Каталитическая функция. Большинство известных в настоящее время ферментов, называемых биологическими катализаторами, является белками. Транспортная функция
 Скачать 1.95 Mb.
|
|
Водный обмен — совокупность процессов всасывания воды, введенной в организм при питье и с пищевыми продуктами, распределения ее в организме, образования воды при окислении жиров, углеводов и белков в тканях и выделения воды почками, легкими, кожей и кишечником. Водный обмен — составная часть общего обмена веществ организма. Общее содержание воды во взрослом организме составляет 65—70% (у эмбрионов достигает 97%), при этом вода находится в свободном и связанном состоянии. Свободная вода легко переходит из клеток во внеклеточное пространство, плазму крови, лимфу и обратно; связанная вода прочно удерживается главным образом белками. В здоровом организме взрослого человека сохраняется состояние водного равновесия (баланс), т. е. количество воды, потребляемой и образующейся в организме, равно количеству выделяемой воды. Общее количество потребляемой при питье и с пищевыми продуктами воды равно 2000—2500 мл, в том числе при питье — 1200—1500 мл в сутки. Выделение воды происходит главным образом через почки (50—60%), остальная часть выделяется через кожу, легкие и кишечник. Водный обмен регулируется центральной нервной системой и гормонами. Водный обмен у детей. У детей водный обмен имеет ряд особенностей, связанных с большей интенсивностью обменных процессов, недостаточной концентрационной способностью почек, потерей воды в результате неощутимой перспирации (выведение воды через кожу и органы дыхания) и несовершенством нейрогуморальной регуляции усвоения и выведения воды из организма. Ребенок рождается в состоянии физиологической гипергидратации (содержание воды составляет 75— 80% веса тела). В последующие сутки у новорожденного отмечается отрицательный водный баланс, обусловленный большой потерей воды через легкие почки (выделение изотонической мочи), с меконием. Однако общее содержание воды продолжает оставаться высоким. Интенсивность обмена воды у детей, особенно в раннем возрасте, связана с большой относительной поверхностью тела. Чем моложе ребенок, тем больше у него относительная поверхность тела и тем больше потеря воды. Так, если у взрослого в водном обмене участвует 1/7 часть внеклеточной жидкости, то у ребенка грудного возраста — половина. Незначительное содержание связанной воды во внеклеточной жидкости из-за слабого развития соединительной ткани создает условия гидролабильности.В первые шесть месяцев после рождения содержание воды постепенно снижается и в дальнейшем остается в пределах 65% независимо от возраста и пола. В период полового созревания у юношей наблюдается несколько большее содержание воды в организме, чем у девушек. Уменьшение общего содержания воды в процессе роста ребенка происходит исключительно за счет внеклеточной жидкости. Количество воды внутри клеток по отношению к весу тела практически не изменяется. Влияние возраста на водный обмен особенно интенсивно сказывается на первом году жизни. Максимальная потеря веса наблюдается у большинства доношенных новорожденных на 3–5 день жизни, восстановление массы тела происходит через 6-12 дней после рождения. У недоношенных малышей потеря массы тела зависит также от массы при рождении, но восстанавливается она лишь к второй-третьей неделе жизни, и то не у всех новорожденных. Различают три степени потери первоначальной массы тела новорожденного: первая степень (потеря веса составляет меньше 6% от веса при рождении). В этом случае у ребенка не отмечаются признаки обезвоживания, но может присутствовать жадность во время кормления, беспокойство. На клеточном уровне при лабораторных исследованиях выявляются незначительные признаки внутриклеточной гипогидратации. Большинство новорожденных относятся именно к этой группе. вторая степень (потеря веса новорожденного в пределах 6-10%). В этом случае могут проявляться некоторые признаки обезвоживания: жажда, яркость слизистых оболочек, бледность кожных покровов, учащение сердцебиения, отдышка, в поведении ребенка заметна раздражительность. В лабораторных условиях наблюдаются признаки внутриклеточной гипогидратации и внеклеточного обезвоживания. третья степень (потеря веса более 10%). В этом случае более выражено наблюдаются признаки обезвоживания: сильная жажда, сухие слизистые и кожные покровы, отдышка, выраженная тахикардия, повышение температуры, ребенок ведет себя беспокойно или заторможено. Лабораторно наблюдаются выраженные признаки внутриклеточной и внеклеточной гипогидротации. Потеря более 10% массы тела может привести к существенному ухудшению состояния ребенка, поэтому врач в индивидуальном порядке решает вопрос о необходимости дополнительного допаивания или докармливания смесью. 104.Водно-солевой обмен. Взаимосвязь воды и солей. Значение воды. Распределение ее в организме. Потребность в воде и ее выведение. Физико-химические процессы регуляции транспорта жидкости в условиях целостного организма. Минеральные соли (катионы и анионы) и осмотическое давление. Значение отдельных катионов и анионов. Буферные системы. Местные, обменные факторы регуляции водно-солевого обмена. Альдостерон и вазопрессин, механизм их действия. Роль почек в этом процессе. Нарушение обмена солей (гипер- и гипокалиемия) и воды (отеки, гипер- и гипогидратация). Водно-солевой обмен — совокупность процессов поступления воды и солей (электролитов) в организм, распределения их во внутренней среде и выведения. Системы регуляции водно-солевого обмена обеспечивают постоянство суммарной концентрации растворенных частиц, ионного состава и кислотно-щелочного равновесия, а также объема и качественного состава жидкостей организма. Организм человека состоит в среднем на 65% из воды (от 60 до 70% от веса тела), которая находится в трех жидкостных фазах — внутриклеточной, внеклеточной и трансцеллюлярной. Наибольшее количество воды (40—45%) находится внутри клеток. Внеклеточная жидкость включает (в процентах от веса тела) плазму крови (5%), межклеточную жидкость (16%) и лимфу (2%). Трансцеллюлярная жидкость (1 — 3%) изолирована от сосудов слоем эпителия и по своему составу близка к внеклеточной. Это — спинномозговая и внутриглазная жидкости, а также жидкости брюшной полости, плевры, перикарда, суставных сумок и желудочно-кишечного тракта. Водный и электролитный балансы у человека рассчитываются по суточному потреблению и выделению воды и электролитов из организма. Вода поступает в организм в виде питья — примерно 1,2 л и с пищей — примерно 1 л. Около 0,3 л воды образуется в процессе обмена веществ (из 100 г жиров, 100 г углеводов и 100 г белков образуется 107, 55 и 41 мл воды соответственно). Суточная потребность взрослого человека в электролитах составляет примерно: натрий — 215, калий — 75, кальций — 60, магний — 35, хлор — 215, фосфат — 105 мг-экв (миллиграмм-эквивалент) в день. Эти вещества всасываются в желудочно-кишечном тракте и поступают в кровь. Временно они могут депонироваться в печени. Избыток воды и электролитов выводится почками, легкими, кишечником и кожей. В среднем за сутки выделение воды с мочой составляет 1,0— 1,4 л, с калом — 0,2 л, кожей и с потом — 0,5 л, легкими — 0,4 л. Вода, поступившая в организм, распределяется между различными жидкостными фазами в зависимости от концентрации в них осмотически активных веществ. Направление движения воды зависит от осмотического градиента и определяется состоянием цитоплазматической мембраны. На распределение воды между клеткой и межклеточной жидкостью оказывает влияние не общее осмотическое давление внеклеточной жидкости, а ее эффективное осмотическое давление, которое определяется концентрацией в жидкости веществ, плохо проходящих через клеточную мембрану. Осмотическое давление крови поддерживается на постоянном уровне — 7,6 атмосфер. Поскольку осмотическое давление определяется концентрацией осмотически активных веществ (осмолярная концентрация), которую измеряют криометрическим методом, то осмолярную концентрацию выражают в мосм/л или Δ °; для сыворотки крови человека это около 300 мосм/л (или 0,553°). Осмолярная концентрация межклеточной, внутриклеточной и трансцеллюлярной жидкостей обычно такая же, как и плазмы крови; выделения ряда желез (например, пот, слюна) гипотоничны. Моча млекопитающих и птиц, секрет солевых желез птиц и рептилий гипертоничны относительно плазмы крови. У человека и животных одной из важнейших констант является рН крови, поддерживаемый на уровне около 7,36. В крови имеется ряд буферных систем — бикарбонатная, фосфатная, белки плазмы, а также гемоглобин, — поддерживающих рН крови на постоянном уровне. Но в основном рН плазмы крови зависит от парциального давления углекислого газа и концентрации НСО–3. Отдельные органы и ткани животных и человека существенно различаются по содержанию воды и электролитов. Важнейшее значение для деятельности клеток всех органов и систем имеет поддержание ионной асимметрии между внутриклеточной и внеклеточной жидкостью. В крови и других внеклеточных жидкостях высока концентрация ионов натрия, хлора, бикарбоната; в клетках главными электролитами являются калий, магний, органические фосфаты. Различия электролитного состава плазмы крови и межклеточной жидкости обусловлены низкой проницаемостью для белков капиллярной стенки. В соответствии с правилом Доннана внутри сосуда, где находится белок, концентрация катионов выше, чем в межклеточной жидкости, где относительно выше концентрация анионов, способных к диффузии. Для ионов натрия и калия фактор Доннана составляет 0,95, для одновалентных анионов 1,05. 105.Обмен кальция и фосфора. Биологическая роль кальция и фосфора. Соотношение кальция и фосфора в норме. Роль кальцитонина и паратгормона в регуляции обмена кальция и неорганического фосфора. Значение витамина Д и активных его форм в поддержании постоянной концентрации кальция и фосфора. Взаимодействие их с паратгормонами. Патологии кальциево-фосфорного обмена (рахит, остеопороз), их биологическое различие. К функциям кальция в организме относятся:
Главная роль в метаболизме кальция в организме человека принадлежит костной ткани. В костях кальций представлен фосфатами — Са3(РО4)2 (85%), карбонатами — СаСО3 (10%), солями органических кислот — лимонной и молочной (около 5%). Вне скелета кальций содержится во внеклеточной жидкости и практически отсутствует в клетках. В состав плотного матрикса кости, наряду с коллагеном, входит фосфат кальция — кристаллическое минеральное соединение, близкое к гидроксилапатиту Са10(РО4)6(ОН)2. Часть ионов Са2+ замещена ионами Mg2+, незначительная часть ионов ОН– — ионами фтора, которые повышают прочность кости. Минеральные компоненты костной ткани находятся в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфата сыворотки крови. Клетки костной ткани могут ускорять отложение или, наоборот, растворение минеральных компонентов при локальных изменениях рН, концентрации ионов Са2+, НРО42-, хелатообразующих соединений (Д. Мецлер, 1980). В организме взрослого человека содержится 1-2 кг кальция, 98% которого находится в составе скелета (А. Уайт и соавт., 1981). Он составляет около 2% массы тела (примерно 30 моль). В крови уровень кальция — 9-11 мг/100 мл (2,2-2,8 ммоль/л), во внеклеточной жидкости — около 20 мг/100 мл. Регуляция обмена кальция между вне- и внутриклеточной жидкостью осуществляется паратгормоном, кальцитонином, 1,25-диоксихолекальциферолом. При уменьшении концентрации ионов кальция возрастает секреция паратиреотропного гормона (ПТГ), и остеокласты увеличивают растворение содержащихся в костях минеральных соединений. ПТГ увеличивает одновременно реабсорбцию ионов Са2+ в почечных канальцах. В итоге повышается уровень кальция в сыворотке крови. При увеличении содержания ионов кальция секретируется кальцитонин, который снижает концентрацию ионов Са2+ за счет отложения кальция в результате деятельности остеобластов. В процессе регуляции участвует витамин D, он требуется для синтеза кальцийсвязывающих белков, необходимых для всасывания ионов Са2+ в кишечнике, реабсорбции его в почках. Постоянное поступление витамина D необходимо для нормального течения процессов кальцификации. Изменение уровня кальция в крови могут вызывать тироксин, андрогены, которые повышают содержание ионов Са2+, и глюкокортикоиды, снижающие его. Ионы Са2+ связывают многие белки, в том числе некоторые белки системы свертывания крови. В белках системы свертывания содержатся кальций-связывающие участки, образование которых зависит от витамина К. Нарушения обмена кальция сопровождаются нарушениями обмена фосфатов и клинически проявляются в изменениях костного скелета и нервно-мышечной возбудимости. Наблюдается обратная зависимость между содержанием кальция и фосфора в сыворотке крови (одновременное повышение наблюдается при гиперпаратиреоидизме, снижение — при рахите у детей). При повышенном содержании фосфора в пище в желудочно-кишечном тракте образуется невсасывающийся трехосновной фосфорнокислый кальций. Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 20-37,5 ммоль (0,8-1,5 г), у беременных и кормящих в два раза выше (М. А. Базарнова и соавт., 1986). В пищевой канал ежедневно поступает 35 ммоль кальция, но всасывается только половина, в 50 раз медленнее, чем натрий, но интенсивнее, чем железо, цинк, марганец. Всасывание происходит в тонком кишечнике (максимально в 12-перстной кишке). Лучше всего всасывается глюконат и лактат кальция. Оптимум всасывания наблюдается при рН=3,0. Кальций соединяется с жирными и желчными кислотами и через воротную вену поступает в печень. Транспорту через мембрану энтероцита в кровь способствует витамин D. Всасывание снижается при недостатке фосфатов (важное значение имеет соотношение кальций/фосфор). На всасывание влияет концентрация Nа+, активность щелочной фосфатазы, Mg2+-, Са2+-АТФ-азы, содержание кальций-связывающего белка. Из организма в норме кальций выводится через кишечник. Ежедневно в пищевой канал секретируется слюнными, желудочными и поджелудочными железами и выводится около 25 ммоль Са2+(М. А. Базарнова и соавт., 1986). Выведение кальция с калом сохраняется даже при бескальциевой диете (в составе желчи). В почках за сутки фильтруется около 270 ммоль Са2+. 90% кальция, фильтруемого в почках, реабсорбируется, поэтому в целом с мочой его выделяется мало (выделение возрастает при увеличении концентрации кальция в крови и ведет к образованию камней в почках). Суточная экскреция колеблется от 1,5 до 15 ммоль и зависит от суточного ритма (максимум в утренние часы), уровня гормонов, кислотно-основного состояния, характера пищи (углеводы усиливают выведение кальция). При рассасывании минерального остова костей, реабсорбция кальция снижается. Кости являются резервуаром кальция: при гипокальциемии кальций поступает из костей и, наоборот, при гиперкальциемии он откладывается в скелете. Ионы кальция важны для течения многих процессов:
Основные источники кальция — молоко, молочные продукты (творог, твердые сыры), рыба, яйца. Он содержится также в зеленых овощах, орехах. Одним из источников кальция является питьевая вода (в 1 литре до 350-500 мг). С питьевой водой поступает 10-30% кальция (В. И. Смоляр, 1991). Биодоступность кальция улучшают кисломолочные продукты, животные белки, снижают ее — пищевые волокна, алкоголь, кофеин, избыток жиров (образуются нерастворимые соединения), фосфаты, оксалаты. Повышенное содержание в пище магния и калия тормозит всасывание кальция: они конкурируют с кальцием за желчные кислоты. Препараты витамина D способствуют всасыванию кальция. При лечении остеопороза одновременно с назначением препаратов кальция необходимо восполнение дефицита белков, кальциферола, витаминов. Гиперкальциемия — результат повышенного поступления кальция во внеклеточную жидкость из резорбируемой костной ткани или из пищи в условиях снижения почечной реабсорбции. Наиболее частой причиной гиперкальциемии (90% случаев) являются первичный гиперпаратиреоз, злокачественные новообразования. Часто гиперкальциемия клинически не проявляется. К редким причинам гиперкальциемии относят (У. Клаттер, 1995) гранулематозные заболевания (в том числе саркоидоз), гипервитаминоз D, тиреотоксикоз, применение тиазидных диуретиков, препаратов лития, молочно-щелочной синдром, длительную обездвиженность, наследственную гипокальциурическую гиперкальциемию, почечную недостаточность. К клиническим симптомам гиперкальциемии относятся:
Роль фосфора в организме человека. В организме взрослого человека содержится около 670 г фосфора (1% массы тела), который необходим для образования костей и клеточного энергетического обмена. 90% фосфора, подобно кальцию, находится в скелете — костях и зубах (М.А. Базарнова и соавт., 1986). Вместе с кальцием они составляют основу твердого вещества кости. В костях фосфор представлен трудно растворимым фосфатом кальция (2/3) и растворимыми соединениями (1/3). Большая часть остального количества фосфора находится внутри клеток, 1% — во внеклеточной жидкости. Поэтому уровень фосфора в сыворотке крови не позволяет судить об общем его содержания в организме. Фосфаты являются структурными элементами костной ткани, участвуют в переносе энергии в виде макроэргических связей (АТФ, АДФ, креатинфосфат, гуанинфосфат и других). Фосфор и сера — два элемента в организме человека, которые входят в состав различных макроэргических соединений. С участием фосфорной кислоты осуществляется гликолиз, гликогенез, обмен жиров. Фосфор входит в структуру ДНК, РНК, обеспечивающих синтез белка. Он участвует в окислительном фосфорилировании, в результате которого образуется АТФ, фосфорилировании некоторых витаминов (тиамина, пиридоксина и других). Фосфор важен также для функционирования мышечной ткани (скелетной мускулатуры и сердечной мышцы). При нарушении обмена фосфора обнаруживаются повышение и снижение его в крови. Гиперфосфатемия часто наблюдается при почечной недостаточности, встречается при гипопаратиреозе, псевдогипопаратиреозе, рабдомиолизе, распаде опухолей, метаболическом и респираторном ацидозе. Гиперфосфатемия подавляет гидроксилирование 25-гидроксикальциферола в почках. Умеренная гипофосфатемия не сопровождается существенными последствиями. Тяжелая гипофосфатемия (менее 0,3 ммоль/л (1 мг%) сопровождается нарушением функции эритроцитов, лейкоцитов, мышечной слабостью (нарушается образование АТФ, 2,3-дифосфоглицерата). Она наблюдается при злоупотреблении алкоголем и абстиненции, респираторном алкалозе, нарушении всасывания в кишечнике, приеме средств, связывающих фосфат, возобновлении приема пищи после голодания, при переедании, тяжелых ожогах, лечении диабетического кетоацидоза (У. Клаттер, 1995). При диабетическом кетоацидозе гипофосфатемия не является признаком истощения запасов фосфата. Умеренная гипофосфатемия (1,0-2,5 мг%) может наблюдаться при инфузии глюкозы, дефиците витамина D в пище или снижении его всасывания в кишечнике, при гиперпаратиреозе, остром тубулярном некрозе, после пересадки почек, при наследственной гипофосфатемии, синдроме Фанкони, паранеопластической остеомаляции, увеличении объема внеклеточной жидкости. Респираторный алкалоз может вызвать гипофосфатемию, стимулируя активность фосфофруктокиназы и образование фосфорилированных промежуточных продуктов гликолиза. Хроническая гипофосфатемия приводит к рахиту и остеомаляции. Гомеостаз кальция и фосфата. Гипокальциемия стимулирует секрецию паратиреоидного гормона и тем самым увеличивает продукцию кальцитриола. В результате увеличивается мобилизация кальция и фосфатов из костей, их поступление из кишечника. Избыток фосфатов экскретируется с мочой (ПТГ оказывает фосфатурическое действие), а реабсорбция кальция в почечных канальцах возрастает, и концентрация его в крови нормализуется. Гипофосфатемия сопровождается усилением секреции только кальцитриола. Увеличение под действием кальцитриола его концентрации в плазме приводит к снижению секреции паратиреоидного гормона. Гипофосфатемия приводит к стимуляции абсорбции фосфата и кальция в кишечнике. Избыток кальция выводится с мочой, так как кальцитриол усиливает реабсорбцию кальция в незначительной мере (по сравнению с ПТГ). В результате описанных процессов нормальная концентрация фосфата в плазме крови восстанавливается независимо от концентрации кальция. 106.Важность минеральных солей для обменных процессов у детей (пластическая и регуляторная роль). Значение прикорма ребенка для уменьшения дефицита минеральных солей. Важность минерального обмена для организма ребенка определяется значением минеральных соединений для очень многих жизненных процессов. Эту роль биогенных стимуляторов минеральные вещества выполняют, находясь в тканях в виде пластического материала либо в нерастворимом или ионизированном состоянии в тканях, клетках и жидкостях организма. Сведения о процессе минерального обмена не полны и не совершенны из-за больших трудностей исследования его у детей. Наибольшее значение имеют катионы кальция, калия, натрия, железа, магния и анионы хлора, серной, фосфорной и угольной кислот. Минеральных солей задерживается тем больше, чем больше их получает организм. Суточная потребность организма в кальции равна у грудных детей 0,15—0,18 г, в возрасте 6—7 лет — 0,3—0,5 г и у детей старшего возраста до 1 г в день. Относительная потребность организма в кальции весьма своеобразна у детей первого года жизни: она в 8 раз больше, чем на 2-м году жизни, и в 13 раз больше, чем на 3-м году жизни. Количество кальция в крови здоровых детей составляет около 10 мг%, оно подвержено сезонным колебаниям, особенно снижается ранней весной, что связано с недостаточностью ультрафиолетовой радиации в зимние месяцы. 97% кальция фиксировано в основном в костной ткани и зубах; 3% активного кальция крови и тканей используются организмом для роста костной ткани, свертывания крови, поддержания определенного тонуса нервной системы и других физиологических процессов. Выводится кальций из организма главным образом с калом. Ценность фосфора для растущего организма определяется его основной ролью в жизни клеток, участием фосфора в построении скелета, в ферментативных процессах, функции железистых органов и нервной системы. Фосфор, вводимый с животными белками и жирами (органический) и растительной пищей (неорганический), задерживается в организме при искусственном вскармливании и у детей старшего возраста в 30—3596, тогда как при вскармливании грудным молоком ретенция фосфора равняется 70%. Средняя потребность в фосфоре на 1 кг веса равняется 0,03 фосфорного ангидрида. В крови фосфора содержится 5 мг%. Выделяется фосфор из организма с мочой. Железо является катализатором окислительных процессов и материалом для образования гемоглобина. Запасы его накапливаются во время внутриутробного развития, и ребенок рождается с некоторым запасом железа в печени. Суточная потребность в железе у детей около 0,5 мг на 1 кг веса, удовлетворяется главным образом за счет мяса, желтка, растительной пищи. Всасывание железа пищи происходит в верхних отделах кишечника, а выделение его в виде окисей — в нижних отделах. 107.Клеточный состав соединительной ткани (фибропласты, тучные клетки, макрофаги), особенности их обмена. Коллаген и эластин – компоненты соеденительной ткани. Особенности аминокислотного состава коллагена. Биосинтез коллагена. Биохимические показатели, характеризующие метаболизм коллагена. Коллагенозы. |