzielanie reniny ułatwia także zmniejszenie impulsów z baroreceptorów przedsionków i tętnic w wyniku spadku ciśnienia krwi. Wydzielanie reniny jest hamowane przez angiotensynę II, czyli wysokie ciśnienie krwi.
We krwi renina działa na angiotensynogen.
Angiotensynogen- α 2 -globulina, od 400 AK. Tworzenie angiotensynogenu zachodzi w wątrobie i jest stymulowane przez glukokortykoidy i estrogeny. Renina hydrolizuje wiązanie peptydowe w cząsteczce angiotensynogenu, oddzielając od niej N-końcowy dekapeptyd - angiotensyna I , który nie ma aktywności biologicznej.
Pod wpływem enzymu konwertującego antyotensynę (ACE) (peptydazy karboksydipeptydylowej) komórek nabłonka, płuc i osocza krwi, 2 AA są usuwane z C-końca angiotensyny I i angiotensyna II (oktapeptyd).
Angiotensyna II
Angiotensyna II działa poprzez układ trifosforanu inozytolu w komórkach strefy kłębuszkowej kory nadnerczy i SMC. Angiotensyna II stymuluje syntezę i wydzielanie aldosteronu przez komórki warstwy kłębuszkowej kory nadnerczy. Wysokie stężenia angiotensyny II powodują poważne zwężenie naczyń obwodowych i wzrost ciśnienia krwi. Ponadto angiotensyna II pobudza ośrodek pragnienia w podwzgórzu i hamuje wydzielanie reniny w nerkach.
Angiotensyna II jest hydrolizowana przez aminopeptydazy do angiotensyna III (heptapeptyd o działaniu angiotensyny II, ale mający 4 razy mniejsze stężenie), który jest następnie hydrolizowany przez angiotensynę (proteazę) do AA.
Aldosteron
Syntezę i wydzielanie aldosteronu stymulują angiotensyna II, niskie stężenia Na+ i wysokie stężenia K+ w osoczu krwi, ACTH, prostaglandyny... Receptory aldosteronu zlokalizowane są zarówno w jądrze, jak i cytozolu komórki... Jako w rezultacie aldosteron stymuluje wchłanianie zwrotne Na+ w nerkach, co powoduje zatrzymywanie NaCl w organizmie i zwiększa...Schemat regulacji metabolizmu wody i soli
Rola systemu RAAS w rozwoju nadciśnienie
Nadprodukcja hormonów RAAS powoduje zwiększenie objętości płynu krążącego, osmotycznego i ciśnienie krwi i prowadzi do rozwoju nadciśnienia.
Wzrost reniny występuje np. przy miażdżycy tętnice nerkowe co występuje u osób starszych.
Nadmierne wydzielanie aldosteronu – hiperaldosteronizm , wynika z kilku przyczyn.
Przyczyna pierwotnego hiperaldosteronizmu (Zespół Conna ) u około 80% pacjentów występuje gruczolak nadnerczy, w pozostałych przypadkach występuje rozlany przerost komórek strefy kłębuszkowej wytwarzających aldosteron.
W pierwotnym hiperaldosteronizmie nadmiar aldosteronu zwiększa wchłanianie zwrotne Na+ kanaliki nerkowe, który stymuluje wydzielanie ADH i zatrzymywanie wody w nerkach. Ponadto zwiększa się wydalanie jonów K +, Mg 2+ i H +.
W rezultacie powstają: 1). hipernatremia powodująca nadciśnienie, hiperwolemię i obrzęki; 2). hipokaliemia prowadząca do słabe mięśnie; 3). niedobór magnezu i 4). łagodna zasadowica metaboliczna.
Hiperaldosteronizm wtórny występuje znacznie częściej niż pierwotne. Może to być związane z niewydolnością serca, choroby przewlekłe nerki, a także nowotwory wydzielające reninę. Pacjenci są obserwowani podwyższony poziom renina, angiotensyna II i aldosteron. Objawy kliniczne mniej wyraźne niż w przypadku pierwotnego aldosteronizmu.
METABOLIZM WAPNIA, MAGNEZU, FOSFORU
Funkcje wapnia w organizmie:
- Wewnątrzkomórkowy mediator wielu hormonów (układ trifosforanu inozytolu);
- Uczestniczy w wytwarzaniu potencjałów czynnościowych w nerwach i mięśniach;
- Uczestniczy w krzepnięciu krwi;
- Wywołuje skurcze mięśni, fagocytozę, wydzielanie hormonów, neuroprzekaźników itp.;
- Uczestniczy w mitozie, apoptozie i nekrobiozie;
- Zwiększa przepuszczalność błony komórkowej dla jonów potasu, wpływa na przewodnictwo sodu w komórkach, działanie pomp jonowych;
- Koenzym niektórych enzymów;
Funkcje magnezu w organizmie:
- Jest koenzymem wielu enzymów (transketolazy (PFSH), dehydrogenazy glukozo-6ph, dehydrogenazy 6-fosfoglukonianowej, hydrolazy glukonolaktonowej, cyklazy adenylanowej itp.);
- Nieorganiczny składnik kości i zębów.
Funkcje fosforanów w organizmie:
- Nieorganiczny składnik kości i zębów (hydroksyapatyt);
- Część lipidów (fosfolipidy, sfingolipidy);
- Część nukleotydów (DNA, RNA, ATP, GTP, FMN, NAD, NADP itp.);
- Zapewnia metabolizm energetyczny, ponieważ tworzy wiązania makroergiczne (ATP, fosforan kreatyny);
- Część białek (fosfoproteiny);
- Część węglowodanów (glukoza-6ph, fruktoza-6ph itp.);
- Reguluje aktywność enzymów (reakcje fosforylacji/defosforylacji enzymów, część trifosforanu inozytolu – składnik układu trifosforanu inozytolu);
- Uczestniczy w katabolizmie substancji (reakcja fosfolizy);
- Reguluje CBS, ponieważ tworzy bufor fosforanowy. Neutralizuje i usuwa protony z moczu.
Rozkład wapnia, magnezu i fosforanów w organizmie
Ciało dorosłego człowieka zawiera około 1 kg fosforu: Kości i zęby zawierają 85% fosforu; Płyn pozakomórkowy – 1% fosforu. W surowicy... Stężenie magnezu w osoczu krwi wynosi 0,7-1,2 mmol/l.Wymiana wapnia, magnezu i fosforanów w organizmie
Z pożywieniem dziennie należy dostarczać wapń - 0,7-0,8 g, magnez - 0,22-0,26 g, fosfor - 0,7-0,8 g. Wapń jest słabo wchłaniany w 30-50%, fosfor jest dobrze wchłaniany w 90%.
Oprócz przewodu pokarmowego wapń, magnez i fosfor dostają się do osocza krwi z tkanki kostnej w procesie jej resorpcji. Wymiana między osoczem krwi a tkanką kostną dla wapnia wynosi 0,25-0,5 g/dzień, dla fosforu – 0,15-0,3 g/dzień.
Wapń, magnez i fosfor wydalane są z organizmu przez nerki z moczem, przez przewód pokarmowy z kałem i przez skórę z potem.
Regulacja wymiany
Głównymi regulatorami metabolizmu wapnia, magnezu i fosforu są hormon przytarczyc, kalcytriol i kalcytonina.
Hormon przytarczyc
Wydzielanie parathormonu jest stymulowane przez niskie stężenia Ca2+, Mg2+ i wysokie stężenie fosforanów, a hamowane przez witaminę D3. Szybkość rozkładu hormonów zmniejsza się przy niskich stężeniach Ca2+ i... Parathormon działa na kości i nerki. Stymuluje wydzielanie insulinopodobnego czynnika wzrostu 1 przez osteoblasty i...Nadczynność przytarczyc
Nadczynność przytarczyc powoduje: 1. zniszczenie kości, z mobilizacją z nich wapnia i fosforanów... 2. hiperkalcemię, ze zwiększonym wchłanianiem zwrotnym wapnia w nerkach. Hiperkalcemia prowadzi do zmniejszenia czynności nerwowo-mięśniowej...Niedoczynność przytarczyc
Niedoczynność przytarczyc jest spowodowana niewydolnością gruczołów przytarczyc i towarzyszy jej hipokalcemia. Hipokalcemia powoduje wzmożone przewodnictwo nerwowo-mięśniowe, ataki drgawek tonicznych, drgawki mięśnie oddechowe i przepona, skurcz krtani.
Kalcytriol
1. W skórze pod wpływem promieniowania UV powstaje 7-dehydrocholesterol... 2. W wątrobie 25-hydroksylaza hydroksyluje cholekalcyferol do kalcydiolu (25-hydroksycholekalcyferol, 25(OH)D3)....Kalcytonina
Kalcytonina jest polipeptydem składającym się z 32 aminokwasów z jednym wiązaniem dwusiarczkowym, wydzielanym przez komórki parafolikularne K Tarczyca lub komórki C przytarczyc.
Wydzielanie kalcytoniny jest stymulowane przez wysokie stężenia Ca 2+ i glukagonu i hamowane przez niskie stężenia Ca 2+.
Kalcytonina:
1. hamuje osteolizę (zmniejszając aktywność osteoklastów) i hamuje uwalnianie Ca 2+ z kości;
2. w kanalikach nerkowych hamuje wchłanianie zwrotne Ca 2+, Mg 2+ i fosforanów;
3. hamuje trawienie w przewodzie pokarmowym,
Zmiany poziomu wapnia, magnezu i fosforanów w różnych patologiach
Wzrost stężenia Ca2+ w osoczu krwi obserwuje się przy: nadczynności przytarczyc; pęknięcie kości; zapalenie wielostawowe; wielokrotne... Zmniejszenie stężenia fosforanów w osoczu krwi obserwuje się w przypadku: krzywicy; ... Wzrost stężenia fosforanów w osoczu krwi obserwuje się przy: niedoczynności przytarczyc; przedawkować…Rola mikroelementów: Mg2+, Mn2+, Co, Cu, Fe2+, Fe3+, Ni, Mo, Se, J. Znaczenie ceruloplazminy, choroba Konovalova-Wilsona.
Mangan – kofaktor syntetazy aminoacylo-tRNA.
Biologiczna rola Na+, Cl-, K+, HCO3- – głównych elektrolitów, znaczenie w regulacji CBS. Metabolizm i rola biologiczna. Różnica anionowa i jej korekta.
Zmniejszona zawartość chlorków w surowicy krwi: zasadowica hipochloremiczna (po wymiotach), kwasica oddechowa, nadmierna potliwość, zapalenie nerek z... Zwiększone wydzielanie chlorki w moczu: hipoaldosteronizm (choroba Addisona),... Zmniejszone wydalanie chlorków z moczem: Utrata chlorków w wyniku wymiotów, biegunki, choroby Cushinga, schyłkowej fazy nerek...WYKŁAD nr 25
Temat: CBS
Drugi kurs. Stan kwasowo-zasadowy (ABS) - względna stałość reakcji...Biologiczne znaczenie regulacji pH, konsekwencje naruszeń
Odchylenie pH od normy o 0,1 powoduje zauważalne zaburzenia w układzie oddechowym, sercowo-naczyniowym, nerwowym i innych układach organizmu. W przypadku kwasicy dochodzi do: 1. wzmożenia oddechu aż do nagłej duszności, zaburzeń oddychania w wyniku skurczu oskrzeli;Podstawowe zasady regulacji oczyszczalni ścieków
Regulacja CBS opiera się na 3 głównych zasadach:
1. Stałość pH . Mechanizmy regulacyjne CBS utrzymują stałe pH.
2. izosmolarność . Podczas regulacji CBS stężenie cząstek w płynie międzykomórkowym i zewnątrzkomórkowym nie zmienia się.
3. neutralność elektryczna . Podczas regulacji CBS liczba cząstek dodatnich i ujemnych w płynie międzykomórkowym i zewnątrzkomórkowym nie zmienia się.
MECHANIZMY REGULACJI SPAT
Zasadniczo istnieją 3 główne mechanizmy regulacji CBS:
- Mechanizm fizykochemiczny są to układy buforowe krwi i tkanek;
- Mechanizm fizjologiczny , są to narządy: płuca, nerki, kość, wątroba, skóra, przewód pokarmowy.
- Metaboliczny (na poziomie komórkowym).
Istnieją zasadnicze różnice w działaniu tych mechanizmów:
Fizykochemiczne mechanizmy regulacji CBS
Bufor to układ składający się ze słabego kwasu i jego soli z mocną zasadą (sprzężona para kwas-zasada).
Zasada działania układu buforowego jest taka, że wiąże on H+ w przypadku nadmiaru i uwalnia H+ w przypadku niedoboru: H++ A - ↔ AN. Zatem układ buforowy ma tendencję do przeciwstawiania się wszelkim zmianom pH, a jeden ze składników układu buforowego ulega zużyciu i wymaga przywrócenia.
Systemy buforowe charakteryzują się stosunkiem składników pary kwasowo-zasadowej, pojemnością, czułością, lokalizacją i wartością pH, którą utrzymują.
Zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz komórek organizmu znajduje się wiele buforów. Do głównych układów buforowych organizmu zalicza się wodorowęglany, białka fosforanowe i ich odmiany, bufor hemoglobinowy. Około 60% równoważników kwasów wiąże się z buforami wewnątrzkomórkowymi, a około 40% z zewnątrzkomórkowymi.
Bufor wodorowęglanowy (węglowodorowy).
Składa się z H 2 CO 3 i NaHCO 3 w stosunku 1/20 i jest zlokalizowany głównie w płynie międzykomórkowym. W surowicy krwi przy pCO 2 = 40 mm Hg, stężeniu Na + 150 mmol/l utrzymuje pH = 7,4. Bufor wodorowęglanowy zapewnia enzym anhydraza węglanowa i białko pasma 3 czerwonych krwinek i nerek.
Bufor wodorowęglanowy jest jednym z najważniejszych buforów w organizmie, ze względu na swoje właściwości:
- Pomimo małej pojemności – 10%, bufor wodorowęglanowy jest bardzo czuły, wiąże do 40% całego „nadmiarowego” H+;
- Bufor wodorowęglanowy integruje pracę głównych układów buforowych i fizjologiczne mechanizmy regulacji CBS.
Pod tym względem bufor wodorowęglanowy jest wskaźnikiem CBS, oznaczenie jego składników jest podstawą diagnozowania naruszeń CBS.
Bufor fosforanowy
Składa się z kwaśnych fosforanów NaH 2 PO 4 i zasadowych fosforanów Na 2 HPO 4, zlokalizowanych głównie w płynie komórkowym (14% fosforanów w komórce, 1% w płynie międzykomórkowym). Stosunek kwaśnych i zasadowych fosforanów w osoczu krwi wynosi ¼, w moczu - 25/1.
Bufor fosforanowy zapewnia regulację CBS wewnątrz komórki, regenerację buforu wodorowęglanowego w płynie międzykomórkowym i wydalanie H + z moczem.
Bufor białkowy
Obecność grup aminowych i karboksylowych w białkach nadaje im właściwości amfoteryczne – wykazują właściwości kwasów i zasad, tworząc układ buforowy.
Bufor białkowy składa się z białka H i białka Na, jest zlokalizowany głównie w komórkach. Najważniejszym buforem białkowym we krwi jest hemoglobina .
Bufor hemoglobiny
Bufor hemoglobiny znajduje się w czerwonych krwinkach i ma wiele cech:
- ma największą pojemność (do 75%);
- jego praca jest bezpośrednio związana z wymianą gazową;
- składa się nie z jednej, ale z 2 par: HHb↔H + + Hb - i HHbО 2 ↔H + + HbO2 -;
HbO 2 jest stosunkowo mocnym kwasem, jest nawet silniejszy niż kwas węglowy. Kwasowość HbO 2 w porównaniu do Hb jest 70 razy większa, dlatego oksyhemoglobina występuje głównie w postaci soli potasowej (KHbO 2), a deoksyhemoglobina w postaci niezdysocjowanego kwasu (HHb).
Praca hemoglobiny i buforu wodorowęglanowego
Fizjologiczne mechanizmy regulacji CBS
Kwasy i zasady powstające w organizmie mogą być lotne lub nielotne. Lotny H2CO3 powstający z CO2, końcowy produkt tlenowego... Nielotne kwasy mleczanowe, ciała ketonowe i kwas tłuszczowy kumulują się w... Kwasy lotne wydalane są z organizmu głównie przez płuca z wydychanym powietrzem, kwasy nielotne – przez nerki z moczem.Rola płuc w regulacji CBS
Regulacja wymiany gazowej w płucach i w związku z tym uwalnianie H2CO3 z organizmu odbywa się poprzez przepływ impulsów z chemoreceptorów i... Normalnie płuca wydzielają 480 litrów CO2 dziennie, co odpowiada 20 molom H2CO3.... Mechanizmy płucne utrzymujące ABS są bardzo skuteczne, są w stanie zniwelować naruszenie ABS o 50-70%...Rola nerek w regulacji CBS
Nerki regulują CBS: 1. usuwając H+ z organizmu w reakcjach kwasogenezy, amoniagenezy i... 2. zatrzymując Na+ w organizmie. Na+,K+-ATPaza wchłania Na+ z moczu, co wraz z anhydrazą węglanową i kwasogenezą...Rola kości w regulacji CBS
1. Ca3(PO4)2 + 2H2CO3 → 3 Ca2+ + 2HPO42- + 2HCO3- 2. 2HPO42- + 2HCO3- + 4HA → 2H2PO4- (w moczu) + 2H2O + 2CO2 + 4A- 3. A- + Ca2+ → CaA ( w moczu)Rola wątroby w regulacji CBS
Wątroba reguluje CBS:
1. przemiana aminokwasów, ketokwasów i mleczanu w obojętną glukozę;
2. konwersja mocnej zasady amoniakalnej w słabo zasadowy mocznik;
3. syntezę białek krwi tworzących bufor białkowy;
4. syntetyzuje glutaminę, która jest wykorzystywana przez nerki do amoniogenezy.
Niewydolność wątroby prowadzi do rozwoju kwasicy metabolicznej.
Jednocześnie wątroba syntetyzuje ciała ketonowe, które w warunkach niedotlenienia, głodzenia czy cukrzycy przyczyniają się do kwasicy.
Wpływ przewodu żołądkowo-jelitowego na CBS
Na stan CBS wpływa przewód pokarmowy, gdyż w procesie trawienia wykorzystuje HCl i HCO 3. Najpierw HCl jest wydzielany do światła żołądka, natomiast HCO 3 gromadzi się we krwi i rozwija się zasadowica. Następnie HCO 3 - z krwi wraz z sokiem trzustkowym przedostaje się do światła jelita i przywracana jest równowaga CO2 we krwi. Ponieważ pokarm dostający się do organizmu i kał wydalany z organizmu są w większości obojętne, całkowity wpływ na CBS wynosi zero.
W przypadku kwasicy do światła uwalnia się więcej HCl, co przyczynia się do rozwoju wrzodów. Wymioty mogą zrekompensować kwasicę, a biegunka może ją pogorszyć. Długotrwałe wymioty powodują rozwój zasadowicy, która u dzieci może wystąpić poważne konsekwencje, nawet śmierć.
Komórkowy mechanizm regulacji CBS
Oprócz rozważanych fizykochemicznych i fizjologicznych mechanizmów regulacji CBS, istnieją również mechanizm komórkowy regulacja CBS. Zasada jego działania jest taka, że nadmiar H+ można umieścić w ogniwach w zamian za K+.
WSKAŹNIKI OŚ
1. pH - (moc wodoru - moc wodoru) - ujemne logarytm dziesiętny(-lg) Stężenie H+. Norma dla krwi włośniczkowej wynosi 7,37 - 7,45,... 2. рСО2 – ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla, które jest w równowadze z... 3. рО2 – ciśnienie parcjalne tlenu w pełnej krwi. Norma we krwi włośniczkowej wynosi 83 – 108 mmHg, we krwi żylnej –…NARUSZENIA ODDECHOWE
Korekta CBS jest reakcją adaptacyjną ze strony organu, który spowodował naruszenie CBS. Istnieją dwa główne typy zaburzeń CBS – kwasica i zasadowica.Kwasica
I. Gaz (oddychanie) . Charakteryzuje się gromadzeniem CO 2 we krwi ( pCO2 =, AB, SB, BB=N,).
1). trudności w uwalnianiu CO 2 w przypadku naruszeń oddychanie zewnętrzne(hipowentylacja podczas astma oskrzelowa, zapalenie płuc, zaburzenia krążenia z zastojem w krążeniu płucnym, obrzęk płuc, rozedma płuc, niedodma płuc, depresja ośrodka oddechowego pod wpływem szeregu toksyn i leków, takich jak morfina itp.) (pCO 2 =, pO 2 = ↓, AB, SB, BB=N,).
2). wysokie stężenie CO 2 w środowisko(zamknięte przestrzenie) (рСО 2 =, рО 2, AB, SB, BB=N,).
3). nieprawidłowe działanie sprzętu znieczulająco-oddechowego.
W kwasicy gazowej dochodzi do kumulacji we krwi. CO2, H 2 CO 3 i spadek pH. Kwasica stymuluje wchłanianie zwrotne Na + w nerkach i po pewnym czasie we krwi następuje wzrost AB, SB, BB i jako kompensacja rozwija się zasadowica wydalnicza.
W przypadku kwasicy H 2 PO 4 - gromadzi się w osoczu krwi, którego nie można ponownie wchłonąć w nerkach. W rezultacie jest intensywnie uwalniany, powodując fosfaturia .
Aby zrekompensować kwasicę, nerki intensywnie wydalają chlorki z moczem, co prowadzi do hipochromia .
Nadmiar H+ wchodzi do komórek, a w zamian K+ opuszcza komórki, powodując hiperkaliemia .
Nadmiar K+ jest intensywnie wydalany z moczem, co w ciągu 5-6 dni prowadzi do hipokaliemia .
II. Bez gazu. Charakteryzuje się akumulacją nielotnych kwasów (pCO 2 =↓,N, AB, SB, BB=↓).
1). Metaboliczny. Rozwija się przy zaburzeniach metabolizmu tkankowego, którym towarzyszy nadmierne tworzenie i gromadzenie się nielotnych kwasów lub utrata zasad (pCO 2 =↓,N, AR = , AB, SB, BB=↓).
A). Kwasica ketonowa. Na cukrzyca, głód, niedotlenienie, gorączka itp.
B). Kwasica mleczanowa. Na niedotlenienie, dysfunkcję wątroby, infekcje itp.
V). Kwasica. Występuje w wyniku akumulacji substancji organicznych i kwasy nieorganiczne z rozległym procesy zapalne, oparzenia, urazy itp.
W przypadku kwasicy metabolicznej gromadzą się nielotne kwasy i spada pH. Zużywane są układy buforowe, neutralizujące kwasy, w wyniku czego zmniejsza się ich stężenie we krwi. AB, SB, BB i wznosi się AR.
H + nielotne kwasy podczas interakcji z HCO 3 - dają H 2 CO 3, który rozkłada się na H 2 O i CO 2, podczas gdy same nielotne kwasy tworzą sole z wodorowęglanami Na +. Niskie pH i wysokie pCO 2 stymulują oddychanie, w wyniku czego pCO 2 we krwi normalizuje się lub zmniejsza wraz z rozwojem zasadowicy gazowej.
Nadmiar H+ w osoczu krwi przedostaje się do komórki, a w zamian K+ opuszcza komórkę, w osoczu krwi następuje stan przejściowy hiperkaliemia i komórki - hipokaligistia . K+ jest intensywnie wydalany z moczem. W ciągu 5-6 dni zawartość K + w osoczu normalizuje się, a następnie spada poniżej normy ( hipokaliemia ).
W nerkach nasilają się procesy kwasogenezy, amoniogenezy oraz uzupełniania niedoborów wodorowęglanów w osoczu. W zamian za HCO 3 - Cl - jest aktywnie wydalany z moczem, rozwijając się hipochloremia .
Objawy kliniczne kwasica metaboliczna:
- zaburzenia mikrokrążenia . Pod wpływem katecholamin następuje zmniejszenie przepływu krwi i rozwój zastoju, zmieniają się właściwości reologiczne krwi, co przyczynia się do pogłębienia kwasicy.
- uszkodzenia i zwiększoną przepuszczalność ściana naczyń pod wpływem niedotlenienia i kwasicy. W przypadku kwasicy wzrasta poziom kinin w osoczu i płynie pozakomórkowym. Kininy powodują rozszerzenie naczyń i radykalnie zwiększają przepuszczalność. Rozwija się niedociśnienie. Opisane zmiany w naczyniach mikrokrążenia przyczyniają się do powstawania skrzeplin i krwawień.
Gdy pH krwi jest niższe niż 7,2, zmniejszona pojemność minutowa serca .
- Oddech Kussmaula (reakcja kompensacyjna mająca na celu uwolnienie nadmiaru CO 2).
2. Wydalnicze. Rozwija się, gdy procesy kwasogenezy i amoniagenezy w nerkach zostają zakłócone lub gdy następuje nadmierna utrata zasadowych wartościowości w kale.
A). Retencja kwasu przy niewydolność nerek(przewlekłe rozsiane kłębuszkowe zapalenie nerek, stwardnienie nerek, rozsiane zapalenie nerek, mocznica). Mocz jest obojętny lub zasadowy.
B). Utrata zasad: nerkowa (kwasica kanalikowa nerkowa, niedotlenienie, zatrucie sulfonamidami), żołądkowo-jelitowa (biegunka, nadmierne ślinienie).
3. Egzogenny.
Spożycie kwaśnych pokarmów, leków (chlorek amonu, przetaczanie dużych ilości roztworów zastępujących krew i płynów do żywienia pozajelitowego, których pH jest w normie)<7,0) и при отравлениях (салицилаты, этанол, метанол, этиленгликоль, толуол и др.).
4. Połączone.
Na przykład kwasica ketonowa + kwasica mleczanowa, metaboliczna + wydalnicza itp.
III. Mieszany (gaz + niegaz).
Występuje z uduszeniem, niewydolnością sercowo-naczyniową itp.
Alkaloza
1). wzmożone usuwanie CO2, z aktywacją oddychania zewnętrznego (hiperwentylacja płuc z wyrównawczą dusznością, która towarzyszy wielu chorobom, m.in.... 2). Niedobór O2 we wdychanym powietrzu powoduje hiperwentylację płuc i... Hiperwentylacja prowadzi do obniżenia pCO2 we krwi i wzrostu pH. Zasadowica hamuje wchłanianie zwrotne Na+,...Zasadowica bezgazowa
Literatura
1. Wodorowęglany w surowicy lub osoczu /R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell // Biochemia człowieka: w 2 tomach. T.2. Za. z języka angielskiego: - M.: Mir, 1993. - s. 370-371.
2. Układy buforowe krwi i równowaga kwasowo-zasadowa / T.T. Bieriezow, B.F. Korovkin // Chemia biologiczna: Podręcznik / wyd. RAMS SS Debowa. - wyd. 2 przerobione i dodatkowe - M.: Medycyna, 1990. - s. 452-457.
Co zrobimy z otrzymanym materiałem:
Jeśli ten materiał był dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych:
Woda jest środowiskiem, w którym zachodzi większość reakcji metabolicznych. Bierze bezpośredni udział w metabolizmie. Woda odgrywa pewną rolę w procesach termoregulacji organizmu. Za pomocą wody składniki odżywcze dostarczane są do tkanek i komórek oraz usuwane są z nich końcowe produkty przemiany materii.
Wydalanie wody z organizmu odbywa się przez nerki - 1,2-1,5 l, skórę - 0,5 l, płuca - 0,2-0,3 l. Wymiana wody jest regulowana przez układ neurohormonalny. Zatrzymanie wody w organizmie jest wspomagane przez hormony kory nadnerczy (kortyzon, aldosteron) oraz hormon tylnego płata przysadki mózgowej – wazopresynę. Hormon tarczycy, tyroksyna, zwiększa wydalanie wody z organizmu.
^
METABOLIZM MINERALNY
Sole mineralne należą do niezbędnych substancji spożywczych. Pierwiastki mineralne nie mają wartości odżywczej, jednak organizm potrzebuje ich jako substancji biorących udział w regulacji metabolizmu, utrzymaniu ciśnienia osmotycznego i zapewnieniu stałego pH płynu wewnątrz- i zewnątrzkomórkowego organizmu. Wiele pierwiastków mineralnych to składniki strukturalne enzymów i witamin.
W skład narządów i tkanek człowieka i zwierząt wchodzą makroelementy i mikroelementy. Te ostatnie zawarte są w organizmie w bardzo małych ilościach. W różnych organizmach żywych, podobnie jak w organizmie człowieka, tlen, węgiel, wodór i azot występują w największych ilościach. Pierwiastki te, podobnie jak fosfor i siarka, wchodzą w skład żywych komórek w postaci różnych związków. Do makroelementów zaliczamy także sód, potas, wapń, chlor i magnez. W organizmie zwierząt stwierdzono następujące mikroelementy: miedź, mangan, jod, molibden, cynk, fluor, kobalt itp. Żelazo zajmuje pozycję pośrednią pomiędzy makro- i mikroelementami.
Minerały dostają się do organizmu tylko z pożywieniem. Następnie przez błonę śluzową jelit i naczynia krwionośne do żyły wrotnej i wątroby. Wątroba zatrzymuje niektóre minerały: sód, żelazo, fosfor. Żelazo jest częścią hemoglobiny, uczestniczącej w przenoszeniu tlenu, a także w składzie enzymów redoks. Wapń jest częścią tkanki kostnej i nadaje jej siłę. Ponadto odgrywa ważną rolę w krzepnięciu krwi. Fosfor, który oprócz wolnego (nieorganicznego) występuje w związkach z białkami, tłuszczami i węglowodanami, jest bardzo przydatny dla organizmu. Magnez reguluje pobudliwość nerwowo-mięśniową i aktywuje wiele enzymów. Kobalt jest częścią witaminy B12. Jod bierze udział w tworzeniu hormonów tarczycy. Fluor występuje w tkankach zębów. Sód i potas mają ogromne znaczenie w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego krwi.
Metabolizm minerałów jest ściśle powiązany z metabolizmem substancji organicznych (białek, kwasów nukleinowych, węglowodanów, lipidów). Na przykład jony kobaltu, manganu, magnezu i żelaza są niezbędne do prawidłowego metabolizmu aminokwasów. Jony chloru aktywują amylazę. Jony wapnia działają aktywująco na lipazę. Utlenianie kwasów tłuszczowych zachodzi intensywniej w obecności jonów miedzi i żelaza.
^
ROZDZIAŁ 12. WITAMINY
Witaminy to niskocząsteczkowe związki organiczne, które są niezbędnym składnikiem żywności. Nie są syntetyzowane u zwierząt. Głównym źródłem pożywienia dla organizmu człowieka i zwierząt jest pokarm roślinny.
Witaminy są substancjami biologicznie czynnymi. Ich brakowi lub brakowi pożywienia towarzyszy gwałtowne zakłócenie procesów życiowych, co prowadzi do wystąpienia poważnych chorób. Zapotrzebowanie na witaminy wynika z faktu, że wiele z nich to składniki enzymów i koenzymów.
Witaminy są bardzo zróżnicowane pod względem budowy chemicznej. Dzielą się na dwie grupy: rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w tłuszczach.
^ WITAMINY ROZPUSZCZALNE W WODZIE
1. Witamina B 1 (tiamina, aneuryna). Jego strukturę chemiczną charakteryzuje obecność grupy aminowej i atomu siarki. Obecność grupy alkoholowej w witaminie B1 umożliwia tworzenie estrów z kwasami. Łącząc się z dwiema cząsteczkami kwasu fosforowego, tiamina tworzy ester difosforanu tiaminy, który jest koenzymową formą witaminy. Difosforan tiaminy jest koenzymem dekarboksylaz, które katalizują dekarboksylację α-ketokwasów. W przypadku braku lub niewystarczającego spożycia witaminy B1 w organizmie metabolizm węglowodanów staje się niemożliwy. Naruszenia występują na etapie utylizacji kwasu pirogronowego i α-ketoglutarowego.
2. Witamina B 2 (ryboflawina). Witamina ta jest metylowaną pochodną izoalloksazyny związaną z rybitolem alkoholu 5-wodorotlenowego.
W organizmie ryboflawina w postaci estru z kwasem fosforowym należy do prostetycznej grupy enzymów flawinowych (FMN, FAD), które katalizują procesy biologicznego utleniania, zapewniając transfer wodoru w łańcuchu oddechowym, a także reakcje synteza i rozkład kwasów tłuszczowych.
3. Witamina B 3 (kwas pantotenowy). Kwas pantotenowy składa się z -alaniny i kwasu dioksydimetylomasłowego, połączonych wiązaniem peptydowym. Znaczenie biologiczne Kwas pantotenowy polega na tym, że jest częścią koenzymu A, który odgrywa ogromną rolę w metabolizmie węglowodanów, tłuszczów i białek.
4. Witamina B 6 (pirydoksyna). Ze względu na charakter chemiczny witamina B 6 jest pochodną pirydyny. Fosforylowana pochodna pirydoksyny jest koenzymem enzymów katalizujących reakcje metabolizmu aminokwasów.
5. Witamina B 12 (kobalamina). Struktura chemiczna witaminy jest bardzo złożona. Zawiera cztery pierścienie pirolowe. W środku znajduje się atom kobaltu związany z azotem pierścieni pirolu.
Witamina B12 odgrywa dużą rolę w przenoszeniu grup metylowych, a także syntezie kwasów nukleinowych.
6. Witamina PP (kwas nikotynowy i jego amid). Kwas nikotynowy jest pochodną pirydyny.
Amid kwasu nikotynowego jest integralną częścią koenzymów NAD+ i NADP+, które wchodzą w skład dehydrogenaz.
7. Kwas foliowy (witamina B c). Izolowany z liści szpinaku (łac. folium – liść). Kwas foliowy zawiera kwas paraaminobenzoesowy i kwas glutaminowy. Kwas foliowy odgrywa ważną rolę w metabolizmie kwasów nukleinowych i syntezie białek.
8. Kwas paraaminobenzoesowy. Odgrywa dużą rolę w syntezie kwasu foliowego.
9. Biotyna (witamina H). Biotyna jest częścią enzymu katalizującego proces karboksylacji (dodawanie CO 2 do łańcucha węglowego). Biotyna jest niezbędna do syntezy kwasów tłuszczowych i puryn.
10. Witamina C (kwas askorbinowy). Struktura chemiczna kwasu askorbinowego jest zbliżona do heksoz. Cechą szczególną tego związku jest jego zdolność do odwracalnego utleniania do kwasu dehydroaskorbinowego. Obydwa te związki wykazują działanie witaminowe. Kwas askorbinowy bierze udział w procesach redoks organizmu, chroni grupę SH enzymów przed utlenianiem, ma zdolność odwadniania toksyn.
^ WITAMINY ROZPUSZCZALNE W TŁUSZCZACH
Do tej grupy należą witaminy z grup A, D, E, K- itp.
1. Witaminy z grupy A. Witamina A 1 (retinol, przeciwkseroftalmiczna) jest w swojej naturze chemicznej zbliżona do karotenów. Jest to cykliczny alkohol jednowodorotlenowy .
2. Witaminy z grupy D (witamina przeciwrachityczna). Swoją budową chemiczną witaminy z grupy D są zbliżone do steroli. Witamina D2 powstaje w drożdżach z ergosterolu, a witamina D3 powstaje z 7-dehydrocholesterolu w tkankach zwierzęcych pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.
3. Witaminy z grupy E (, , -tokoferole). Główne zmiany związane z niedoborem witaminy E zachodzą w układzie rozrodczym (utrata zdolności do zajścia w ciążę, zmiany zwyrodnieniowe plemników). Jednocześnie niedobór witaminy E powoduje uszkodzenie wielu różnych tkanek.
4. Witaminy z grupy K. Ze względu na budowę chemiczną witaminy z tej grupy (K 1 i K 2) należą do naftochinonów. Charakterystycznym objawem niedoboru witaminy K jest występowanie krwotoków podskórnych, domięśniowych i innych oraz zaburzenia krzepnięcia krwi. Powodem tego jest naruszenie syntezy białka protrombiny, składnika układu krzepnięcia krwi.
ANTYWITAMINY
Antywitaminy są antagonistami witamin: Często substancje te mają budowę bardzo zbliżoną do odpowiednich witamin, a wówczas ich działanie opiera się na „konkurencyjnym” wypieraniu odpowiedniej witaminy z jej kompleksu w układzie enzymatycznym przez antywitaminę. W rezultacie powstaje „nieaktywny” enzym, metabolizm zostaje zakłócony i pojawia się poważna choroba. Na przykład sulfonamidy to antywitaminy kwasu paraaminobenzoesowego. Antywitaminą witaminy B 1 jest pirytiamina.Istnieją również antywitaminy różne strukturalnie, które są w stanie wiązać witaminy, pozbawiając je aktywności witaminowej.
^
ROZDZIAŁ 13. HORMONY
Hormony, podobnie jak witaminy, są substancjami biologicznie czynnymi i regulują metabolizm i funkcje fizjologiczne. Ich rola regulacyjna sprowadza się do aktywacji lub hamowania układów enzymatycznych, zmian w przepuszczalności błon biologicznych i transportu substancji przez nie, stymulacji lub nasilenia różnych procesów biosyntezy, w tym syntezy enzymów.
Hormony produkowane są w gruczołach dokrewnych, które nie mają przewodów wydalniczych i wydzielają swoją wydzielinę bezpośrednio do krwioobiegu. Gruczoły dokrewne obejmują tarczycę, przytarczyce (w pobliżu tarczycy), gonady, nadnercza, przysadkę mózgową, trzustkę i grasicę.
Choroby, które występują, gdy funkcje jednego lub drugiego gruczołu dokrewnego są zakłócone, są konsekwencją jego niedoczynności (zmniejszone wydzielanie hormonów) lub nadczynności (nadmierne wydzielanie hormonów).
Hormony można podzielić na trzy grupy na podstawie ich budowy chemicznej: hormony białkowe; hormony pochodzące z aminokwasu tyrozyny oraz hormony o strukturze steroidowej.
^ HORMONY BIAŁKOWE
Należą do nich hormony trzustki, przedniego płata przysadki mózgowej i przytarczyc.
Hormony trzustki – insulina i glukagon – biorą udział w regulacji metabolizmu węglowodanów. W swoim działaniu są wobec siebie antagonistami. Insulina obniża, a glukagon zwiększa poziom cukru we krwi.
Hormony przysadkowe regulują aktywność wielu innych gruczołów dokrewnych. Obejmują one:
Hormon somatotropowy (GH) – hormon wzrostu, stymuluje wzrost komórek, zwiększa poziom procesów biosyntezy;
Hormon tyreotropowy (TSH) – stymuluje aktywność tarczycy;
Hormon adrenokortykotropowy (ACTH) – reguluje biosyntezę kortykosteroidów przez korę nadnerczy;
Hormony gonadotropowe regulują pracę gonad.
^ HORMONY SERII TYROZYNY
Należą do nich hormony tarczycy i hormony rdzenia nadnerczy. Głównymi hormonami tarczycy są tyroksyna i trójjodotyronina. Hormony te są jodowanymi pochodnymi aminokwasu tyrozyny. W przypadku niedoczynności tarczycy procesy metaboliczne maleją. Nadczynność tarczycy prowadzi do wzrostu podstawowego metabolizmu.
Rdzeń nadnerczy wytwarza dwa hormony: adrenalinę i noradrenalinę. Substancje te zwiększają ciśnienie krwi. Adrenalina ma istotny wpływ na metabolizm węglowodanów – zwiększa poziom glukozy we krwi.
^ HORMONY STEROIDOWE
Do tej klasy zaliczają się hormony wytwarzane przez korę nadnerczy i gonady (jajniki i jądra). Ze względu na charakter chemiczny są to sterydy. Kora nadnerczy wytwarza kortykosteroidy, zawierają one atom C21. Dzielą się na mineralokortykoidy, z których najbardziej aktywne są aldosteron i deoksykortykosteron. oraz glukokortykoidy – kortyzol (hydrokortyzon), kortyzon i kortykosteron. Glikokortykoidy wywierają duży wpływ na metabolizm węglowodanów i białek. Mineralokortykoidy regulują głównie metabolizm wody i minerałów.
Wyróżnia się hormony płciowe męskie (androgeny) i żeńskie (estrogeny). Pierwsze to steroidy C19, drugie C18-steroidy. Androgeny obejmują testosteron, androstendion itp., A estrogeny obejmują estradiol, estron i estriol. Najbardziej aktywne są testosteron i estradiol. Hormony płciowe warunkują prawidłowy rozwój płciowy, kształtowanie się wtórnych cech płciowych oraz wpływają na metabolizm.
^ ROZDZIAŁ 14. BIOCHEMICZNE PODSTAWY RACJONALNEGO ŻYWIENIA
W problematyce żywienia można wyróżnić trzy powiązane ze sobą działy: żywienie racjonalne, lecznicze i terapeutyczno-profilaktyczne. Podstawą jest tzw. racjonalne żywienie, gdyż budowane jest ono z uwzględnieniem potrzeb zdrowego człowieka, w zależności od wieku, zawodu, warunków klimatycznych i innych. Podstawą zbilansowanej diety jest równowaga i prawidłowe odżywianie. Racjonalne odżywianie jest środkiem normalizującym stan organizmu i utrzymującym jego wysoką zdolność do pracy.
Węglowodany, białka, tłuszcze, aminokwasy, witaminy i minerały dostają się do organizmu człowieka wraz z pożywieniem. Zapotrzebowanie na te substancje jest zróżnicowane i uzależnione od stanu fizjologicznego organizmu. Rosnący organizm potrzebuje więcej pożywienia. Osoba uprawiająca sport lub pracująca fizycznie zużywa dużą ilość energii, dlatego też potrzebuje więcej pożywienia niż osoba prowadząca siedzący tryb życia.
W żywieniu człowieka ilość białek, tłuszczów i węglowodanów powinna kształtować się w proporcji 1:1:4, czyli jest niezbędna na 1 g białka. Spożywać 1 g tłuszczu i 4 g węglowodanów. Białka powinny dostarczać około 14% dziennego spożycia kalorii, tłuszcze około 31%, a węglowodany około 55%.
Na obecnym etapie rozwoju nauk o żywieniu nie wystarczy kierować się jedynie całkowitym spożyciem składników odżywczych. Bardzo ważne jest ustalenie proporcji niezbędnych składników pożywienia w diecie (niezbędne aminokwasy, nienasycone kwasy tłuszczowe, witaminy, minerały itp.). Współczesne nauczanie o potrzebach pokarmowych człowieka wyraża się w koncepcji zbilansowanej diety. Zgodnie z tą koncepcją zapewnienie normalnej aktywności życiowej jest możliwe nie tylko poprzez dostarczenie organizmowi odpowiedniej ilości energii i białka, ale także poprzez obserwację dość złożonych zależności pomiędzy wieloma niezastąpionymi czynnikami żywieniowymi, które są w stanie wywrzeć maksimum swojego korzystnego działania biologicznego. w ciele. Prawo zrównoważonego odżywiania opiera się na wyobrażeniach o ilościowych i jakościowych aspektach procesów przyswajania pokarmu w organizmie, czyli całej sumie metabolicznych reakcji enzymatycznych.
Instytut Żywienia Akademii Nauk Medycznych ZSRR opracował średnie dane dotyczące potrzeb żywieniowych osoby dorosłej. Przede wszystkim przy ustalaniu optymalnych proporcji poszczególnych składników odżywczych właśnie taki stosunek składników odżywczych jest średnio niezbędny do utrzymania prawidłowego funkcjonowania osoby dorosłej. Dlatego przygotowując ogólne diety i oceniając poszczególne produkty, należy skupić się na tych proporcjach. Należy pamiętać, że nie tylko niedobór poszczególnych niezbędnych czynników jest szkodliwy, ale ich nadmiar jest również niebezpieczny. Przyczyną toksyczności nadmiaru niezbędnych składników odżywczych jest prawdopodobnie brak równowagi w diecie, co w efekcie prowadzi do zaburzenia homeostazy biochemicznej (stałości składu i właściwości środowiska wewnętrznego) organizmu oraz zakłócenia równowagi komórkowej. odżywianie.
Zadanego bilansu żywieniowego nie da się przenieść bez zmiany struktury odżywienia osób w różnych warunkach pracy i życia, osób w różnym wieku, różnej płci itp. Wychodząc z założenia, że różnice w potrzebach energetycznych i żywieniowych opierają się na charakterystyce przebiegu procesów metabolicznych oraz ich regulacji hormonalnej i nerwowej, konieczne jest, aby osoby w różnym wieku i płci, a także osoby ze znacznymi odchyleniami od średnich wskaźników prawidłowego stanu enzymatycznego, dokonały pewnych korekt w zwykłej prezentacji zbilansowanej formuły żywienia .
Instytut Żywienia Akademii Nauk Medycznych ZSRR zaproponował standardy dla
obliczanie optymalnej diety dla populacji naszego kraju.
Diety te są zróżnicowane ze względu na trzy warunki klimatyczne
strefy: północna, środkowa i południowa. Jednak najnowsze dane naukowe wskazują, że taki podział nie może być dziś zadowalający. Ostatnie badania wykazały, że w obrębie naszego kraju Północ należy podzielić na dwie strefy: europejską i azjatycką. Strefy te znacznie różnią się od siebie warunkami klimatycznymi. W Instytucie Medycyny Klinicznej i Doświadczalnej Oddziału Syberyjskiego Akademii Nauk Medycznych ZSRR (Nowosybirsk) w wyniku wieloletnich badań wykazano, że w warunkach Północy Azji metabolizm białek, tłuszcze, węglowodany, witaminy, makro- i mikroelementy ulegają restrukturyzacji, dlatego istnieje potrzeba doprecyzowania standardów żywienia człowieka z uwzględnieniem zmian zachodzących w metabolizmie. Obecnie prowadzone są na szeroką skalę badania w zakresie racjonalizacji żywienia ludności Syberii i Dalekiego Wschodu. Podstawową rolę w badaniu tego zagadnienia przypisuje się badaniom biochemicznym.
Katedra Biochemii
Akceptuję
Głowa dział prof., doktor nauk medycznych
Meshchaninov V.N.
______„_____________2006
WYKŁAD nr 25
Temat: Metabolizm wody, soli i minerałów
Kierunki: leczniczo-profilaktyczny, lekarsko-profilaktyczny, pediatryczny.
Metabolizm wody i soli– wymiana wody i zasadowych elektrolitów organizmu (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).
Elektrolity– substancje, które w roztworze dysocjują na aniony i kationy. Mierzy się je w mol/l.
Nieelektrolity– substancje, które nie dysocjują w roztworze (glukoza, kreatynina, mocznik). Mierzy się je w g/l.
Metabolizm minerałów– wymianę wszelkich składników mineralnych, także tych, które nie wpływają na podstawowe parametry płynnego środowiska organizmu.
Woda- główny składnik wszystkich płynów ustrojowych.
Biologiczna rola wody
- Woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem większości związków organicznych (z wyjątkiem lipidów) i nieorganicznych.
- Woda i substancje w niej rozpuszczone tworzą środowisko wewnętrzne organizmu.
- Woda zapewnia transport substancji i energii cieplnej po całym organizmie.
- Znacząca część reakcji chemicznych zachodzących w organizmie zachodzi w fazie wodnej.
- Woda bierze udział w reakcjach hydrolizy, hydratacji i odwodnienia.
- Określa strukturę przestrzenną i właściwości cząsteczek hydrofobowych i hydrofilowych.
- W połączeniu z GAG-ami woda pełni funkcję strukturalną.
OGÓLNE WŁAŚCIWOŚCI PŁYNÓW Ustrojowych
Wszystkie płyny ustrojowe charakteryzują się wspólnymi właściwościami: objętością, ciśnieniem osmotycznym i wartością pH.
Tom. U wszystkich zwierząt lądowych płyny stanowią około 70% masy ciała.
Rozkład wody w organizmie zależy od wieku, płci, masy mięśniowej, budowy ciała i ilości tkanki tłuszczowej. Zawartość wody w różnych tkankach rozkłada się następująco: płuca, serce i nerki (80%), mięśnie szkieletowe i mózg (75%), skóra i wątroba (70%), kości (20%), tkanka tłuszczowa (10%) . Ogólnie rzecz biorąc, szczupli ludzie mają mniej tłuszczu i więcej wody. U mężczyzn woda stanowi 60%, u kobiet - 50% masy ciała. Starsi ludzie mają więcej tłuszczu i mniej mięśni. Przeciętnie ciało mężczyzn i kobiet po 60. roku życia zawiera odpowiednio 50% i 45% wody.
Przy całkowitym pozbawieniu wody śmierć następuje po 6-8 dniach, kiedy ilość wody w organizmie zmniejsza się o 12%.
Cały płyn ustrojowy dzieli się na baseny wewnątrzkomórkowe (67%) i zewnątrzkomórkowe (33%).
Basen zewnątrzkomórkowy(przestrzeń zewnątrzkomórkowa) składa się z:
1. Płyn wewnątrznaczyniowy;
2. Płyn śródmiąższowy (międzykomórkowy);
3. Płyn przezkomórkowy (płyn z jamy opłucnej, osierdzia, jamy otrzewnej i przestrzeni maziowej, płyn mózgowo-rdzeniowy i wewnątrzgałkowy, wydzielina potu, gruczoły ślinowe i łzowe, wydzielina trzustki, wątroby, pęcherzyka żółciowego, przewodu pokarmowego i dróg oddechowych).
Płyny są intensywnie wymieniane pomiędzy basenami. Ruch wody z jednego sektora do drugiego następuje, gdy zmienia się ciśnienie osmotyczne.
Ciśnienie osmotyczne - Jest to ciśnienie wytwarzane przez wszystkie substancje rozpuszczone w wodzie. Ciśnienie osmotyczne płynu zewnątrzkomórkowego zależy głównie od stężenia NaCl.
Płyny pozakomórkowe i wewnątrzkomórkowe różnią się znacznie składem i stężeniem poszczególnych składników, ale całkowite całkowite stężenie substancji czynnych osmotycznie jest w przybliżeniu takie samo.
pH– ujemny logarytm dziesiętny stężenia protonów. Wartość pH zależy od intensywności tworzenia się kwasów i zasad w organizmie, ich neutralizacji przez układy buforowe i usuwania z organizmu z moczem, wydychanym powietrzem, potem i kałem.
W zależności od charakterystyki wymiany wartość pH może znacznie się różnić zarówno w obrębie komórek różnych tkanek, jak i w różnych przedziałach tej samej komórki (w cytozolu kwasowość jest obojętna, w lizosomach i przestrzeni międzybłonowej mitochondriów – silnie kwaśna). ). W płynie międzykomórkowym różnych narządów i tkanek oraz w osoczu krwi wartość pH, podobnie jak ciśnienie osmotyczne, jest wartością stosunkowo stałą.
REGULACJA RÓWNOWAGI WODNO-SOLNEJ ORGANIZMU
W organizmie równowaga wodno-solna środowiska wewnątrzkomórkowego jest utrzymywana przez stałość płynu pozakomórkowego. Z kolei równowaga wodno-solna płynu pozakomórkowego jest utrzymywana poprzez osocze krwi za pomocą narządów i jest regulowana przez hormony.
Organy regulujące gospodarkę wodno-solną
Przedostawanie się wody i soli do organizmu następuje przez przewód pokarmowy, a proces ten jest kontrolowany przez uczucie pragnienia i apetyt na sól. Nerki usuwają nadmiar wody i soli z organizmu. Ponadto woda jest usuwana z organizmu przez skórę, płuca i przewód pokarmowy.
Bilans wodny organizmu
W przypadku przewodu pokarmowego, skóry i płuc wydalanie wody jest procesem ubocznym, zachodzącym w wyniku pełnienia przez nie ich głównych funkcji. Na przykład przewód pokarmowy traci wodę, gdy z organizmu wydalane są niestrawione substancje, produkty przemiany materii i ksenobiotyki. Płuca tracą wodę podczas oddychania, a skóra podczas termoregulacji.
Zmiany w funkcjonowaniu nerek, skóry, płuc i przewodu pokarmowego mogą prowadzić do zaburzenia homeostazy wodno-solnej. Na przykład w gorącym klimacie, aby utrzymać temperaturę ciała, skóra wzmaga pocenie się, a w przypadku zatrucia występują wymioty lub biegunka z przewodu pokarmowego. W wyniku zwiększonego odwodnienia i utraty soli w organizmie dochodzi do naruszenia równowagi wodno-solnej.
Hormony regulujące gospodarkę wodno-solną
Wazopresyna
Hormon antydiuretyczny (ADH) lub wazopresyna- peptyd o masie cząsteczkowej około 1100 D, zawierający 9 AA połączonych jednym mostkiem dwusiarczkowym.
ADH jest syntetyzowany w neuronach podwzgórza i transportowany do zakończeń nerwowych tylnego płata przysadki mózgowej (neurohypofiza).
Wysokie ciśnienie osmotyczne płynu zewnątrzkomórkowego aktywuje osmoreceptory w podwzgórzu, w wyniku czego impulsy nerwowe przekazywane są do tylnego płata przysadki mózgowej i powodują uwolnienie ADH do krwioobiegu.
ADH działa poprzez 2 typy receptorów: V1 i V2.
Główne działanie fizjologiczne hormonu realizowane jest przez receptory V 2, które znajdują się na komórkach kanalików dystalnych i kanalików zbiorczych, które są stosunkowo nieprzepuszczalne dla cząsteczek wody.
ADH poprzez receptory V 2 pobudza układ cyklazy adenylanowej, w efekcie czego białka ulegają fosforylacji, stymulując ekspresję genu białka błonowego - akwaporina-2 . Akwaporyna-2 integruje się z wierzchołkową błoną komórkową, tworząc w niej kanały wodne. Przez te kanały woda jest ponownie wchłaniana z moczu do przestrzeni śródmiąższowej na drodze biernej dyfuzji, a mocz jest zagęszczany.
W przypadku braku ADH mocz nie ulega zagęszczeniu (gęstość<1010г/л) и может выделяться в очень больших количествах (>20 l/dzień), co prowadzi do odwodnienia organizmu. Ten stan nazywa się moczówka prosta cukrzycowa .
Przyczynami niedoboru ADH i moczówki prostej są: defekty genetyczne w syntezie prepro-ADG w podwzgórzu, defekty w przetwarzaniu i transporcie proADG, uszkodzenia podwzgórza lub neuroprzysadki (np. w wyniku urazowego uszkodzenia mózgu, nowotwór, niedokrwienie). Nefrogenna moczówka prosta występuje w wyniku mutacji w genie receptora ADH typu V2.
Receptory V1 zlokalizowane są w błonach naczyń SMC. ADH poprzez receptory V 1 aktywuje układ trifosforanu inozytolu i stymuluje uwalnianie Ca 2+ z ER, co stymuluje skurcz SMC naczyń. Działanie ADH zwężające naczynia krwionośne występuje przy wysokich stężeniach ADH.
Jednym z najczęściej zakłócanych typów metabolizmu w patologii jest metabolizm woda-sól. Jest to związane z ciągłym przepływem wody i minerałów ze środowiska zewnętrznego organizmu do wewnętrznego i odwrotnie.
W organizmie dorosłego człowieka woda stanowi 2/3 (58-67%) masy ciała. Około połowa jego objętości koncentruje się w mięśniach. Zapotrzebowanie na wodę (człowiek otrzymuje dziennie do 2,5-3 litrów płynów) pokrywane jest poprzez przyjmowanie jej w postaci picia (700-1700 ml), wody preparowanej zawartej w pożywieniu (800-1000 ml) oraz wody powstałej w organizmie podczas metabolizmu - 200-300 ml (przy spalaniu 100 g tłuszczów, białek i węglowodanów powstaje odpowiednio 107,41 i 55 g wody). Woda endogenna syntetyzowana jest w stosunkowo dużych ilościach, gdy zostaje uruchomiony proces utleniania tłuszczów, co obserwuje się pod wpływem różnorodnych, zwłaszcza długotrwałych warunków stresowych, stymulacji układu współczulno-nadnerczowego i terapii dietą odciążającą (często stosowaną w leczeniu pacjentów otyłych).
Ze względu na stale występujące obowiązkowe straty wody, wewnętrzna objętość płynów w organizmie pozostaje niezmieniona. Do strat zalicza się straty nerkowe (1,5 l) i pozanerkowe, związane z wydalaniem płynu przez przewód pokarmowy (50-300 ml), drogi oddechowe i skórę (850-1200 ml). Ogólnie rzecz biorąc, objętość obowiązkowych strat wody wynosi 2,5-3 litry, w dużej mierze w zależności od ilości toksyn usuniętych z organizmu.
Udział wody w procesach życiowych jest bardzo zróżnicowany. Woda jest rozpuszczalnikiem wielu związków, bezpośrednim składnikiem szeregu przemian fizykochemicznych i biochemicznych oraz transporterem substancji endo- i egzogennych. Ponadto pełni funkcję mechaniczną, osłabiając tarcie więzadeł, mięśni i powierzchni chrząstki stawowej (ułatwiając tym samym ich ruchomość), uczestniczy w termoregulacji. Woda utrzymuje homeostazę, zależną od ciśnienia osmotycznego osocza (izosmia) i objętości płynu (izowolemia), funkcjonowania mechanizmów regulujących stan kwasowo-zasadowy oraz zachodzących procesów zapewniających stałą temperaturę (izotermia).
W organizmie człowieka woda występuje w trzech głównych stanach fizykochemicznych, według których rozróżnia się: 1) wodę wolną lub ruchomą (stanowi większość płynu wewnątrzkomórkowego, a także krwi, limfy, płynu śródmiąższowego); 2) woda związana koloidami hydrofilowymi oraz 3) konstytucyjna, zawarta w strukturze cząsteczek białek, tłuszczów i węglowodanów.
W organizmie osoby dorosłej o masie ciała 70 kg objętość wody wolnej i wody związanej przez koloidy hydrofilowe wynosi około 60% masy ciała, tj. 42 l. Płyn ten reprezentowany jest przez wodę wewnątrzkomórkową (stanowiącą 28 litrów, czyli 40% masy ciała), stanowiącą sektor wewnątrzkomórkowy, oraz wodę zewnątrzkomórkową (14 litrów, czyli 20% masy ciała), tworzącą sektor zewnątrzkomórkowy. Ten ostatni zawiera płyn wewnątrznaczyniowy (wenaczyniowy). Ten sektor wewnątrznaczyniowy tworzy osocze (2,8 l), które stanowi 4-5% masy ciała, oraz limfa.
Do wody śródmiąższowej zalicza się samą wodę międzykomórkową (wolny płyn międzykomórkowy) oraz zorganizowany płyn zewnątrzkomórkowy (stanowiący 15-16% masy ciała, czyli 10,5 l), tj. woda więzadeł, ścięgien, powięzi, chrząstek itp. Ponadto do sektora zewnątrzkomórkowego zalicza się wodę znajdującą się w niektórych jamach (jamie brzusznej i opłucnej, osierdziu, stawach, komorach mózgu, komorach oka itp.), a także w przewodzie pokarmowym. Płyn z tych jam nie uczestniczy aktywnie w procesach metabolicznych.
Woda w organizmie człowieka nie zatrzymuje się w różnych jej sekcjach, ale stale się porusza, stale wymieniając się z innymi sektorami cieczy i ze środowiskiem zewnętrznym. Ruch wody wynika w dużej mierze z wydzielania soków trawiennych. Tak więc wraz ze śliną i sokiem trzustkowym do przewodu jelitowego trafia około 8 litrów wody dziennie, ale woda ta praktycznie nie jest tracona w wyniku wchłaniania w dolnych partiach przewodu pokarmowego.
Pierwiastki witalne dzielimy na makroelementy (dzienne zapotrzebowanie >100 mg) i mikroelementy (dzienne zapotrzebowanie<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.
Ponieważ w organizmie może gromadzić się wiele pierwiastków, odchylenia od dziennej normy z czasem się kompensują. Wapń w postaci apatytu jest magazynowany w tkance kostnej, jod jest magazynowany w tyreoglobulinie w tarczycy, żelazo jest magazynowane w ferrytynie i hemosyderynie w szpiku kostnym, śledzionie i wątrobie. Wątroba jest magazynem wielu mikroelementów.
Metabolizm minerałów jest kontrolowany przez hormony. Dotyczy to np. zużycia H2O, Ca2+, PO43-, wiązania Fe2+, I-, wydalania H2O, Na+, Ca2+, PO43-.
Ilość składników mineralnych wchłanianych z pożywienia zależy zazwyczaj od potrzeb metabolicznych organizmu, a w niektórych przypadkach także od składu pożywienia. Jako przykład wpływu składu żywności rozważmy wapń. Wchłanianie jonów Ca2+ wspomagają kwasy mlekowy i cytrynowy, natomiast jon fosforanowy, szczawianowy i kwas fitynowy hamują wchłanianie wapnia na skutek kompleksowania i tworzenia słabo rozpuszczalnych soli (fityny).
Niedobory minerałów nie są zjawiskiem rzadkim: powstają z różnych powodów, na przykład na skutek monotonnej diety, zaburzeń wchłaniania, różnych chorób. Niedobór wapnia może wystąpić w czasie ciąży, a także przy krzywicy lub osteoporozie. Niedobór chloru występuje na skutek dużej utraty jonów Cl- podczas silnych wymiotów.
W związku z niedostateczną zawartością jodu w produktach spożywczych, w wielu obszarach Europy Środkowej rozpowszechnił się niedobór jodu i wole. Niedobór magnezu może wystąpić na skutek biegunki lub monotonnej diety spowodowanej alkoholizmem. Brak mikroelementów w organizmie często objawia się zaburzeniem hematopoezy, czyli anemią.
W ostatniej kolumnie wyszczególniono funkcje, jakie pełnią w organizmie te minerały. Z danych tabelarycznych jasno wynika, że prawie wszystkie makroelementy funkcjonują w organizmie jako składniki strukturalne i elektrolity. Funkcje sygnalizacyjne pełni jod (w składzie jodotyroniny) i wapń. Większość mikroelementów to kofaktory białek, głównie enzymów. Ilościowo w organizmie dominują białka zawierające żelazo, hemoglobina, mioglobina i cytochrom, a także ponad 300 białek zawierających cynk.
Regulacja metabolizmu wody i soli. Rola wazopresyny, aldosteronu i układu renina-angiotensyna
Głównymi parametrami homeostazy woda-sól są ciśnienie osmotyczne, pH oraz objętość płynu wewnątrz i zewnątrzkomórkowego. Zmiany tych parametrów mogą prowadzić do zmian ciśnienia krwi, kwasicy lub zasadowicy, odwodnienia i obrzęków. Głównymi hormonami biorącymi udział w regulacji równowagi wodno-solnej są ADH, aldosteron i przedsionkowy czynnik natriuretyczny (ANF).
ADH, czyli wazopresyna, jest peptydem zawierającym 9 aminokwasów połączonych jednym mostkiem dwusiarczkowym. Jest syntetyzowany jako prohormon w podwzgórzu, następnie transportowany do zakończeń nerwowych tylnego płata przysadki mózgowej, skąd po odpowiedniej stymulacji jest wydzielany do krwiobiegu. Ruch wzdłuż aksonu jest związany ze specyficznym białkiem nośnikowym (neurofizyną)
Bodźcem powodującym wydzielanie ADH jest wzrost stężenia jonów sodu i wzrost ciśnienia osmotycznego płynu pozakomórkowego.
Najważniejszymi komórkami docelowymi dla ADH są komórki kanalików dystalnych i przewodów zbiorczych nerek. Komórki tych przewodów są stosunkowo nieprzepuszczalne dla wody, a przy braku ADH mocz nie jest zagęszczony i może być wydalany w ilościach przekraczających 20 litrów na dobę (norma to 1-1,5 litra na dobę).
Istnieją dwa typy receptorów dla ADH – V1 i V2. Receptor V2 występuje wyłącznie na powierzchni komórek nabłonka nerek. Wiązanie ADH z V2 jest związane z układem cyklazy adenylanowej i stymuluje aktywację kinazy białkowej A (PKA). PKA fosforyluje białka, które stymulują ekspresję genu białka błonowego, akwaporyny-2. Akwaporyna 2 przemieszcza się do błony wierzchołkowej, wbudowuje się w nią i tworzy kanały wodne. Zapewniają one selektywną przepuszczalność błony komórkowej dla wody. Cząsteczki wody swobodnie dyfundują do komórek kanalików nerkowych, a następnie dostają się do przestrzeni śródmiąższowej. W rezultacie woda jest ponownie wchłaniana z kanalików nerkowych. Receptory typu V1 zlokalizowane są w błonach mięśni gładkich. Oddziaływanie ADH z receptorem V1 prowadzi do aktywacji fosfolipazy C, która hydrolizuje 4,5-bifosforan fosfatydyloinozytolu, tworząc IP-3. IF-3 powoduje uwolnienie Ca2+ z siateczki śródplazmatycznej. Efektem działania hormonu poprzez receptory V1 jest skurcz warstwy mięśni gładkich naczyń krwionośnych.
Niedobór ADH spowodowany dysfunkcją tylnego płata przysadki mózgowej, a także zaburzeniem w układzie przekazywania sygnałów hormonalnych, może prowadzić do rozwoju moczówki prostej. Głównym objawem moczówki prostej jest wielomocz, tj. wydalanie dużych ilości moczu o małej gęstości.
Aldosteron, najbardziej aktywny mineralokortykosteroid, jest syntetyzowany w korze nadnerczy z cholesterolu.
Syntezę i wydzielanie aldosteronu przez komórki warstwy kłębuszkowej stymulują angiotensyna II, ACTH i prostaglandyna E. Procesy te są aktywowane również przy wysokich stężeniach K+ i niskich stężeniach Na+.
Hormon wnika do komórki docelowej i oddziałuje ze specyficznym receptorem zlokalizowanym zarówno w cytozolu, jak i w jądrze.
W komórkach kanalików nerkowych aldosteron stymuluje syntezę białek pełniących różne funkcje. Białka te mogą: a) zwiększać aktywność kanałów sodowych w błonie komórkowej dystalnych kanalików nerkowych, ułatwiając w ten sposób transport jonów sodu z moczu do komórek; b) być enzymami cyklu TCA i tym samym zwiększać zdolność cyklu Krebsa do generowania cząsteczek ATP niezbędnych do aktywnego transportu jonów; c) aktywują pompę K+, Na+-ATPazy i stymulują syntezę nowych pomp. Ogólnym skutkiem działania białek indukowanych przez aldosteron jest zwiększenie wchłaniania zwrotnego jonów sodu w kanalikach nefronowych, co powoduje zatrzymywanie NaCl w organizmie.
Głównym mechanizmem regulującym syntezę i wydzielanie aldosteronu jest układ renina-angiotensyna.
Renina jest enzymem wytwarzanym przez komórki przykłębuszkowe tętniczek doprowadzających nerki. Lokalizacja tych komórek czyni je szczególnie wrażliwymi na zmiany ciśnienia krwi. Spadek ciśnienia krwi, utrata płynów lub krwi oraz spadek stężenia NaCl stymulują uwalnianie reniny.
Angiotensynogen-2 jest globuliną wytwarzaną w wątrobie. Służy jako substrat dla reniny. Renina hydrolizuje wiązanie peptydowe w cząsteczce angiotensyny i odcina N-końcowy dekapeptyd (angiotensyna I).
Angiotensyna I służy jako substrat dla enzymu konwertującego antyotensynę, karboksydipeptydylopeptydazy, występującego w komórkach śródbłonka i osoczu krwi. Dwa końcowe aminokwasy są odszczepiane od angiotensyny I, tworząc oktapeptyd, angiotensynę II.
Angiotensyna II stymuluje produkcję aldosteronu, powodując zwężenie tętniczek, co zwiększa ciśnienie krwi i powoduje pragnienie. Angiotensyna II aktywuje syntezę i wydzielanie aldosteronu poprzez układ fosforanu inozytolu.
PNP jest peptydem zawierającym 28 aminokwasów z pojedynczym mostkiem dwusiarczkowym. PNP jest syntetyzowany i magazynowany jako preprohormon (składający się ze 126 reszt aminokwasowych) w kardiocytach.
Głównym czynnikiem regulującym wydzielanie PNP jest wzrost ciśnienia krwi. Inne bodźce: zwiększona osmolarność osocza, zwiększona częstość akcji serca, zwiększone stężenie katecholamin i glukokortykoidów we krwi.
Głównymi narządami docelowymi PNF są nerki i tętnice obwodowe.
Mechanizm działania PNF ma wiele cech. Receptor błony komórkowej PNP jest białkiem o aktywności cyklazy guanylowej. Receptor ma strukturę domeny. Domena wiążąca ligand zlokalizowana jest w przestrzeni zewnątrzkomórkowej. W przypadku braku PNP domena wewnątrzkomórkowa receptora PNP jest w stanie fosforylowanym i jest nieaktywna. W wyniku związania PNP z receptorem wzrasta aktywność cyklazy guanylanowej receptora i następuje tworzenie cyklicznego GMP z GTP. W wyniku działania PNF dochodzi do zahamowania tworzenia i wydzielania reniny i aldosteronu. Efektem netto PNF jest zwiększenie wydalania Na+ i wody oraz obniżenie ciśnienia krwi.
PNF jest zwykle uważany za fizjologicznego antagonistę angiotensyny II, gdyż jego działanie nie powoduje zwężenia światła naczyń krwionośnych i (poprzez regulację wydzielania aldosteronu) zatrzymania sodu, ale wręcz przeciwnie, rozszerzenie naczyń i utratę soli.
Znaczenie tematu: Woda i substancje w niej rozpuszczone tworzą środowisko wewnętrzne organizmu. Najważniejszymi parametrami homeostazy woda-sól są ciśnienie osmotyczne, pH oraz objętość płynu wewnątrz i zewnątrzkomórkowego. Zmiany tych parametrów mogą prowadzić do zmian ciśnienia krwi, kwasicy lub zasadowicy, odwodnienia i obrzęku tkanek. Główne hormony biorące udział w dokładnej regulacji metabolizmu wody i soli oraz działające na kanaliki dalsze i kanaliki zbiorcze nerek: hormon antydiuretyczny, aldosteron i czynnik natriuretyczny; układ renina-angiotensyna nerek. To w nerkach następuje ostateczne tworzenie składu i objętości moczu, zapewniając regulację i stałość środowiska wewnętrznego. Nerki charakteryzują się intensywnym metabolizmem energetycznym, co wiąże się z koniecznością aktywnego, przezbłonowego transportu znacznych ilości substancji podczas powstawania moczu.
Biochemiczna analiza moczu daje wyobrażenie o stanie funkcjonalnym nerek, metabolizmie w różnych narządach i organizmie jako całości, pomaga wyjaśnić naturę procesu patologicznego i pozwala ocenić skuteczność leczenia.
Cel lekcji: badać charakterystykę parametrów metabolizmu wody i soli oraz mechanizmy ich regulacji. Cechy metabolizmu w nerkach. Naucz się przeprowadzać i oceniać biochemiczną analizę moczu.
Uczeń musi wiedzieć:
1. Mechanizm powstawania moczu: filtracja kłębuszkowa, wchłanianie zwrotne i wydzielanie.
2. Charakterystyka przedziałów wodnych organizmu.
3. Podstawowe parametry płynnego środowiska organizmu.
4. Co zapewnia stałość parametrów płynu wewnątrzkomórkowego?
5. Układy (narządy, substancje) zapewniające stałość płynu pozakomórkowego.
6. Czynniki (układy) zapewniające ciśnienie osmotyczne płynu pozakomórkowego i jego regulację.
7. Czynniki (układy) zapewniające stałość objętości płynu pozakomórkowego i jej regulację.
8. Czynniki (układy) zapewniające stałość stanu kwasowo-zasadowego płynu pozakomórkowego. Rola nerek w tym procesie.
9. Cechy metabolizmu w nerkach: duża aktywność metaboliczna, początkowy etap syntezy kreatyny, rola intensywnej glukoneogenezy (izoenzymy), aktywacja witaminy D3.
10. Ogólne właściwości moczu (ilość na dzień - diureza, gęstość, barwa, przezroczystość), skład chemiczny moczu. Patologiczne składniki moczu.
Uczeń musi potrafić:
1. Przeprowadź jakościowe oznaczenie głównych składników moczu.
2. Ocenić biochemiczną analizę moczu.
Uczeń musi posiadać informacje: o niektóre stany patologiczne, którym towarzyszą zmiany parametrów biochemicznych moczu (białkomocz, krwiomocz, cukromocz, ketonuria, bilirubinuria, porfirynuria); Zasady planowania laboratoryjnego badania moczu i analizy jego wyników w celu wyciągnięcia wstępnego wniosku o zmianach biochemicznych na podstawie wyników badania laboratoryjnego.
1.Budowa nerki, nefron.
2. Mechanizmy powstawania moczu.
Zadania do samodzielnej nauki:
1. Przejdź do kursu histologii. Przypomnij sobie budowę nefronu. Oznacz kanalik proksymalny, kanalik dystalny, przewód zbiorczy, kłębuszek naczyniówkowy, aparat przykłębuszkowy.
2. Przejdź do normalnego kursu fizjologii. Pamiętaj o mechanizmie powstawania moczu: filtracja w kłębuszkach, resorpcja w kanalikach w celu utworzenia moczu wtórnego i wydzielanie.
3. Regulacja ciśnienia osmotycznego i objętości płynu pozakomórkowego wiąże się głównie z regulacją zawartości jonów sodu i wody w płynie pozakomórkowym.
Wymień hormony biorące udział w tej regulacji. Opisz ich działanie zgodnie ze schematem: przyczyna wydzielania hormonu; narząd docelowy (komórki); mechanizm ich działania w tych komórkach; ostateczny efekt ich działania.
Sprawdź swoją wiedzę:
A. Wazopresyna(wszystkie są poprawne oprócz jednego):
A. syntetyzowany w neuronach podwzgórza; B. wydzielany, gdy wzrasta ciśnienie osmotyczne; V. zwiększa szybkość wchłaniania zwrotnego wody z moczu pierwotnego w kanalikach nerkowych; g. zwiększa wchłanianie zwrotne jonów sodu w kanalikach nerkowych; d. zmniejsza ciśnienie osmotyczne e. mocz staje się bardziej skoncentrowany.
B. Aldosteron(wszystkie są poprawne oprócz jednego):
A. syntetyzowany w korze nadnerczy; B. wydzielany, gdy zmniejsza się stężenie jonów sodu we krwi; V. w kanalikach nerkowych zwiększa wchłanianie zwrotne jonów sodu; d. mocz staje się bardziej skoncentrowany.
d. głównym mechanizmem regulacji wydzielania jest układ arenino-angiotensynowy nerek.
B. Czynnik natriuretyczny(wszystkie są poprawne oprócz jednego):
A. syntetyzowany głównie przez komórki przedsionkowe; B. bodziec sekrecyjny – podwyższone ciśnienie krwi; V. zwiększa zdolność filtrowania kłębuszków; g. zwiększa powstawanie moczu; d. mocz staje się mniej skoncentrowany.
4. Wykonaj diagram ilustrujący rolę układu renina-angiotensyna w regulacji wydzielania aldosteronu i wazopresyny.
5. Stałość równowagi kwasowo-zasadowej płynu zewnątrzkomórkowego jest utrzymywana przez układy buforujące krew; zmiany w wentylacji płuc i szybkości wydalania kwasu (H+) przez nerki.
Pamiętaj o układach buforujących krew (główny wodorowęglan)!
Sprawdź swoją wiedzę:
Żywność pochodzenia zwierzęcego ma charakter kwaśny (głównie ze względu na fosforany, w przeciwieństwie do żywności pochodzenia roślinnego). Jak zmienia się pH moczu u osoby spożywającej głównie żywność pochodzenia zwierzęcego:
A. bliżej pH 7,0; b.pH około 5.; V. pH około 8,0.
6. Odpowiedz na pytania:
A. Jak wytłumaczyć wysoki udział tlenu zużywanego przez nerki (10%);
B. Wysoka intensywność glukoneogenezy;????????????
B. Rola nerek w metabolizmie wapnia.
7. Jednym z głównych zadań nefronów jest ponowne wchłanianie przydatnych substancji z krwi w odpowiednich ilościach i usuwanie z krwi końcowych produktów przemiany materii.
Zrób stół Parametry biochemiczne moczu:
Praca w klasie.
Praca laboratoryjna:
Przeprowadzić serię reakcji jakościowych w próbkach moczu od różnych pacjentów. Wyciągnij wnioski na temat stanu procesów metabolicznych na podstawie wyników analizy biochemicznej.
Oznaczanie pH.
Postęp pracy: Na środek bibułki nanieść 1-2 krople moczu i na podstawie zmiany koloru jednego z kolorowych pasków na kolor paska kontrolnego określić pH badanego moczu jest zdeterminowany. Normalne pH wynosi 4,6 – 7,0
2. Jakościowa reakcja na białko. Normalny mocz nie zawiera białka (śladowe ilości nie są wykrywane w normalnych reakcjach). W niektórych stanach patologicznych w moczu może pojawić się białko - białkomocz.
Postęp: Dodać 3-4 krople świeżo przygotowanego 20% roztworu kwasu sulfasalicylowego do 1-2 ml moczu. Jeśli białko jest obecne, pojawia się biały osad lub zmętnienie.
3. Jakościowa reakcja na glukozę (reakcja Fehlinga).
Procedura: Dodać 10 kropli odczynnika Fehlinga do 10 kropli moczu. Podgrzać do wrzenia. Gdy obecna jest glukoza, pojawia się czerwony kolor. Porównaj wyniki z normą. Zwykle śladowe ilości glukozy w moczu nie są wykrywane w reakcjach jakościowych. Powszechnie przyjmuje się, że w moczu zwykle nie ma glukozy. W niektórych stanach patologicznych glukoza pojawia się w moczu cukromocz.
Oznaczenie można przeprowadzić za pomocą paska testowego (papieru wskaźnikowego)/
Wykrywanie ciał ketonowych
Procedura: Na szkiełko należy nanieść kroplę moczu, kroplę 10% roztworu wodorotlenku sodu i kroplę świeżo przygotowanego 10% roztworu nitroprusydku sodu. Pojawia się czerwony kolor. Dodaj 3 krople stężonego kwasu octowego - pojawi się wiśniowy kolor.
Zwykle w moczu nie ma ciał ketonowych. W niektórych stanach patologicznych w moczu pojawiają się ciała ketonowe - ketonuria.
Samodzielnie rozwiązuj problemy i odpowiadaj na pytania:
1. Wzrosło ciśnienie osmotyczne płynu pozakomórkowego. Opisz w formie schematu sekwencję zdarzeń, która doprowadzi do jego redukcji.
2. Jak zmieni się produkcja aldosteronu, jeśli nadmierna produkcja wazopresyny doprowadzi do znacznego spadku ciśnienia osmotycznego.
3. Przedstaw (w formie diagramu) sekwencję zdarzeń mających na celu przywrócenie homeostazy w przypadku spadku stężenia chlorku sodu w tkankach.
4. Pacjent ma cukrzycę, której towarzyszy ketonemia. Jak główny układ buforowy krwi, układ wodorowęglanów, zareaguje na zmiany równowagi kwasowo-zasadowej? Jaka jest rola nerek w przywracaniu CBS? Czy u tego pacjenta zmieni się pH moczu?
5. Sportowiec przygotowujący się do zawodów przechodzi intensywny trening. Jak może zmieniać się tempo glukoneogenezy w nerkach (uzasadnij swoją odpowiedź)? Czy sportowiec może zmienić pH moczu; uzasadnij odpowiedź)?
6. U pacjenta występują oznaki zaburzeń metabolicznych w tkance kostnej, co wpływa również na stan zębów. Poziom kalcytoniny i parathormonu mieści się w normie fizjologicznej. Pacjent otrzymuje witaminę D (cholekalcyferol) w wymaganych ilościach. Zgadnij możliwą przyczynę zaburzenia metabolicznego.
7. Przejrzeć standardowy formularz „Ogólna analiza moczu” (wielodyscyplinarna klinika Państwowej Akademii Medycznej w Tiumeniu) i być w stanie wyjaśnić fizjologiczną rolę i znaczenie diagnostyczne biochemicznych składników moczu oznaczanych w laboratoriach biochemicznych. Pamiętaj, że parametry biochemiczne moczu są w normie.
Lekcja 27. Biochemia śliny.
Znaczenie tematu: Jama ustna zawiera różne tkanki i mikroorganizmy. Są ze sobą powiązane i mają pewną stałość. A w utrzymaniu homeostazy jamy ustnej i organizmu jako całości najważniejszą rolę odgrywa płyn ustny, a konkretnie ślina. Jama ustna, jako początkowy odcinek przewodu pokarmowego, jest miejscem pierwszego kontaktu organizmu z pożywieniem, lekami i innymi ksenobiotykami, mikroorganizmami . Na powstawanie, stan i funkcjonowanie zębów i błony śluzowej jamy ustnej w dużej mierze wpływa także skład chemiczny śliny.
Ślina spełnia kilka funkcji, które zależą od właściwości fizykochemicznych i składu śliny. Znajomość składu chemicznego śliny, funkcji, szybkości wydzielania śliny, związku śliny z chorobami jamy ustnej pozwala na identyfikację cech procesów patologicznych i poszukiwanie nowych skutecznych sposobów zapobiegania chorobom zębów.
Niektóre wskaźniki biochemiczne czystej śliny są skorelowane ze wskaźnikami biochemicznymi osocza krwi, dlatego analiza śliny jest wygodną, nieinwazyjną metodą stosowaną w ostatnich latach w diagnostyce chorób zębów i somatycznych.
Cel lekcji: Badanie właściwości fizykochemicznych i składników śliny, które decydują o jej podstawowych funkcjach fizjologicznych. Czynniki wiodące prowadzące do rozwoju próchnicy i odkładania się kamienia nazębnego.
Uczeń musi wiedzieć:
1 . Gruczoły wydzielające ślinę.
2.Budowa śliny (struktura micelarna).
3. Funkcja mineralizująca śliny oraz czynniki determinujące i wpływające na tę funkcję: przesycenie śliny; wielkość i szybkość zbawienia; pH.
4. Funkcja ochronna śliny i składniki ustroju warunkujące tę funkcję.
5. Systemy buforowe śliny. Wartości pH są normalne. Przyczyny naruszeń ABS (stan kwasowo-zasadowy) w jamie ustnej. Mechanizmy regulacji CBS w jamie ustnej.
6. Skład mineralny śliny i porównanie ze składem mineralnym osocza krwi. Znaczenie składników.
7. Charakterystyka składników organicznych śliny, składniki specyficzne dla śliny, ich znaczenie.
8. Funkcja trawienna i czynniki ją determinujące.
9. Funkcje regulacyjne i wydalnicze.
10. Czynniki wiodące prowadzące do rozwoju próchnicy i odkładania się kamienia nazębnego.
Uczeń musi potrafić:
1. Rozróżnij pojęcia „sama ślina lub ślina”, „płyn dziąsłowy”, „płyn ustny”.
2. Potrafić wyjaśnić stopień zmiany odporności na próchnicę przy zmianie pH śliny, przyczyny zmian pH śliny.
3. Pobrać wymieszaną ślinę do analizy i zbadać skład chemiczny śliny.
Student musi posiadać: informacje o współczesnych wyobrażeniach o ślinie jako przedmiocie nieinwazyjnych badań biochemicznych w praktyce klinicznej.
Informacje z dyscyplin podstawowych niezbędne do studiowania tematu:
1. Anatomia i histologia gruczołów ślinowych; mechanizmy wydzielania śliny i jego regulacja.
Zadania do samodzielnej nauki:
Przestudiuj materiał tematyczny zgodnie z pytaniami docelowymi („uczeń powinien wiedzieć”) i wykonaj w formie pisemnej następujące zadania:
1. Zapisz czynniki determinujące regulację wydzielania śliny.
2.Schematycznie narysuj micelę śliny.
3. Zrób tabelę: Porównanie składu mineralnego śliny i osocza krwi.
Przestudiuj znaczenie wymienionych substancji. Zapisz inne substancje nieorganiczne zawarte w ślinie.
4. Zrób tabelę: Główne organiczne składniki śliny i ich znaczenie.
6. Zapisz czynniki powodujące zmniejszenie i zwiększenie oporu.
(odpowiednio) na próchnicę.
Praca w klasie
Praca laboratoryjna: Jakościowa analiza składu chemicznego śliny
