Вопрос 116 Значение воды для жизнедеятельности организма. Распределение воды в тканях, понятие о внутриклеточной и внеклеточной жидкостях. Водный баланс, регуляция водного обмена.

Роль воды в организме:

1. Участие в ферментативных реакциях гидролиза (катаболизм жирных кислот, гликогена, переваривание пищи)

2. Формирование клеточных мембран

3. Формирование гидратных оболочек вокруг молекул, что обеспечивает растворимость веществ и транспорт их в крови и клетке

4. Создание активного объема клетки и межклеточного пространства

5. Обеспечивает необходимое состояние жидких сред организма (нарушения приводят к снижению растворимости веществ и усилению кристаллообразования)

6. Стабильность АД

7. Регуляция температуры тела (выделение пота)

8. Выделение продуктов жизнедеятельности и др.

Распределение воды в тканях неодинаково: чем больше конц. воды в любой

биолог. жидкости, тем выше скорость взаимодействий молекул: быстрее доставляются питательные вещества клеткам, быстрее пополняются энергетич. запасы, быстрее выводятся побочные продукты биохим. реакций, быстрее проходят процессы обновления и восстановления.

Весь организм	65%
Скелет	22%
Жировая ткань	99%
Кровь	83%
Стекловидное тело глаза	99%
Мозг	85%
Зубная эмаль	0,2%

Внутриклеточная жидкость – жидкость, содержащаяся внутри клеток.

Внеклеточная жидкость – жидкость, находящаяся во внеклеточном пространстве.

Внеклеточная жидкость:

• Интерстициальная жидкость – жидкость, окружающая клетки (например, лимфа)

• Внутрисосудистая жидкость (кровь)

• Трансцеллюлярная жидкость, содержащаяся в специализированных полостях тела.

(Спинномозговая, перикардиальная, плевральная, синовиальная, внутриглазная жидкость, а также пищеварительные соки)

Водный баланс – это соотношение между количеством жидкости, поступившей в

организм, и количеством выведенной из него за тот же период времени.

Водный баланс складывается из трёх процессов:

• Поступления воды в организм с пищей и питьём

• Образования воды при обмене веществ (так называемая эндогенная вода)

• Выделения воды из организма

Изменения или нарушения водного обмена обозначаются как положительный (накопление в организме избытка воды) или отрицательный (дефицит в организме воды) баланс.

При избытке воды она выделяется:

• Через легкие с дыханием (400мл в день)

• Через кожу (неощутимые – до 500мл в день, потоотделение при повышении температуры – до 2 литров в час)

• Кишечник (100-200 мл в день)

• Почки (1000-1500 мл в день = диурез)

При отрицательном водном балансе возникает жажда и активируются

антидиуретические системы:

1. Антидиуретический гормон (вазопрессин, АДГ) – секреция и синтез возрастает при:

• Активации барорецепторов сердца в результате снижения давления крови, при

уменьшении внутрисосудистого объема крови на 7-10%,

• Возбуждении осморецепторов гипоталамуса и воротной вены – при нарастании

осмоляльности внеклеточной жидкости даже менее чем на 1% (при обезвоживании, почечной или печеночной недостаточности)

Механизм: АДГ синтезируется в виде прогормона в гипоталамусе, затем

переносится в нервные окончания нейрогипофиза, из которых секретируется в кровоток при соответствующей стимуляции.

Клетки-мишени для АДГ – кл. дистальных канальцев и собирательные трубочки почек.

Рецепторы для АДГ:

1. V1 рецептор – локализован в мембранах гладких мышц. Взаимодействие АДГ с V1

рецептором приводит к активации фосфолипазы С, которая гидролизует фосфатидилинозитол–4,5-бифосфат с образованием ИФ-3 и ДАГ. ИФ-3 вызывает высвобождение Ca2+ из ЭПР => сокращение гладкомышечного слоя сосудов.

2. V2 рецептор – обнаружен только на поверхности эпителиальных клеток почек.

Связывание АДГ с V2 сопряжено с аденилатциклазной системой и стимулирует активацию протеинкиназы А (ПКА). ПКА фосфорилирует белки, которые стимулирую экспрессию гена мембранного белка – аквапорина-2.

Аквапорин-2 перемещается к апикальной мембране, встраивается в неё и образует

водные каналы. Эти клетки обеспечивают селективную проницаемость для воды. Молекулы воды свободно поступают в интерстициальное пространство => происходит повышенная реабсорбция воды из почечных канальцев.

2. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (система РААС) – активируется при уменьшении давления в почечных приносящих артериолах или снижение концентрации ионов Na⁺ в моче дистальных канальцев. Конечная цель работы данной системы – усилить реабсорбцию натрия в конечных отделах нефрона. Это влечет за собой увеличение потока воды в клетки тех же отделов и предотвращение ее потерь.

Ренин – протеолитический фермент, продуцируемый юкстагломерулярными

клетками, расположенными вдоль афферентных (приносящих) артериол почечного тельца. В крови ренин действует на ангиотензиноген.

При снижении АД (кровотечение, потеря жидкости, снижение конц NaCl)

юкстагломерулярные клетки высвобождают ренин, субстратом для которого явл. ангиотензиноген.

Ангиотензиноген – α2-глобулин. Образование ангиотензиногена происходит в

печени и стимулируется глюкокортикоидами и эстрогенами.

Ренин гидролизует пептидную связь в молекуле ангиотензиногена, отщепляя от

него N-концевой декапептид (ангиотензин I), не имеющий биологической активности.

Под действием антиотензин-превращающего фермента (АПФ) с С-конца ангиотензина I удаляются 2 АК и образуется ангиотензин II.

Ангиотензин II функционирует через инозитолтрифосфатную систему клеток

клубочковой зоны коры надпочечников и стимулирует синтез и секрецию альдостерона клетками клубочковой зоны коры надпочечников. Кроме этого, ангиотензин II стимулирует центр жажды в гипоталамусе и ингибирует секрецию ренина в почках.

Его присутствие в крови в высоких конц. оказывает мощное сосудосуживающее

действие и повышает АД

Альдостерон – активный минералокортикостероид, синтезирующийся

клетками клубочковой зоны коры надпочечников из холестерола.

Механизм действия: альдостерон, взаимодействуя с внутриклет. рецепторами клеток почечных канальцев, стимулирует синтез белков:

1. Белков-транспортеров Na⁺ из просвета канальцев в эпител. кл. почечного канальца

2. Na⁺, K⁺-АТФазы, обеспечивающей удаление ионов Na⁺ из кл. почечного канальца в

межклеточное пространство и переносящей ионы К⁺ в клетку

3. Белков-транспортеров ионов К+ из клеток почечного канальца в первичную мочу

4. Митохондриальных ферментов ЦТК (цитрратсинтазы), стимулирующих

образование молекул АТФ, необх. для активации транспорта ионов

В результате: увеличивается реабсорбция ионов Na⁺ в канальцах нефронов, что вызывает задержку NaCl в организме и возрастание экскреции К⁺

Вопрос 117 Минеральные вещества организма человека. Макроэлементы, их роль. Регуляция минерального обмена.

Воздействие минеральных веществ на жизнедеятельность организма:

• Входят в состав ферментов и гормонов

• Участвуют во всех видах обмена веществ

• Активизируют действие витаминов

• Используются в качестве пластического материала в опорных тканях (костях, хрящах, зубах)

• Участвуют в процессах кроветворения и свертывания крови

• В регуляции вводно-солевого обмена

• Обеспечивают нормальное функционирование мышечной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем

Жизненно необходимые элементы подразделяются на

• Макроэлементы (суточная потребность >100 мг)

• Микроэлементы (суточная потребность <100 мг).

К макроэлементам относятся:

1. Натрий (Na) необходим для протекания процессов внутриклеточного и

межклеточного обмена, для обеспечения электролитного и кислотно-щелочного равновесия. Поступление натрия в организм в основном осуществляется за счет поваренной соли, добавляемой к пище.

2. Калий (К) участвует в ферментативных процессах организма. Калий является

преимущественно внутриклеточным ионом. Взаимодействие его с внеклеточными ионами натрия имеет большое значение в регуляции водного обмена. Источником калия в пище являются в основном продукты растительного происхождения: хлеб, бобовые, картофель, капуста, морковь, фрукты.

3. Кальций (Ca) входит в состав минерального компонента костной ткани –

гидроксиапатита, микрокристаллы которого образуют жесткую структуру костной ткани, выполняющей защитно-опорную функцию. Кальций придает стабильность клеточным мембранам – наружной оболочке клеток; обеспечивает прочность межклеточных связей.

Ca необходим для нормальной возбудимости нервной системы и сократимости

мышц, является важнейшим компонентом свертывающей системы крови. Основными источниками кальция являются молоко, яичные желтки, овощи, фрукты.

4. Магний (Мg) принимает участие в энергетическом и электролитном обмене,

выступает в качестве регулятора клеточного роста, необходим на всех этапах синтеза белковых молекул. Для восполнения едят крупы, злаки и бобовые.

5. Хлор (Cl) играет важную роль в жизнедеятельности человеческого организма,

особенно в регуляции водного обмена. Хлориды являются источником образования железами желудка соляной кислоты. Потребность в хлоридах удовлетворяется в основном за счет поваренной соли, добавляемой к пище.

6. Фосфор (Р) участвует в построении всех клеточных элементов организма

человека, особенно костной и мозговой тканей, участвует в процессах обмена белков, жиров и углеводов. Фосфор незаменим в деятельности мозга, скелетной и сердечной мускулатуры, в образовании ряда гормонов и ферментов. Основными источниками фосфора служат молочные продукты, особенно сыры, а также яйца, рыба, мясо, бобовые.

7. Сера (S) входит в состав белков, ферментов, гормонов, витаминов (В1). Она

играет важную роль в процессах окисления и восстановления, а также в обезвреживании токсических продуктов обмена путем образования с ними в печени неядовитых химических соединений. Источником серы в пище служат мясо, рыба, сыры, яйца, бобовые, хлеб, крупы.

8. Йод (I) участвует в образовании гормона щитовидной железы – тироксина. При

недостаточном поступлении в организм йода нарушаются функции щитовидной железы, а впоследствии меняется и ее структура – вплоть до развития т.н. эндемического зоба. В организм йод поступает с пищей, водой и воздухом, однако он присутствует в них в очень небольших количествах. Больше всего йода содержится в морской воде, в растительных и животных продуктах моря.

Регуляция минерального обмена

1. Гипоталамус – основной отдел головного мозга, ответственный за регуляцию

минерального обмена Na, K, Cl.

Специализированные осморецепторные и ионорецепторные нервные кл. при

развитии изменений в минеральном составе крови или спинномозговой жидкости включают соответствующие рефлекторные механизмы, направленные на стабилизацию состава внутренней среды организма. При этом основную роль играют гормоны коры надпочечника – минералкортикоиды (альдостерон) и гипоталамуса – вазопрессин и его аналоги. (Механизм в вопросе 116)

2. Паратгормон является регулятором концентрации кальция и фосфатов,

осуществляющим свои влияния, управляя процессами реабсорбции в кишечнике, экскрецией в почке и обменом этих ионов между внеклеточной жидкостью и костью.

• Органы-мишени для ПТГ – кости и почки. В клетках почек и костной ткани

локализованы специфические рецепторы, которые взаимодействуют с паратгормоном, в результате чего инициируется каскад событий, приводящий к активации аденилатциклазы.

• Внутри клетки возрастает концентрация молекул цАМФ, действие которых

стимулирует мобилизацию ионов кальция из внутриклеточных запасов. Ионы кальция активируют киназы, которые фосфорилируют особые белки, индуцирующие транскрипцию специфических генов.

Паратгормон индуцирует синтез кальцитриола, который усиливает всасывание

кальция в кишечнике.

4. Кальцитонин – полипептидный гормон, синтезир. К-клетками щитовид. железы

или С-клетками паращитовидных желез. Его секреция возрастает при увеличении конц. Ca²⁺ и понижается при уменьшении конц. Он ингибирует высвобождение Ca2+, а также подавляет реабсорбцию кальция почками, повышая его экскрецию.

Скорость секреции кальцитонина у женщин зависит от уровня эстрогенов => при

недостатке снижается, что вызывает ускорение мобилизации кальция из костной ткани, что приводит к развитию остеопороза

3. Регуляция содержания серы в организме осуществляется в основном за счет

метаболизма цистеина.

4. В эндокринной регуляции обмена магния принимают участие паратиреоидный

гормон, кальцитонин и минералокортикоид – альдостерон.

Вопрос 118 Микроэлементы. Значение для жизнедеятельности организма. Источники микроэлементов для человека. Патологии, связанные с недостатком микроэлементов.

Микроэлементы явл. важнейшими катализаторами различных биохимических

процессов, участвующих во всех видах обменов и играют значительную роль в адаптации организма в норме и, особенно в патологии.

К жизненно важным микроэлементам относятся:

1. Железо (Fe) осуществляет: регуляцию обмена веществ, транспорт кислорода в

ткани, принимает участие в кроветворении, в окислительно-восстановительных реакциях, в процессах тканевого дыхания, железо активирует и ингибирует ферментативные системы организма, а также поддерживает иммунологическую резистентность.

Источник: красное мясо, бобовые

2. Цинк (Zn) принимает участие во всех видах обмена, входит в состав многих

ферментов, ему принадлежит важная роль в синтезе белка и нуклеиновых кислот, он необходим для стабилизации структуры ДНК, РНК и рибосом, играет важную роль в процессе трансляции, роста и деления клеток, участвует в стабилизации и проницаемости клеточных и внутриклеточных мембран и тд. Источник: мясо, орехи, бобовые

3. Марганец (Μn) необходим для процесса формирования костей, принимает

участие в синтезе белков, АТФ, является кофактором многих жизненно необходимых ферментов, принимает участие в нейтрализации свободных радикалов (антиоксидантная система организма), удерживает в стабильности клеточные мембраны, поддерживает адекватное функционирование мышц, принимает участие в развитии костной, хрящевой и соединительной ткани. Источник: орехи, специи, зерновые и бобовые культуры

3. Медь (Cu) играет существенную роль в синтезе гемоглобина и активации

ферментов дыхательной цепи. Он входит в состав костей, хряща, соединительной ткани и миелиновых оболочек.

4. Кобальт (Со) – оновной биологической ролью считается его присутствие в

молекуле витамина В12 (усвоение железа, стимуляция выработки эритроцитов). Также он участвует в строительстве белковых и жировых структур защитного миелинового слоя нервной клетки, образовании костной ткани (кобаламин).

5. Хром (Сr) – повышает чувствительность клеток к инсулину, регулирует баланс

углеводов в плазме крови.

6. Селен (Se) является незаменимым микроэлементом для глутатионпероксидазы, а

она, в свою очередь, является основным ферментом антиоксидантной защиты организма человека. Также, селен важен для нормальной тиреоидной функции и нормальной работы иммунной, репродуктивной, сердечно-сосудистой и нервной систем.

7. Молибден (Мо) входит в состав ряда ферментов (альдегидоксидаза,

сульфитоксидаза, ксантиноксидаза и др.), выполняющих важные физиологические функции, в частности, регуляцию обмена мочевой кислоты.

8. Фтор (F) участвует в образовании и укреплении костной ткани и зубной эмали,

способствует здоровому росту ногтей и волос, выводит из организма соли радионуклидов и тяжелых металлов.

Источники микроэлементов – продукты животного и растительного

происхождения: мясо птицы, говядина и свинина, рыба, яица, бобовые, сухофрукты, зерновые, овощи (капуста, шпинат, свекла, морковь и др).