המחלקה לביוכימיה
אני מאשר
רֹאשׁ בֵּית קָפֶה פרופ', d.m.s.
משחנינוב V.N.
______''____________2006
הרצאה מס' 25
נושא: מטבוליזם של מים-מלח ומינרלים
פקולטות: רפואה ומניעתן, רפואה ומניעתית, ילדים.
החלפת מים-מלח- החלפת מים ואלקטרוליטים בסיסיים של הגוף (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, HCO 3 -, H 3 PO 4).
אלקטרוליטים- חומרים המתפרקים בתמיסה לאניונים וקטיונים. הם נמדדים במול/ליטר.
לא אלקטרוליטים- חומרים שאינם מתפרקים בתמיסה (גלוקוז, קריאטינין, אוריאה). הם נמדדים ב-g/l.
חילופי מינרלים- החלפת רכיבים מינרלים כלשהם, לרבות אלה שאינם משפיעים על הפרמטרים העיקריים של המדיום הנוזלי בגוף.
מים- המרכיב העיקרי של כל נוזלי הגוף.
תפקידם הביולוגי של המים
- מים הם ממס אוניברסלי עבור רוב התרכובות האורגניות (למעט שומנים) ואי-אורגניות.
- מים וחומרים המומסים בו יוצרים את הסביבה הפנימית של הגוף.
- מים מספקים הובלה של חומרים ואנרגיה תרמית בכל הגוף.
- חלק ניכר מהתגובות הכימיות של הגוף מתרחש בשלב המימי.
- מים מעורבים בתגובות של הידרוליזה, הידרציה, התייבשות.
- קובע את המבנה והמאפיינים המרחביים של מולקולות הידרופוביות והידרופיליות.
- במתחם עם GAG, מים מבצעים פונקציה מבנית.
מאפיינים כלליים של נוזלי גוף
כל נוזלי הגוף מאופיינים בתכונות משותפות: נפח, לחץ אוסמוטי וערך pH.
כרך.בכל בעלי החיים היבשתיים, הנוזל מהווה כ-70% ממשקל הגוף.
פיזור המים בגוף תלוי בגיל, מין, מסת שריר, מבנה גוף ותכולת שומן. תכולת המים ברקמות השונות מתחלקת באופן הבא: ריאות, לב וכליות (80%), שרירי השלד והמוח (75%), עור וכבד (70%), עצמות (20%), רקמת שומן (10%) . באופן כללי, לאנשים רזים יש פחות שומן ויותר מים. אצל גברים מים מהווים 60%, אצל נשים - 50% ממשקל הגוף. לאנשים מבוגרים יש יותר שומן ופחות שרירים. בממוצע, הגוף של גברים ונשים מעל גיל 60 מכיל 50% ו-45% מים, בהתאמה.
עם מניעת מים מוחלטת, המוות מתרחש לאחר 6-8 ימים, כאשר כמות המים בגוף יורדת ב-12%.
כל נוזלי הגוף מחולקים למאגרים תוך-תאיים (67%) וחוץ-תאיים (33%).
בריכה חוץ תאית(מרחב חוץ תאי) מורכב מ:
1. נוזל תוך כלי דם;
2. נוזל בין תאי (בין תאי);
3. נוזל טרנס-תאי (נוזל של חללי הצדר, קרום הלב, הצפק והחלל הסינוביאלי, נוזל מוחי ותוך עיני, הפרשת זיעה, בלוטות רוק ודמעות, הפרשת לבלב, כבד, כיס מרה, מערכת העיכול ודרכי הנשימה).
בין הבריכות מחליפים נוזלים באופן אינטנסיבי. תנועת המים ממגזר אחד לאחר מתרחשת כאשר הלחץ האוסמוטי משתנה.
לחץ אוסמוטי -זהו הלחץ שמפעילים כל החומרים המומסים במים. הלחץ האוסמוטי של הנוזל החוץ תאי נקבע בעיקר על ידי ריכוז NaCl.
נוזלים חוץ-תאיים ותוך-תאיים שונים באופן משמעותי בהרכב ובריכוז של רכיבים בודדים, אך הריכוז הכולל של חומרים פעילים אוסמוטי זהה בערך.
pHהוא הלוגריתם העשרוני השלילי של ריכוז הפרוטונים. ערך ה-pH תלוי בעוצמת היווצרות חומצות ובסיסים בגוף, נטרולם על ידי מערכות חיץ והוצאה מהגוף עם שתן, אוויר נשוף, זיעה וצואה.
בהתאם למאפייני המטבוליזם, ערך ה-pH יכול להיות שונה באופן ניכר הן בתוך התאים של רקמות שונות והן בתאים שונים של אותו תא (חומציות ניטרלית בציטוזול, חומצית חזקה בליזוזומים ובמרחב הבין-ממברני של המיטוכונדריה). בנוזל הבין-תאי של איברים ורקמות שונות ובפלזמת הדם, ערך ה-pH, כמו גם הלחץ האוסמוטי, הוא ערך קבוע יחסית.
ויסות מאזן מים-מלח בגוף
בגוף, מאזן המים והמלח של הסביבה התוך תאית נשמר על ידי הקביעות של הנוזל החוץ תאי. בתורו, מאזן המים והמלח של הנוזל החוץ תאי נשמר באמצעות פלזמת הדם בעזרת איברים ומווסת על ידי הורמונים.
גופים המווסתים את חילוף החומרים של מים-מלח
צריכת מים ומלחים לגוף מתרחשת דרך מערכת העיכול, תהליך זה נשלט על ידי צמא ותיאבון למלח. הוצאת עודפי מים ומלחים מהגוף מתבצעת על ידי הכליות. בנוסף, המים מוסרים מהגוף על ידי העור, הריאות ומערכת העיכול.
מאזן המים בגוף
עבור מערכת העיכול, העור והריאות, הפרשת מים היא תהליך לוואי המתרחש כתוצאה מתפקידיהם העיקריים. לדוגמה, מערכת העיכול מאבדת מים כאשר חומרים לא מעוכלים, מוצרים מטבוליים ושנאות זרים מופרשים מהגוף. הריאות מאבדות מים במהלך הנשימה, והעור במהלך ויסות חום.
שינויים בעבודה של הכליות, העור, הריאות ומערכת העיכול עלולים להוביל להפרה של הומאוסטזיס של מים-מלח. למשל, באקלים חם, כדי לשמור על טמפרטורת הגוף, העור מגביר את ההזעה, ובמקרה של הרעלה נוצרות הקאות או שלשולים ממערכת העיכול. כתוצאה מהתייבשות מוגברת ואיבוד מלחים בגוף, מתרחשת הפרה של מאזן מים-מלח.
הורמונים המווסתים את חילוף החומרים של מים-מלח
וזופרסין
הורמון אנטי-דיורטי (ADH), או וזופרסין- פפטיד עם משקל מולקולרי של כ-1100 D, המכיל 9 AAs המחוברים על ידי גשר דיסולפיד אחד.
ADH מסונתז בנוירונים של ההיפותלמוס ומועבר לקצות העצבים של בלוטת יותרת המוח האחורית (נוירוהיפופיזה).
הלחץ האוסמוטי הגבוה של הנוזל החוץ תאי מפעיל את הקולטנים האוסמוטיים של ההיפותלמוס, וכתוצאה מכך נוצרים דחפים עצביים המועברים לבלוטת יותרת המוח האחורית וגורמים לשחרור ADH לזרם הדם.
ADH פועל באמצעות 2 סוגים של קולטנים: V 1 ו-V 2.
ההשפעה הפיזיולוגית העיקרית של ההורמון מתממשת על ידי קולטני V 2, הממוקמים על תאי האבובות הדיסטליות וצינורות האיסוף, שהם אטומים יחסית למולקולות מים.
קולטני ADH דרך V 2 ממריצים את מערכת האדנילט ציקלאז, כתוצאה מכך, חלבונים עוברים זרחון הממריצים את הביטוי של גן חלבון הממברנה - aquaporina-2 . Aquaporin-2 מוטבע בקרום הקודקוד של התאים, ויוצר בו תעלות מים. דרך תעלות אלו, המים נספגים מחדש על ידי דיפוזיה פסיבית מהשתן אל החלל הבין-סטיציאלי והשתן מרוכז.
בהיעדר ADH, השתן אינו מרוכז (צפיפות<1010г/л) и может выделяться в очень больших количествах (>20 ליטר ליום), מה שמוביל להתייבשות הגוף. המדינה הזו נקראת סוכרת אינסיפידוס .
הגורם למחסור ב-ADH ולסוכרת אינסיפידוס הם: פגמים גנטיים בסינתזה של prepro-ADH בהיפותלמוס, פגמים בעיבוד והובלה של proADH, פגיעה בהיפותלמוס או נוירו-היפופיזה (כגון, כתוצאה מפגיעה מוחית טראומטית, גידול , איסכמיה). סוכרת נפרוגנית אינספידוס מתרחשת עקב מוטציה בגן קולטן ADH מסוג V 2.
קולטני V 1 ממוקמים בממברנות של כלי SMC. קולטני ADH עד V 1 מפעילים את מערכת האינוזיטול טריפוספט וממריצים את שחרור Ca 2+ מה-ER, מה שממריץ את התכווצות כלי SMC. ההשפעה המכווצת כלי הדם של ADH נראית בריכוז גבוה של ADH.
במונחים פונקציונליים, נהוג להבחין בין מים חופשיים לכבושים. פונקציית ההובלה שהמים מבצעים כממס אוניברסלי קובע את ההתנתקות של מלחים בהיותם דיאלקטרי השתתפות בתגובות כימיות שונות: הידרציה הידרוליזה תגובות חיזור למשל β - חמצון של חומצות שומן. תנועת המים בגוף מתבצעת בשיתוף מספר גורמים, הכוללים: לחץ אוסמוטי שנוצר מריכוזים שונים של מלחים, מים נעים לעבר...
שתף עבודה ברשתות חברתיות
אם העבודה הזו לא מתאימה לכם, יש רשימה של עבודות דומות בתחתית העמוד. אתה יכול גם להשתמש בכפתור החיפוש
עמוד 1
תַקצִיר
מטבוליזם של מים/מלח
החלפת מים
תכולת המים הכוללת בגופו של מבוגר היא 60% 65 (כ-40 ליטר). המוח והכליות הם הכי הלחות. רקמת שומן, להיפך, מכילה כמות קטנה של מים.
המים בגוף מופצים במחלקות שונות (תאים, בריכות): בתאים, בחלל הבין-תאי, בתוך הכלים.
תכונה של ההרכב הכימי של הנוזל התוך תאי הוא תכולה גבוהה של אשלגן וחלבונים. הנוזל החוץ תאי מכיל ריכוזים גבוהים יותר של נתרן. ערכי ה-pH של הנוזל החוץ-תאי והתוך-תאי אינם שונים. במונחים פונקציונליים, נהוג להבחין בין מים חופשיים לכבושים. מים קשורים הם החלק שלהם שהוא חלק מקליפות ההידרציה של ביופולימרים. כמות המים הקשורים מאפיינת את עוצמת התהליכים המטבוליים.
התפקיד הביולוגי של המים בגוף.
- תפקיד ההובלה שמבצעים מים כממס אוניברסלי
- קובע את ההתנתקות של מלחים, בהיותו דיאלקטרי
- השתתפות בתגובות כימיות שונות: הידרציה, הידרוליזה, תגובות חיזור (לדוגמה, β - חמצון של חומצות שומן).
החלפת מים.
נפח הנוזל הכולל שהוחלף למבוגר הוא 2-2.5 ליטר ליום. מבוגר מאופיין במאזן מים, כלומר. צריכת הנוזלים שווה להפרשתו.
מים נכנסים לגוף בצורה של משקאות נוזליים (כ-50% מהנוזל הנצרך), כחלק ממזון מוצק. 500 מ"ל הם מים אנדוגניים הנוצרים כתוצאה מתהליכי חמצון ברקמות,
הפרשת מים מהגוף מתרחשת דרך הכליות (1.5 ליטר משתן), על ידי אידוי מפני השטח של העור, הריאות (כ-1 ליטר), דרך המעיים (כ-100 מ"ל).
גורמים בתנועת המים בגוף.
המים בגוף מופצים מחדש כל הזמן בין תאים שונים. תנועת המים בגוף מתבצעת בהשתתפות מספר גורמים, הכוללים:
- לחץ אוסמוטי שנוצר על ידי ריכוזי מלח שונים (מים נעים לעבר ריכוז מלח גבוה יותר),
- לחץ אונקוטי שנוצר כתוצאה מירידה בריכוז החלבון (מים נעים לעבר ריכוז חלבון גבוה יותר)
- לחץ הידרוסטטי שנוצר על ידי הלב
חילופי המים קשורים קשר הדוק להחלפהנא וק.
החלפת נתרן ואשלגן
כללי תכולת נתרןבגוף הוא 100 גרם במקביל, 50% נופלים על נתרן חוץ תאי, 45% - על נתרן הכלול בעצמות, 5% - על נתרן תוך תאי. תכולת הנתרן בפלזמה בדם היא 130-150 ממול/ליטר, בתאי דם - 4-10 ממול/ליטר. דרישת הנתרן למבוגר היא כ-4-6 גרם ליום.
כללי תכולת אשלגןבגופו של מבוגר הוא 160 90% מכמות זו מוכלת תוך תאית, 10% מופצים בחלל החוץ תאי. פלזמת הדם מכילה 4 - 5 ממול לליטר, בתוך התאים - 110 ממול לליטר. הדרישה היומית לאשלגן למבוגר היא 2-4 גרם.
התפקיד הביולוגי של נתרן ואשלגן:
- לקבוע לחץ אוסמוטי
- לקבוע את חלוקת המים
- ליצור לחץ דם
- להשתתף (נא ) בספיגת חומצות אמינו, חד סוכרים
- אשלגן חיוני לתהליכים ביוסינתטיים.
ספיגת נתרן ואשלגן מתרחשת בקיבה ובמעיים. נתרן עשוי להיות מושקע מעט בכבד. נתרן ואשלגן מופרשים מהגוף בעיקר דרך הכליות, במידה פחותה דרך בלוטות הזיעה ודרך המעיים.
משתתף בחלוקה מחדש של נתרן ואשלגן בין תאים לנוזל חוץ תאינתרן - אשלגן ATPase -אנזים ממברנה שמשתמש באנרגיה של ATP כדי להעביר יוני נתרן ואשלגן כנגד שיפוע ריכוז. ההבדל שנוצר בריכוז הנתרן והאשלגן מספק את תהליך העירור של הרקמה.
ויסות חילוף החומרים של מים-מלח.
ויסות חילופי המים והמלחים מתבצע בשיתוף מערכת העצבים המרכזית, מערכת העצבים האוטונומית והמערכת האנדוקרינית.
במערכת העצבים המרכזית, עם ירידה בכמות הנוזלים בגוף, נוצרת תחושת צמא. עירור של מרכז השתייה הממוקם בהיפותלמוס מביא לצריכת מים ולשיקום כמותם בגוף.
מערכת העצבים האוטונומית מעורבת בוויסות חילוף החומרים במים על ידי ויסות תהליך ההזעה.
הורמונים המעורבים בוויסות חילוף החומרים של מים ומלח כוללים הורמון אנטי-דיורטי, מינרלוקורטיקואידים, הורמון נטריאורטי.
הורמון נוגד השתנהמסונתז בהיפותלמוס, עובר לבלוטת יותרת המוח האחורית, משם הוא משתחרר לדם. הורמון זה שומר מים בגוף על ידי הגברת הספיגה ההפוכה של מים בכליות, על ידי הפעלת הסינתזה של חלבון האקוופורין בהן.
אלדוסטרון תורם לשימור נתרן בגוף ולאיבוד יוני אשלגן דרך הכליות. הוא האמין כי הורמון זה מקדם את הסינתזה של חלבוני תעלות נתרן, אשר קובעים את ספיגה חוזרת הפוכה של נתרן. זה גם מפעיל את מחזור קרבס ואת הסינתזה של ATP, הנחוץ לתהליכי ספיגה חוזרת של נתרן. אלדוסטרון מפעיל את הסינתזה של חלבונים - מעבירי אשלגן, המלווה בהפרשה מוגברת של אשלגן מהגוף.
התפקוד של הורמון אנטי-דיורטי וגם של אלדוסטרון קשור קשר הדוק למערכת הרנין-אנגיוטנסין בדם.
מערכת דם רנין-אנגיוטנסיבי.
עם ירידה בזרימת הדם דרך הכליות במהלך התייבשות, אנזים פרוטאוליטי מיוצר בכליותרנין, שמתרגםאנגיוטנינוגן(α 2 -globulin) לאנגיוטנסין I - פפטיד המורכב מ-10 חומצות אמינו. אנגיוטנסיןאני בפעולה אנזים הממיר אנגיוטזין(ACE) עובר פרוטאוליזה נוספת ועובר לתוךאנגיוטנסין II , כולל 8 חומצות אמינו, אנגיוטנסין II מכווץ כלי דם, מגרה ייצור של הורמון אנטי-דיורטי ואלדוסטרון, המגדילים את נפח הנוזלים בגוף.
פפטיד נטריאורטימיוצר בפרוזדורים בתגובה לעלייה בנפח המים בגוף ולמתיחת פרוזדורים. הוא מורכב מ-28 חומצות אמינו, הוא פפטיד מחזורי עם גשרים דיסולפידים. פפטיד נטריאורטי מקדם את הפרשת נתרן ומים מהגוף.
הפרה של חילוף החומרים של מים-מלח.
הפרעות במטבוליזם של מים ומלח כוללות התייבשות, היפרhydration, סטיות בריכוז הנתרן והאשלגן בפלסמת הדם.
התייבשות (התייבשות) מלווה בתפקוד לקוי חמור של מערכת העצבים המרכזית. הסיבות להתייבשות יכולות להיות:
- רעב מים,
- תפקוד לקוי של המעי (שלשולים),
- אובדן מוגבר דרך הריאות (קוצר נשימה, היפרתרמיה),
- הזעה מוגברת,
- סוכרת וסוכרת אינסיפידוס.
היפר הידרציהניתן להבחין בעלייה בכמות המים בגוף במספר מצבים פתולוגיים:
- צריכת נוזלים מוגברת בגוף,
- אי ספיקת כליות,
- הפרעות במחזור הדם,
- מחלת כבד
ביטוי מקומי של הצטברות נוזלים בגוף הםבַּצֶקֶת.
בצקת "רעבה" נצפתה עקב hypoproteinemia במהלך רעב חלבון, מחלות כבד. בצקת "לב" מתרחשת כאשר לחץ הידרוסטטי מופרע במחלות לב. בצקת "כלייתית" מתפתחת כאשר הלחץ האוסמוטי והאונקוטי של פלזמת הדם משתנה במחלות כליה
היפונתרמיה, היפוקלמיהמתבטאים בהפרה של התרגשות, פגיעה במערכת העצבים, הפרה של קצב הלב. מצבים אלה יכולים להתרחש במצבים פתולוגיים שונים:
- תפקוד לקוי של הכליות
- הקאות חוזרות ונשנות
- שִׁלשׁוּל
- הפרה של ייצור אלדוסטרון, הורמון נטריאורטי.
תפקיד הכליות במטבוליזם של מים-מלח.
בכליות מתרחש סינון, ספיגה חוזרת, הפרשת נתרן, אשלגן. הכליות מווסתות על ידי אלדוסטרון, הורמון נוגד משתן. הכליות מייצרות רנין, האנזים ההתחלתי של רנין, מערכת האנגיוטנסין. הכליות מפרישות פרוטונים ובכך מווסתות את ה-pH.
תכונות של חילוף חומרים של מים בילדים.
בילדים, תכולת המים הכוללת מוגברת, אשר ביילודים מגיעה ל-75%. בילדות מציינים חלוקה שונה של מים בגוף: כמות המים התוך-תאיים מצטמצמת ל-30%, וזאת בשל תכולה מופחתת של חלבונים תוך-תאיים. במקביל, תכולת המים החוץ-תאיים גדלה עד ל-45%, מה שקשור לתכולה גבוהה יותר של גליקוזאמינוגליקנים הידרופיליים בחומר הבין-תאי של רקמת החיבור.
חילוף החומרים של המים בגוף הילד ממשיך בצורה אינטנסיבית יותר. הצורך במים אצל ילדים גבוה פי 2-3 מאשר אצל מבוגרים. ילדים מאופיינים בשחרור של כמות גדולה של מים במיצי העיכול, הנספגים מחדש במהירות. בילדים צעירים, יחס שונה של איבוד מים מהגוף: שיעור גדול יותר של מים המופרשים דרך הריאות והעור. ילדים מאופיינים באגירת מים בגוף (מאזן מים חיובי)
בילדות נצפה ויסות לא יציב של חילוף החומרים במים, לא נוצרת תחושת צמא וכתוצאה מכך מתבטאת נטייה להתייבשות.
במהלך שנות החיים הראשונות, הפרשת אשלגן גוברת על הפרשת נתרן.
סידן - חילוף חומרים של זרחן
תוכן כלליסִידָן הוא 2% ממשקל הגוף (כ-1.5 ק"ג). 99% ממנו מרוכז בעצמות, 1% הוא סידן חוץ תאי. תכולת הסידן בפלסמת הדם שווה ל 2.3-2.8 ממול/ליטר, 50% מכמות זו היא סידן מיונן ו-50% הוא סידן הקשור לחלבון.
פונקציות של סידן:
- חומר פלסטי
- מעורב בכיווץ שרירים
- מעורב בקרישת דם
- מווסת פעילות של אנזימים רבים (ממלא תפקיד של שליח שני)
הדרישה היומית לסידן למבוגר היא 1.5 גרם ספיגת הסידן במערכת העיכול מוגבלת. כ-50% מהסידן התזונתי נספג בהשתתפותחלבון קושר סידן. בהיותו קטיון חוץ-תאי, סידן חודר לתאים דרך תעלות סידן, מופקד בתאים ברשת הסרקופלזמה ובמיטוכונדריה.
תוכן כלליזַרחָן בגוף הוא 1% ממשקל הגוף (כ-700 גרם). 90% מהזרחן נמצא בעצמות, 10% הוא זרחן תוך תאי. בפלזמה בדם, תכולת הזרחן היא 1 -2 ממול/ליטר
פונקציות זרחן:
- פונקציה פלסטית
- הוא חלק ממאקרורגי (ATP)
- מרכיב של חומצות גרעין, ליפופרוטאינים, נוקלאוטידים, מלחים
- חלק ממאגר הפוספטים
- מווסת פעילות של אנזימים רבים (דה-פוספורילציה של אנזימים)
הצורך היומי לזרחן למבוגר הוא כ-1.5 גרם.במערכת העיכול נספג זרחן בהשתתפותפוספטאז אלקליין.
סידן וזרחן מופרשים מהגוף בעיקר דרך הכליות, כמות קטנה אובדת דרך המעיים.
ויסות חילוף החומרים של סידן זרחן.
הורמון פארתירואיד, קלציטונין, ויטמין D מעורבים בוויסות חילוף החומרים של סידן וזרחן.
פארהורמון מעלה את רמת הסידן בדם ובמקביל מפחיתה את רמת הזרחן. עלייה בתכולת הסידן קשורה להפעלהפוספטאזות, קולגנאזותאוסטאוקלסטים, כתוצאה מכך, כאשר רקמת העצם מתחדשת, סידן "נשטף החוצה" לדם. בנוסף, הורמון הפרתירואיד מפעיל את ספיגת הסידן במערכת העיכול בהשתתפות חלבון קושר סידן ומפחית את הפרשת הסידן דרך הכליות. פוספטים תחת פעולת הורמון הפרתירואיד, להיפך, מופרשים באופן אינטנסיבי דרך הכליות.
קלציטונין מפחית את רמת הסידן והזרחן בדם. קלציטונין מפחית את פעילות האוסטאוקלסטים ובכך מפחית את שחרור הסידן מרקמת העצם.
ויטמין די כולקלציפרול, ויטמין אנטי-רכיטי.
ויטמין די מתייחס לויטמינים מסיסים בשומן. הדרישה היומית לויטמין היא 25 מק"ג. ויטמין די בהשפעת קרני UV, הוא מסונתז בעור ממבשרו 7-dehydrocholesterol, אשר בשילוב עם חלבון, חודר לכבד. בכבד, בהשתתפות המערכת המיקרוזומלית של חמצן, חמצון מתרחש במיקום ה-25 עם היווצרות 25-hydroxycholecalciferol. מבשר ויטמין זה, בהשתתפות חלבון הובלה ספציפי, מועבר לכליות, שם הוא עובר תגובת הידרוקסילציה שנייה במיקום הראשון עם היווצרותצורה פעילה של ויטמין D 3 - 1,25-דיהידרוכולקלציפרול (או קלציטריול). . תגובת ההידרוקסילציה בכליות מופעלת על ידי הורמון פארתירואיד כאשר רמת הסידן בדם יורדת. עם תכולת סידן מספקת בגוף, נוצר מטבוליט לא פעיל 24.25 (OH) בכליות. ויטמין C מעורב בתגובות הידרוקסילציה.
1.25 (OH) 2 D 3 פועל בדומה להורמונים סטרואידים. חודר לתוך תאי המטרה, הוא מקיים אינטראקציה עם קולטנים הנודדים לגרעין התא. באנטרוציטים, קומפלקס קולטני הורמונים זה מגרה את שעתוק ה-mRNA האחראי לסינתזה של נשא חלבון סידן. במעי, ספיגת הסידן משופרת בהשתתפות חלבון קושר סידן ו-Ca 2+ - ATPases. ברקמת העצם, ויטמין D3 ממריץ את תהליך הדמינרליזציה. בכליות, הפעלה על ידי ויטמין D3 קלציום ATP-ase מלווה בעלייה בספיגה מחדש של יוני סידן ופוספטים. קלציטריול מעורב בוויסות הצמיחה והתמיינות של תאי מח עצם. יש לו פעילות נוגדת חמצון ואנטי גידולית.
היפווויטמינוזיס מוביל לרככת.
Hypervitaminosis מוביל לדה-מינרליזציה חמורה של העצם, הסתיידות של רקמות רכות.
הפרה של חילוף החומרים של סידן זרחן
רַכֶּכֶת מתבטא במינרליזציה לקויה של רקמת העצם. המחלה עשויה להיות עקב hypovitaminosis D3. , חוסר אור שמש, רגישות לא מספקת של הגוף לויטמין. תסמינים ביוכימיים של רככת הם ירידה ברמת הסידן והזרחן בדם וירידה בפעילות של פוספטאז אלקליין. בילדים, רככת מתבטאת בהפרה של אוסטאוגנזה, עיוותים בעצמות, יתר לחץ דם בשרירים וגירוי עצבי-שרירי מוגבר. אצל מבוגרים, hypovitaminosis מוביל לעששת ואוסטאומלציה, אצל קשישים - לאוסטאופורוזיס.
יילודים עשויים להתפתחהיפוקלצמיה חולפת, שכן צריכת הסידן מגוף האם נפסקת ונצפה תת-פראתירואידיזם.
היפוקלצמיה, היפופוספטמיהיכול להתרחש תוך הפרה של ייצור הורמון פארתירואיד, קלציטונין, תפקוד לקוי של מערכת העיכול (הקאות, שלשול), כליות, עם צהבת חסימתית, במהלך ריפוי של שברים.
חילופי ברזל.
תוכן כלליבלוטה בגוף של מבוגר הוא 5 גרם ברזל מופץ בעיקר תוך תאי, שבו ברזל heme שולט: המוגלובין, מיוגלובין, ציטוכרומים. ברזל חוץ תאי מיוצג על ידי החלבון טרנספרין. בפלזמה בדם, תכולת הברזל היא 16-19 µmol/l, באריתרוציטים - 19 mmol/l. O חילוף החומרים של ברזל אצל מבוגרים הוא 20-25 מ"ג ליום . החלק העיקרי של כמות זו (90%) הוא ברזל אנדוגני, המשתחרר במהלך פירוק אריתרוציטים, 10% הוא ברזל אקסוגני, המסופק כחלק ממוצרי מזון.
פונקציות ביולוגיות של ברזל:
- מרכיב חיוני בתהליכי חיזור בגוף
- הובלת חמצן (כחלק מהמוגלובין)
- שקיעה של חמצן (בהרכב של מיוגלובין)
- פונקציה נוגדת חמצון (כחלק מקטלאז ופרוקסידאזות)
- מגרה את התגובות החיסוניות בגוף
ספיגת ברזל מתרחשת במעי והיא תהליך מוגבל. מאמינים כי 1/10 מהברזל במזונות נספג. מוצרי מזון מכילים ברזל מחומצן 3 ערכי, אשר בסביבה החומצית של הקיבה הופך ל F e 2+ . ספיגת הברזל מתרחשת במספר שלבים: כניסה לאנטרוציטים בהשתתפות מוצין רירי, הובלה תוך תאית על ידי אנזימי אנטרוציטים ומעבר ברזל לפלסמה בדם. חלבון מעורב בספיגת ברזלאפוריטין, הקושר ברזל ונשאר ברירית המעי, ויוצר מחסן ברזל. שלב זה של חילוף החומרים של ברזל הוא רגולטורי: הסינתזה של אפוריטין פוחתת עם מחסור בברזל בגוף.
ברזל נספג מועבר כחלק מחלבון הטרנספרין, שם הוא מתחמצןצרולופלסמיןעד F e 3+ , וכתוצאה מכך עלייה במסיסות הברזל. טרנספרין יוצר אינטראקציה עם קולטני רקמות, שמספרם משתנה מאוד. שלב זה של החלפה הוא גם רגולטורי.
ברזל יכול להיות מופקד בצורה של פריטין והמוסידרין.פריטין חלבון מסיס במים בכבד המכיל עד 20% F e 2+ כמו פוספט או הידרוקסיד.המוסידרין חלבון בלתי מסיס, מכיל עד 30% F e 3+ , כולל בהרכבו פוליסכרידים, נוקלאוטידים, שומנים ..
הפרשת הברזל מהגוף מתרחשת כחלק מאפיתל הפילינג של העור והמעיים. כמות קטנה של ברזל אובדת דרך הכליות עם מרה ורוק.
הפתולוגיה הנפוצה ביותר של חילוף החומרים של ברזל היאאנמיה מחוסר ברזל.עם זאת, ניתן גם להרוות יתר של הגוף בברזל עם הצטברות של המוסידרין והתפתחותהמוכרומטוזיס.
ביוכימיה של רקמות
ביוכימיה של רקמת חיבור.
סוגים שונים של רקמת חיבור בנויים על פי עיקרון אחד: סיבים (קולגן, אלסטין, רטיקולין) ותאים שונים (מקרופאגים, פיברובלסטים ותאים אחרים) מופצים במסה גדולה של חומר בסיסי בין תאי (פרוטאוגליקנים וגליקופרוטאין רשתי).
רקמת חיבור מבצעת מגוון פונקציות:
- תפקוד תמיכה (שלד עצם),
- פונקציית מחסום
- תפקוד מטבולי (סינתזה של רכיבים כימיים של רקמה בפיברובלסטים),
- תפקוד השקיעה (הצטברות של מלנין במלנוציטים),
- תפקוד מתקן (השתתפות בריפוי פצעים),
- השתתפות במטבוליזם של מים-מלח (פרוטאוגליקנים קושרים מים תאיים)
הרכב והחלפה של החומר הבין-תאי העיקרי.
פרוטאוגליקנים (ראה כימיה של פחמימות) וגליקופרוטאין (שם).
סינתזה של גליקופרוטאין ופרוטאוגליקנים.
מרכיב הפחמימות של פרוטאוגליקנים מיוצג על ידי גליקוזאמינוגליקנים (GAGs), הכוללים סוכרי אצטילאמינו וחומצות אורוניות. חומר המוצא לסינתזה שלהם הוא גלוקוז.
- גלוקוז-6-פוספט → פרוקטוז-6-פוספטגלוטמין → גלוקוזאמין.
- גלוקוז → UDP-גלוקוז →UDP - חומצה גלוקורונית
- גלוקוזאמין + UDP-glucuronic acid + FAPS → GAG
- GAG + חלבון → פרוטאוגליקן
פירוק של פרוטאוגליקנים וגליקופרוטאיןמבוצע על ידי אנזימים שונים:היאלורונידאז, iduronidase, hexaminidases, sulfatases.
חילוף חומרים של חלבון רקמת חיבור.
חילופי קולגן
החלבון העיקרי של רקמת החיבור הוא קולגן (ראה את המבנה בסעיף "כימיה של חלבונים"). קולגן הוא חלבון פולימורפי עם שילובים שונים של שרשראות פוליפפטידים בהרכבו. בגוף האדם שולטות צורות יוצרות סיבים של קולגן מסוג 1,2,3.
סינתזה של קולגן.
סינתזה של קולגן מתרחשת בפירובלסטים ובמרחב החוץ תאי, כוללת מספר שלבים. בשלבים הראשונים, פרוקולגן מסונתז (מיוצג על ידי 3 שרשראות פוליפפטידים, שיש להןנ ושברי סוף C). לאחר מכן יש שינוי פוסט-תרגום של פרוקולגן בשתי דרכים: על ידי חמצון (הידרוקסילציה) ועל ידי גליקוזילציה.
- חומצות האמינו ליזין ופרולין עוברות חמצון בהשתתפות אנזימיםליזין אוקסינאז, פרולין אוקסינאז, יוני ברזל וויטמין C.ההידרוקסליזין שנוצר, הידרוקסיפרולין, מעורב ביצירת קשרים צולבים בקולגן
- החיבור של מרכיב הפחמימות מתבצע בהשתתפות אנזימיםגליקוזילטרנספראזות.
פרוקולגן שונה חודר לחלל הבין תאי, שם הוא עובר פרוטאוליזה חלקית על ידי מחשוף של טרמינלינ ושברי C. כתוצאה מכך, פרוקולגן הופך לטרופקולגן - בלוק מבני של סיבי קולגן.
פירוק קולגן.
קולגן הוא חלבון המחליף לאט. פירוק הקולגן מתבצע על ידי האנזיםקולגנאז. זהו אנזים המכיל אבץ המסונתז כפרוקולגנאז. פרוקולגנאז מופעלטריפסין, פלסמין, קליקרייןעל ידי פרוטאוליזה חלקית. קולגנאז מפרק קולגן באמצע המולקולה לשברים גדולים, אשר מתפרקים עוד יותר על ידי אנזימים המכילים אבץ.ג'לטינאזות.
ויטמין "C", חומצה אסקורבית, ויטמין אנטי-סקוורבי
ויטמין C ממלא תפקיד חשוב מאוד במטבוליזם של קולגן. מטבעה הכימי, זוהי חומצת לקטון, הדומה במבנה לגלוקוז. הדרישה היומית לחומצה אסקורבית למבוגר היא 50 100 מ"ג. ויטמין C נמצא בפירות וירקות. תפקידו של ויטמין C הוא כדלקמן:
- משתתף בסינתזה של קולגן,
- משתתף בחילוף החומרים של טירוזין,
- משתתף במעבר של חומצה פולית ל-THFA,
- הוא נוגד חמצון
Avitaminosis "C" מתבטאצַפְדִינָה (דלקת חניכיים, אנמיה, דימום).
חילופי אלסטין.
חילופי האלסטין אינם מובנים היטב. הוא האמין כי סינתזה של אלסטין בצורה של proelastin מתרחשת רק בתקופה העוברית. פירוק האלסטין מתבצע על ידי האנזים נויטרופיליםאלסטאז , אשר מסונתז כפרואלסטאז לא פעיל.
תכונות של הרכב ומטבוליזם של רקמת חיבור בילדות.
- תכולה גבוהה יותר של פרוטאוגליקנים,
- יחס שונה של GAGs: יותר חומצה היאלורונית, פחות כונדרוטין סולפטים וקרטין סולפטים.
- קולגן מסוג 3 שולט, הוא פחות יציב ומתחלף מהר יותר.
- החלפה אינטנסיבית יותר של רכיבי רקמת חיבור.
הפרעות ברקמת החיבור.
הפרעות מולדות אפשריות בחילוף החומרים של גליקוזאמינוגליקנים ופרוטאוגליקניםמוקופוליסכרידוז.הקבוצה השנייה של מחלות רקמת חיבור הןקולגנוזיס, בפרט שיגרון. בקולגנוזות נצפה הרס של קולגן, שאחד התסמינים שלו הואהידרוקסיפרולינוריה
ביוכימיה של רקמת שריר מפוספסת
ההרכב הכימי של השרירים: 80-82% הם מים, 20% הם שאריות יבשות. 18% מהשאריות היבשות נופלות על חלבונים, השאר מיוצג על ידי חומרים חנקניים שאינם חלבונים, שומנים, פחמימות ומינרלים.
חלבוני שריר.
חלבוני השריר מתחלקים ל-3 סוגים:
- חלבונים סרקופלסמיים (מסיסי מים) מהווים 30% מכלל חלבוני השריר
- חלבונים myofibrillar (מסיסי מלח) מהווים 50% מכלל חלבוני השריר
- חלבונים סטרומליים (לא מסיסים במים) מהווים 20% מכלל חלבוני השריר
חלבונים מיופיברילרייםמיוצג על ידי מיוזין, אקטין, (חלבונים עיקריים) טרופומיוזין וטרופונין (חלבונים מינוריים).
מיוזין - חלבון של חוטים עבים של מיופיברילים, בעל משקל מולקולרי של כ-500,000 ד', מורכב משתי שרשראות כבדות ו-4 שרשראות קלות. המיוזין שייך לקבוצת החלבונים הכדוריים-פיברילרים. הוא מחליף "ראשים" כדוריים של שרשראות קלות ו"זנבות" פיבריליים של שרשראות כבדות. ל"ראש" של מיוזין יש פעילות ATPase אנזימטית. מיוזין מהווה 50% מהחלבונים המיופיברילריים.
אקטין מוצג בשתי צורותכדורית (צורת G), פיברילרית (צורת F). צורת G בעל משקל מולקולרי של 43,000 ד'.ו -לצורת האקטין יש צורה של חוטים מעוותים של כדורייםג -טפסים. חלבון זה מהווה 20-30% מהחלבונים המיופיברילריים.
טרופומיוזין - חלבון מינורי במשקל מולקולרי של 65,000 גרם. הוא בעל צורת מוט סגלגל, משתלב בשקעים של החוט הפעיל, ומבצע את תפקידו של "מבודד" בין החוט הפעיל למיוזין.
טרופונין Ca הוא חלבון תלוי שמשנה את המבנה שלו בעת אינטראקציה עם יוני סידן.
חלבונים סרקופלזמייםמיוצג על ידי מיוגלובין, אנזימים, מרכיבי שרשרת הנשימה.
חלבוני סטרומל - קולגן, אלסטין.
חומרים מיצויים חנקן של שרירים.
חומרים חנקניים שאינם חלבוניים כוללים נוקלאוטידים (ATP), חומצות אמינו (במיוחד גלוטמט), דיפפטידים בשרירים (קרנוזין ואננסין). דיפפטידים אלו משפיעים על עבודת משאבות הנתרן והסידן, מפעילים את עבודת השרירים, מווסתים אפופטוזיס ומהווים נוגדי חמצון. חומרים חנקניים כוללים קריאטין, פוספוקריאטין וקריאטינין. קריאטין מסונתז בכבד ומועבר לשרירים.
חומרים אורגניים ללא חנקן
השרירים מכילים את כל המחלקותליפידים. פחמימות מיוצג על ידי גלוקוז, גליקוגן ומוצרים של חילוף חומרים של פחמימות (לקטט, פירובט).
מינרלים
השרירים מכילים קבוצה של מינרלים רבים. הריכוז הגבוה ביותר של סידן, נתרן, אשלגן, זרחן.
כימיה של כיווץ והרפיה של השרירים.
כאשר השרירים המפוספסים נרגשים, משתחררים יוני סידן מהרשת הסרקופלזמית לתוך הציטופלזמה, שם ריכוז Ca 2+ עולה ל-10-3 לְהִתְפַּלֵל. יוני סידן מקיימים אינטראקציה עם החלבון הרגולטורי טרופונין, ומשנים את המבנה שלו. כתוצאה מכך, החלבון הרגולטורי טרופומיוזין נעקר לאורך סיב האקטין ומשתחררים אתרי האינטראקציה בין אקטין למיוזין. פעילות ATPase של מיוזין מופעלת. עקב אנרגיית ה-ATP, זווית הנטייה של "ראש" המיוזין ביחס ל"זנב" משתנה, וכתוצאה מכך, חוטי האקטין מחליקים ביחס לחוטי המיוזין.התכווצות שרירים.
עם הפסקת הדחפים "נשאבים" יוני סידן לתוך הרשת הסרקופלזמית בהשתתפות Ca-ATP-ase עקב האנרגיה של ATP. ריכוז Ca 2+ בציטופלזמה יורד ל-10-7 שומה, מה שמוביל לשחרור טרופונין מיוני סידן. זה, בתורו, מלווה בבידוד של החלבונים המתכווצים אקטין ומיוזין על ידי החלבון tropomyosin.הרפיית שרירים.
עבור התכווצות שרירים, נעשה שימוש בפעולות הבאות ברצף:מקורות אנרגיה:
- אספקה מוגבלת של ATP אנדוגני
- קרן לא משמעותית של קריאטין פוספט
- היווצרות ATP עקב 2 מולקולות ADP בהשתתפות האנזים מיוקינאז
(2 ADP → AMP + ATP)
- חמצון גלוקוז אנאירובי
- תהליכים אירוביים של חמצון של גלוקוז, חומצות שומן, גופי אצטון
בילדותתכולת המים בשרירים גדלה, שיעור החלבונים המיופיברילריים נמוך יותר, רמת החלבונים הסטרומליים גבוהה יותר.
הפרות של ההרכב הכימי והתפקוד של השרירים המפוספסים כולליםמיופתיה, בהם יש הפרה של חילוף החומרים האנרגטי בשרירים וירידה בתכולת החלבונים המתכווצים myofibrillar.
ביוכימיה של רקמת עצבים.
החומר האפור של המוח (גופי הנוירונים) והחומר הלבן (אקסונים) נבדלים בתכולת המים והשומנים. ההרכב הכימי של חומר אפור ולבן:
חלבוני מוח
חלבוני מוחשונים במסיסות. לְהַקְצוֹתמסיס במיםחלבוני רקמה עצביים (מסיסי מלח), הכוללים נוירואלבומינים, נורוגלובולינים, היסטונים, נוקלאופרוטאין, פוספופרוטאינים ובלתי מסיס במים(בלתי מסיס במלח), הכוללים נוירוקולגן, נוירואלסטין, נוירוסטרומין.
חומרים חנקניים שאינם חלבונים
חומרים שאינם מכילי חנקן חלבון של המוח מיוצגים על ידי חומצות אמינו, פורינים, חומצת שתן, קרנוזין דיפפטיד, נוירופפטידים, נוירוטרנסמיטורים. בין חומצות האמינו, גלוטמט ואספטראט, הקשורים לחומצות האמינו המעוררות של המוח, נמצאים בריכוז גבוה יותר.
נוירופפטידים (נוירואנקפאלינים, נוירואנדורפינים) אלו פפטידים בעלי אפקט משכך כאבים דמוי מורפיום. הם אימונומודולטורים, מבצעים פונקציה של נוירוטרנסמיטר.נוירוטרנסמיטורים נוראפינפרין ואצטילכולין הם אמינים ביוגניים.
שומנים במוח
ליפידים מהווים 5% מהמשקל הרטוב של החומר האפור ו-17% מהמשקל הרטוב של החומר הלבן, בהתאמה 30 - 70% מהמשקל היבש של המוח. השומנים של רקמת העצבים מיוצגים על ידי:
- חומצות שומן חופשיות (ארכידונית, מוחית, עצבית)
- פוספוליפידים (אצטלפוספטידים, ספינגומיאלינים, כולין-פוספטידים, כולסטרול)
- ספינגוליפידים (גנגליוסידים, מוחין)
פיזור השומנים בחומר האפור והלבן אינו אחיד. בחומר האפור יש תכולת כולסטרול נמוכה יותר, תכולה גבוהה של מוחין. בחומר הלבן, שיעור הכולסטרול והגנגליוסידים גבוה יותר.
פחמימות במוח
פחמימות מוכלות ברקמת המוח בריכוזים נמוכים מאוד, אשר נובעת מהשימוש הפעיל בגלוקוז ברקמת העצבים. פחמימות מיוצגות על ידי גלוקוז בריכוז של 0.05%, מטבוליטים של חילוף חומרים של פחמימות.
מינרלים
נתרן, סידן, מגנזיום מפוזרים באופן שווה למדי בחומר האפור והלבן. יש ריכוז מוגבר של זרחן בחומר הלבן.
תפקידה העיקרי של רקמת העצבים הוא להוליך ולהעביר דחפים עצביים.
העברת דחף עצבי
הולכה של דחף עצבי קשורה לשינוי בריכוז הנתרן והאשלגן בתוך ומחוץ לתאים. כאשר סיב עצב מתרגש, חדירות הנוירונים והתהליכים שלהם לנתרן עולה בחדות. נתרן מהחלל החוץ תאי נכנס לתאים. שחרור אשלגן מהתאים מתעכב. כתוצאה מכך, מופיע מטען על הממברנה: המשטח החיצוני מקבל מטען שלילי, והמשטח הפנימי מקבל מטען חיובי.פוטנציאל פעולה. בתום העירור "נשאבים" יוני נתרן לחלל החוץ תאי בהשתתפות K,לא -ATPase, והממברנה נטען מחדש. בחוץ יש מטען חיובי, ובפנים - מטען שלילי - ישפוטנציאל מנוחה.
העברת דחף עצבי
העברת דחף עצבי בסינפסות מתרחשת בסינפסות בעזרת נוירוטרנסמיטורים. הנוירוטרנסמיטורים הקלאסיים הם אצטילכולין ונוראפינפרין.
אצטילכולין מסונתז מאצטיל-CoA וכולין בהשתתפות האנזיםאצטילכולין טרנספראז, מצטבר בשלפוחיות סינפטיות, משתחרר לתוך השסע הסינפטי ומקיים אינטראקציה עם הקולטנים של הממברנה הפוסט-סינפטית. אצטילכולין מתפרק על ידי אנזיםכולינסטראז.
נוראפינפרין מסונתז מטירוזין, נהרס על ידי האנזיםמונואמין אוקסידאז.
GABA (חומצה גמא-אמינו-בוטירית), סרוטונין וגליצין יכולים לשמש גם כמתווכים.
תכונות של חילוף החומרים של רקמת עצביםהם כדלקמן:
- הנוכחות של מחסום הדם-מוח מגבילה את חדירות המוח לחומרים רבים,
- תהליכים אירוביים שולטים
- גלוקוז הוא מקור האנרגיה העיקרי
בילדים עד הלידה נוצרו 2/3 מהנוירונים, השאר נוצרו במהלך השנה הראשונה. מסת המוח של ילד בן שנה היא כ-80% ממסת המוח של מבוגר. בתהליך ההתבגרות של המוח, תכולת השומנים עולה בחדות, ותהליכי המיאלינציה ממשיכים באופן פעיל.
ביוכימיה של הכבד.
ההרכב הכימי של רקמת הכבד: 80% מים, 20% שאריות יבשות (חלבונים, חומרים חנקניים, שומנים, פחמימות, מינרלים).
הכבד מעורב בכל סוגי המטבוליזם של גוף האדם.
חילוף חומרים של פחמימות
הסינתזה והפירוק של גליקוגן, גלוקונאוגנזה ממשיכים באופן פעיל בכבד, הטמעה של גלקטוז ופרוקטוז מתרחשת, ומסלול הפוספט הפנטוז פעיל.
מטבוליזם של שומנים
בכבד, סינתזה של טריאצילגליצרולים, פוספוליפידים, כולסטרול, סינתזה של ליפופרוטאינים (VLDL, HDL), סינתזה של חומצות מרה מכולסטרול, סינתזה של גופי אצטון, אשר מועברים לאחר מכן לרקמות,
חילוף חומרים של חנקן
הכבד מאופיין במטבוליזם פעיל של חלבונים. הוא מסנתז את כל האלבומינים ואת רוב הגלובולינים של פלזמת הדם, גורמי קרישת דם. בכבד נוצרת גם רזרבה מסוימת של חלבוני הגוף. בכבד, קטבוליזם של חומצות אמינו ממשיך באופן פעיל - דמינציה, טרנסאמינציה, סינתזת אוריאה. בהפטוציטים, פורינים מתפרקים עם היווצרות חומצת שתן, סינתזה של חומרים חנקן - כולין, קריאטין.
תפקוד אנטי רעיל
הכבד הוא האיבר החשוב ביותר לנטרול חומרים אקסוגניים (תרופות) וגם חומרים רעילים אנדוגניים (בילירובין, תוצרי ריקבון של חלבונים, אמוניה). ניקוי רעלים של חומרים רעילים בכבד מתרחש במספר שלבים:
- מגביר את הקוטביות וההידרופיליות של החומרים המנוטרלים על ידיחִמצוּן (אינדול לאינדוקסיל), הידרוליזה (אצטילסליצילית → חומצה אצטית + סליצילית), הפחתה וכו'.
- נְטִיָה עם חומצה גלוקורונית, חומצה גופרתית, גליקוקול, גלוטתיון, מטאלותיון (עבור מלחים של מתכות כבדות)
כתוצאה מביוטרנספורמציה, הרעילות, ככלל, מופחתת באופן ניכר.
חילופי פיגמנטים
השתתפות הכבד במטבוליזם של פיגמנטים מרה מורכבת בניטרול של בילירובין, הרס של urobilinogen
חילופי פורפירין:
הכבד מסנתז פורפובילינוגן, אורופורפירינוגן, קופרופורפירינוגן, פרוטופורפירין והמה.
חילופי הורמונים
הכבד משבית באופן פעיל אדרנלין, סטרואידים (צימוד, חמצון), סרוטונין ואמינים ביוגנים אחרים.
החלפת מים-מלח
הכבד משתתף בעקיפין במטבוליזם של מים-מלח על ידי סינתזה של חלבוני פלזמה בדם הקובעים את הלחץ האונקוטי, את הסינתזה של אנגיוטנסין, מבשר של אנגיוטנסין. II.
חילופי מינרלים
: בכבד, שקיעת ברזל, נחושת, סינתזה של חלבוני התחבורה ceruloplasmin וטרנספרין, הפרשת מינרלים במרה.
בתחילת יַלדוּתתפקודי כבד נמצאים בשלב ההתפתחותי, הפרה שלהם אפשרית.
סִפְרוּת
בארקר ר.: מדעי המוח הדגמתי. - מ.: GEOTAR-Media, 2005
I.P. אשמרין, א.פ. קרזייבה, M.A. קרבסובה ואחרים: פיזיולוגיה פתולוגית וביוכימיה. - מ': בחינה, 2005
Kvetnaya T.V.: מלטונין הוא סמן נוירואימונואנדוקריני של פתולוגיה הקשורה לגיל. - סנט פטרסבורג: DEAN, 2005
פבלוב א.נ.: אקולוגיה: ניהול סביבתי רציונלי ובטיחות חיים. - מ': בית ספר תיכון, 2005
Pechersky A.V.: חוסר אנדרוגן חלקי הקשור לגיל. - SPb.: SPbMAPO, 2005
אד. יו.א. ארשוב; Rec. לֹא. קוזמנקו: כימיה כללית. כימיה ביו-פיזיקלית. כימיה של יסודות ביוגנים. - מ': בית ספר תיכון, 2005
ט.ל. אליניקובה ואחרים; אד. E.S. סברינה; מבקר: D.M. ניקולינה, ז.י. מיקאשנוביץ', ל.מ. פוסטובלובה: ביוכימיה. - מ.: GEOTAR-MED, 2005
Tyukavkina N.A.: כימיה ביולוגית. - M.: Bustard, 2005
Zhizhin GV: גלים מווסתים עצמית של תגובות כימיות ואוכלוסיות ביולוגיות. - סנט פטרסבורג: נאוקה, 2004
Ivanov V.P.: חלבונים של ממברנות תאים ודיסטוניה של כלי דם בבני אדם. - קורסק: KSMU KMI, 2004
המכון לפיזיולוגיה של הצמחים im. ק.א. Timiryazev RAS; נציג ed. V.V. קוזנצוב: אנדריי לבוביץ' קורסנוב: חיים ועבודה. - מ.: נאוקה, 2004
Komov V.P.: ביוכימיה. - M.: Bustard, 2004
עבודות קשורות אחרות שעשויות לעניין אותך.vshm> |
|||
| 21479. | מטבוליזם של חלבונים | 150.03KB | |
| ישנם שלושה סוגים של מאזן חנקן: מאזן חנקן מאזן חנקן חיובי מאזן חנקן שלילי במאזן חנקן חיובי, צריכת החנקן גוברת על שחרורו. עם מחלת כליות, יתכן מאזן חנקן חיובי כוזב, שבו יש עיכוב בגוף של התוצרים הסופיים של חילוף החומרים בחנקן. עם מאזן חנקן שלילי, הפרשת החנקן גוברת על צריכתו. מצב זה אפשרי עם מחלות כמו שחפת, שיגרון, אונקולוגי... | |||
| 21481. | מטבוליזם ותפקודים של ליפיד | 194.66KB | |
| שומנים כוללים אלכוהול וחומצות שומן שונות. אלכוהול מיוצג על ידי גליצרול, ספינגוזין וכולסטרול. ברקמות אנושיות שולטים חומצות שומן ארוכות שרשרת עם מספר זוגי של אטומי פחמן. הבחנה בין חומצות שומן רוויות ללא רוויות... | |||
| 385. | מבנה ומטבוליזם של פחמימות | 148.99KB | |
| המבנה והתפקיד הביולוגי של גלוקוז וגליקוגן. מסלול הקסוז דיפוספט לפירוק גלוקוז. שרשרת פתוחה וצורות מחזוריות של פחמימות באיור, מולקולת הגלוקוז מוצגת בצורה של שרשרת פתוחה ובצורת מבנה מחזורי. בהקסוזות מסוג גלוקוז, אטום הפחמן הראשון מתחבר עם חמצן באטום הפחמן החמישי, וכתוצאה מכך נוצרת טבעת בעלת שישה איברים. | |||
| 7735. | תקשורת כהחלפת מידע | 35.98KB | |
| כ-70 אחוז מהמידע מועבר בערוצי תקשורת לא מילוליים בתהליך התקשורת ורק 30 אחוז דרך מילוליים. לכן, זו לא מילה שיכולה לומר יותר על אדם, אלא מבט, הבעות פנים, תנוחות פלסטיות, מחוות, תנועות גוף, מרחק בין אישי, לבוש ועוד אמצעי תקשורת לא מילוליים. אז המשימות העיקריות של תקשורת לא מילולית יכולות להיחשב כדלקמן: יצירה ותחזוקה של קשר פסיכולוגי: ויסות תהליך התקשורת; הוספת גוונים משמעותיים חדשים לטקסט המילולי; פרשנות נכונה של מילים;... | |||
| 6645. | מטבוליזם ואנרגיה (מטבוליזם) | 39.88KB | |
| כניסת חומרים לתא. בשל תכולת תמיסות של מלחי סוכר וחומרים פעילים אוסמוטיים אחרים, תאים מאופיינים בנוכחות של לחץ אוסמוטי מסוים בהם. ההבדל בין ריכוז החומרים בתוך התא ומחוצה לו נקרא שיפוע הריכוז. | |||
| 21480. | מטבוליזם ותפקודים של חומצות נוקלאיות | 116.86KB | |
| חומצה Deoxyribonucleic בסיסים חנקן ב-DNA מיוצגים על ידי אדנין גואנין תימין ציטוזין פחמימה - deoxyribose. ל-DNA יש תפקיד חשוב באחסון מידע גנטי. בניגוד ל-RNA, ל-DNA יש שתי שרשראות פולינוקלאוטידים. המשקל המולקולרי של ה-DNA הוא כ-109 דלטון. | |||
| 386. | מבנה ומטבוליזם של שומנים וליפואידים | 724.43KB | |
| בהרכב השומנים נמצאו רכיבים מבניים רבים ומגוונים: חומצות שומן גבוהות יותר, אלכוהולים, אלדהידים, פחמימות, בסיסים חנקניים, חומצות אמינו, חומצה זרחתית ועוד. חומצות שומן המרכיבות את השומנים מתחלקות לרוויות ולא רוויות. חומצות שומן כמה חומצות שומן רוויות חשובות מבחינה פיזיולוגית מספר אטומי C שם טריוויאלי שם שיטתי נוסחה כימית של תרכובת... | |||
| 10730. | חילופי טכנולוגיה בינלאומיים. סחר בינלאומי בשירותים | 56.4KB | |
| שירותי הובלה בשוק העולמי. ההבדל העיקרי הוא שלשירותים לרוב אין צורה ממומשת, אם כי מספר שירותים רוכשים אותה, למשל: בצורת מדיה מגנטית לתוכנות מחשב, תיעודים שונים מודפסים על נייר וכו'. שירותים, בניגוד לסחורה, מיוצרים ונצרכים בעיקר בו זמנית ואינם כפופים לאחסון. מצב שבו מוכר וקונה השירות לא עוברים את הגבול, רק השירות חוצה. | |||
| 4835. | מטבוליזם של ברזל והפרה של חילוף החומרים של ברזל. המודרוזיס | 138.5KB | |
| ברזל הוא יסוד קורט חיוני שלוקח חלק בנשימה, בהמטופואזה, בתגובות אימונוביולוגיות וחיזור, והוא חלק מיותר מ-100 אנזימים. ברזל הוא מרכיב חיוני בהמוגלובין ובמיוהמוגלובין. גופו של מבוגר מכיל כ-4 גרם ברזל, מתוכם יותר ממחצית (כ-2.5 גרם) הוא ברזל המוגלובין. | |||
משמעות הנושא:מים וחומרים המומסים בו יוצרים את הסביבה הפנימית של הגוף. הפרמטרים החשובים ביותר של הומאוסטזיס של מים-מלח הם לחץ אוסמוטי, pH ונפח הנוזל התוך-תאי והחוץ-תאי. שינויים בפרמטרים אלו יכולים להוביל לשינויים בלחץ הדם, חמצת או אלקלוזה, התייבשות ובצקת רקמות. ההורמונים העיקריים המעורבים בוויסות העדין של חילוף החומרים של מים-מלח ופועלים על הצינוריות הדיסטליות וצינורות האיסוף של הכליות: הורמון אנטי-דיורטי, אלדוסטרון וגורם נטריאורטי; מערכת רנין-אנגיוטנסין של הכליות. בכליות מתרחשת ההיווצרות הסופית של הרכב ונפח השתן, מה שמבטיח את הוויסות והקביעות של הסביבה הפנימית. הכליות נבדלות במטבוליזם אנרגטי אינטנסיבי, הקשור לצורך בהובלה טרנסממברנית פעילה של כמויות משמעותיות של חומרים במהלך היווצרות השתן.
ניתוח ביוכימי של שתן נותן מושג על המצב התפקודי של הכליות, חילוף החומרים באיברים שונים ובגוף בכללותו, עוזר להבהיר את אופי התהליך הפתולוגי ומאפשר לשפוט את יעילות הטיפול .
מטרת השיעור:ללמוד את המאפיינים של הפרמטרים של חילוף החומרים של מים-מלח ומנגנוני ויסותם. תכונות של חילוף חומרים בכליות. למד כיצד לבצע ולהעריך ניתוח ביוכימי של שתן.
על התלמיד לדעת:
1. מנגנון יצירת השתן: סינון גלומרולרי, ספיגה מחדש והפרשה.
2. מאפיינים של תאי המים בגוף.
3. הפרמטרים העיקריים של המדיום הנוזלי של הגוף.
4. מה מבטיח את קביעות הפרמטרים של הנוזל התוך תאי?
5. מערכות (איברים, חומרים) המבטיחות את קביעות הנוזל החוץ תאי.
6. גורמים (מערכות) המבטיחים את הלחץ האוסמוטי של הנוזל החוץ תאי ואת ויסותו.
7. גורמים (מערכות) המבטיחים את קביעות נפח הנוזל החוץ תאי וויסותו.
8. גורמים (מערכות) המבטיחים את קביעות מצב החומצה-בסיס של הנוזל החוץ-תאי. תפקיד הכליות בתהליך זה.
9. תכונות חילוף החומרים בכליות: פעילות מטבולית גבוהה, השלב הראשוני של סינתזת קריאטין, תפקידה של גלוקונאוגנזה אינטנסיבית (איזו-אנזימים), הפעלת ויטמין D3.
10. תכונות כלליות של שתן (כמות ליום - משתן, צפיפות, צבע, שקיפות), הרכב כימי של השתן. מרכיבים פתולוגיים של שתן.
על התלמיד להיות מסוגל:
1. ערכו קביעה איכותית של המרכיבים העיקריים של השתן.
2. העריכו את הניתוח הביוכימי של שתן.
על התלמיד להיות מודע ל:כמה מצבים פתולוגיים המלווים בשינויים בפרמטרים הביוכימיים של שתן (פרוטאינוריה, המטוריה, גלוקוזוריה, קטונוריה, בילירובינוריה, פורפירינוריה); עקרונות תכנון מחקר מעבדה של שתן וניתוח התוצאות כדי להגיע למסקנה ראשונית לגבי שינויים ביוכימיים על סמך תוצאות בדיקת מעבדה.
1. מבנה הכליה, נפרון.
2. מנגנונים של היווצרות שתן.
משימות לאימון עצמי:
1. עיין במהלך ההיסטולוגיה. זכרו את מבנה הנפרון. שימו לב לצינורית הפרוקסימלית, הצינורית המפותלת הדיסטלית, צינור האיסוף, הגלומרולוס של כלי הדם, המנגנון ה-juxtaglomerular.
2. עיין במהלך הפיזיולוגיה הנורמלית. זכרו את מנגנון היווצרות השתן: סינון בגלומרולי, ספיגה חוזרת בצינוריות עם היווצרות שתן משני והפרשה.
3. ויסות הלחץ האוסמוטי ונפח הנוזל החוץ תאי קשור לוויסות, בעיקר, של תכולת יוני הנתרן והמים בנוזל החוץ תאי.
ציין את ההורמונים המעורבים ברגולציה זו. תאר את השפעתם על פי הסכימה: הגורם להפרשת ההורמונים; איבר מטרה (תאים); מנגנון פעולתם בתאים אלה; ההשפעה הסופית של פעולתם.
תבדוק את הידע שלך:
א וזופרסין(כולם נכונים חוץ מאחד):
א. מסונתז בנוירונים של ההיפותלמוס; ב. מופרש עם עלייה בלחץ האוסמוטי; ב. מגביר את קצב ספיגת המים מחדש מהשתן הראשוני באבוביות הכליה; ז מגביר ספיגה חוזרת באבובות הכליה של יוני נתרן; ה.מפחית לחץ אוסמוטי ה.שתן הופך מרוכז יותר.
ב' אלדוסטרון(כולם נכונים חוץ מאחד):
א. מסונתז בקליפת האדרנל; ב. מופרש כאשר ריכוז יוני הנתרן בדם יורד; ב. בצינוריות הכליה מגבירה את הספיגה מחדש של יוני נתרן; ד השתן הופך מרוכז יותר.
ה.המנגנון העיקרי לוויסות ההפרשה הוא מערכת הארנין-אנגיוטנסיבית של הכליות.
ב. גורם נטריאורטי(כולם נכונים חוץ מאחד):
א. מסונתז בבסיסי התאים של האטריום; ב. גירוי הפרשה - לחץ דם מוגבר; ב. משפר את יכולת הסינון של הגלומרולי; ד מגביר את היווצרות השתן; ה.השתן הופך פחות מרוכז.
4. שרטטו תרשים הממחיש את תפקידה של מערכת הרנין-אנגיוטנסיבית בוויסות הפרשת אלדוסטרון ווזופרסין.
5. הקביעות של איזון חומצה-בסיס של הנוזל החוץ תאי נשמרת על ידי מערכות החיץ של הדם; שינוי באוורור ריאתי וקצב הפרשת חומצות (H+) בכליות.
זכרו את מערכות החיץ של הדם (ביקרבונט בסיסי)!
תבדוק את הידע שלך:
מזון ממקור מן החי הינו חומצי באופיו (בעיקר בשל פוספטים, בניגוד למזון ממקור צמחי). כיצד ישתנה ה-pH של השתן באדם המשתמש בעיקר במזון ממקור בעלי חיים:
א. קרוב יותר ל-pH 7.0; בן כ-5.; ב. pH סביב 8.0.
6. ענו על השאלות:
א. כיצד להסביר את שיעור החמצן הגבוה הנצרך על ידי הכליות (10%);
ב. עוצמה גבוהה של גלוקונאוגנזה;
ב. תפקיד הכליות במטבוליזם של סידן.
7. אחת המשימות העיקריות של נפרונים היא לספוג מחדש חומרים שימושיים מהדם בכמות הנכונה ולהסיר תוצרי קצה מטבוליים מהדם.
תכין שולחן אינדיקטורים ביוכימיים של שתן:
עבודת אודיטוריום.
עבודת מעבדה:
בצע סדרה של תגובות איכותיות בדגימות שתן של חולים שונים. עשה מסקנה לגבי מצב התהליכים המטבוליים על סמך תוצאות הניתוח הביוכימי.
קביעת pH.
התקדמות העבודה: מורחים 1-2 טיפות שתן על אמצע נייר המחוון, ועל ידי שינוי הצבע של אחת הרצועות הצבעוניות, החופף לצבע רצועת הבקרה, ה-pH של השתן הנבדק הוא נחושה בדעתה. pH תקין 4.6 - 7.0
2. תגובה איכותית לחלבון. שתן תקין אינו מכיל חלבון (כמויות קורט אינן מזוהות על ידי תגובות רגילות). במצבים פתולוגיים מסוימים, חלבון עשוי להופיע בשתן - פרוטאינוריה.
התקדמות: ל-1-2 מ"ל שתן הוסף 3-4 טיפות של תמיסת 20% של חומצה סולפאסליצילית טרי שהוכנה. בנוכחות חלבון מופיע משקע לבן או עכירות.
3. תגובה איכותית לגלוקוז (תגובה של פהלינג).
התקדמות העבודה: הוסף 10 טיפות מגיב של Fehling ל-10 טיפות שתן. מחממים לרתיחה. בנוכחות גלוקוז, מופיע צבע אדום. השוו את התוצאות לנורמה. בדרך כלל, כמויות עקבות של גלוקוז בשתן אינן מזוהות על ידי תגובות איכותיות. בדרך כלל אין גלוקוז בשתן. במצבים פתולוגיים מסוימים, גלוקוז מופיע בשתן. גליקוזוריה.
ניתן לבצע את הקביעה באמצעות רצועת בדיקה (נייר חיווי) /
זיהוי של גופי קטון
התקדמות העבודה: מרחו טיפת שתן, טיפת תמיסת נתרן הידרוקסיד 10% וטיפה תמיסת 10% נתרן ניטרופרוסיד טרי שהוכנה על שקף זכוכית. מופיע צבע אדום. יוצקים 3 טיפות חומצה אצטית מרוכזת - מופיע צבע דובדבן.
בדרך כלל, גופי קטון נעדרים בשתן. במצבים פתולוגיים מסוימים, גופי קטון מופיעים בשתן - קטונוריה.
פתור בעיות בעצמך, ענה על שאלות:
1. הלחץ האוסמוטי של הנוזל החוץ תאי גדל. תאר, בצורה דיאגרמטית, את רצף האירועים שיוביל לירידתו.
2. כיצד ישתנה ייצור האלדוסטרון אם ייצור מוגזם של וזופרסין יוביל לירידה משמעותית בלחץ האוסמוטי.
3. התווה את השתלשלות האירועים (בצורת דיאגרמה) שמטרתה להחזיר הומאוסטזיס עם ירידה בריכוז הנתרן כלורי ברקמות.
4. למטופל יש סוכרת, המלווה בקטונמיה. כיצד תגיב מערכת חיץ הדם הראשית - ביקרבונט - לשינויים באיזון חומצה-בסיס? מה תפקידן של הכליות בהחלמה של KOS? האם ה-pH בשתן ישתנה בחולה זה.
5. ספורטאי, מתכונן לתחרות, עובר אימונים אינטנסיביים. כיצד לשנות את קצב הגלוקוניאוגנזה בכליות (תווכח על התשובה)? האם ניתן לשנות את ה-pH של שתן בספורטאי; להצדיק את התשובה)?
6. למטופל יש סימנים להפרעה מטבולית ברקמת העצם, המשפיעה גם על מצב השיניים. רמת הקלציטונין והורמון הפרתירואיד היא בתוך הנורמה הפיזיולוגית. החולה מקבל ויטמין D (כולקלציפרול) בכמויות הנדרשות. ערכו ניחוש לגבי הגורם האפשרי להפרעה המטבולית.
7. קחו בחשבון את הטופס הסטנדרטי "בדיקת שתן כללית" (מרפאה רב-תחומית של אקדמיה לרפואה של מדינת Tyumen) ולהיות מסוגלים להסביר את התפקיד הפיזיולוגי והערך האבחוני של המרכיבים הביוכימיים של השתן שנקבעו במעבדות ביוכימיות. זכור שהפרמטרים הביוכימיים של שתן תקינים.
שיעור 27. ביוכימיה של רוק.
משמעות הנושא:רקמות שונות משולבות בחלל הפה ומיקרואורגניזמים חיים. הם קשורים זה בזה וקביעות מסוימת. ובשמירה על ההומאוסטזיס של חלל הפה, והגוף בכללותו, התפקיד החשוב ביותר שייך לנוזל הפה ובאופן ספציפי, לרוק. חלל הפה, כחלק הראשוני של מערכת העיכול, הוא המקום של המגע הראשון של הגוף עם מזון, תרופות ושאר קסנוביוטיקה, מיקרואורגניזמים . היווצרות, מצב ותפקוד השיניים ורירית הפה נקבעים במידה רבה גם על ידי ההרכב הכימי של הרוק.
הרוק מבצע מספר פונקציות, הנקבעות על פי התכונות הפיזיקוכימיות וההרכב של הרוק. הידע על ההרכב הכימי של הרוק, תפקודים, קצב הרוק, הקשר של הרוק עם מחלות חלל הפה עוזר לזהות את התכונות של תהליכים פתולוגיים וחיפוש אחר אמצעים יעילים חדשים למניעת מחלות שיניים.
כמה פרמטרים ביוכימיים של רוק טהור מתואמים עם פרמטרים ביוכימיים של פלזמה בדם; לכן, ניתוח רוק הוא שיטה לא פולשנית נוחה המשמשת בשנים האחרונות לאבחון מחלות שיניים וסומאטיות.
מטרת השיעור:כדי ללמוד את התכונות הפיזיקליות-כימיות, המרכיבים המרכיבים את הרוק, שקובעים את הפונקציות הפיזיולוגיות העיקריות שלו. גורמים מובילים המובילים להתפתחות עששת, שקיעת אבנית.
על התלמיד לדעת:
1 . בלוטות המפרישות רוק.
2. מבנה הרוק (מבנה מיסלרי).
3. תפקוד מינרליזציה של הרוק וגורמים הגורמים ומשפיעים על תפקוד זה: רוויון יתר של הרוק; נפח ומהירות הישועה; pH.
4. תפקוד ההגנה של הרוק ומרכיבי המערכת הקובעים תפקוד זה.
5. מערכות חיץ רוק. ערכי ה-pH תקינים. גורמים להפרה של מצב חומצה-בסיס (מצב חומצה-בסיס) בחלל הפה. מנגנוני ויסות של CBS בחלל הפה.
6. הרכב המינרלים של הרוק ובהשוואה להרכב המינרלים של פלזמת הדם. ערך הרכיבים.
7. מאפיינים של המרכיבים האורגניים של הרוק, רכיבים ספציפיים לרוק, משמעותם.
8. תפקוד מערכת העיכול והגורמים הגורמים לו.
9. תפקודי רגולציה והפרשה.
10. גורמים מובילים המובילים להתפתחות עששת, שקיעת אבנית.
על התלמיד להיות מסוגל:
1. הבדיל בין המושגים של "רוק עצמו או רוק", "נוזל חניכיים", "נוזל פה".
2. להיות מסוגל להסביר את מידת השינוי בעמידות לעששת עם שינוי ב-pH של הרוק, את הסיבות לשינוי ב-pH של הרוק.
3. אסוף רוק מעורב לניתוח וניתוח ההרכב הכימי של הרוק.
על התלמיד להיות בקי ב:מידע על רעיונות מודרניים על רוק כמושא למחקר ביוכימי לא פולשני בפרקטיקה הקלינית.
מידע מהדיסציפלינות הבסיסיות הנחוצות ללימוד הנושא:
1. אנטומיה והיסטולוגיה של בלוטות הרוק; מנגנוני ריור וויסותיו.
משימות לאימון עצמי:
למד את חומר הנושא בהתאם לשאלות היעד ("התלמיד צריך לדעת") והשלם את המשימות הבאות בכתב:
1. רשום את הגורמים הקובעים את ויסות הרוק.
2. שרטט מיצל רוק.
3. ערכו טבלה: הרכב המינרלים של הרוק ופלסמת הדם בהשוואה.
למד את המשמעות של החומרים הרשומים. רשום חומרים אנאורגניים אחרים הכלולים ברוק.
4. ערכו טבלה: המרכיבים האורגניים העיקריים של הרוק וחשיבותם.
6. רשום את הגורמים המובילים לירידה ועלייה בהתנגדות
(בהתאמה) לעששת.
עבודה בכיתה
עבודת מעבדה:ניתוח איכותי של ההרכב הכימי של הרוק
שמירה על אחד הצדדים של הומאוסטזיס - איזון המים-אלקטרוליטים בגוף מתבצע בעזרת ויסות נוירואנדוקרינית. המרכז הווגטטיבי הגבוה ביותר של צמא נמצא בהיפותלמוס הוונטרומדיאלי. ויסות שחרור המים והאלקטרוליטים מתבצע בעיקר על ידי בקרה נוירוהומורלית של תפקוד הכליות. תפקיד מיוחד במערכת זו ממלאים שני מנגנונים נוירו-הורמונליים הקשורים זה לזה - הפרשת אלדוסטרון ו-ADH. הכיוון העיקרי של פעולתו הרגולטורית של אלדוסטרון הוא השפעתו המעכבת על כל מסלולי הפרשת הנתרן ומעל לכל, על האבובות של הכליות (אפקט אנטי-נטריאורמי). ADH שומר על מאזן הנוזלים על ידי עיכוב ישיר של הפרשת מים על ידי הכליות (פעולה אנטי-דיורטית). בין הפעילות של אלדוסטרון למנגנונים אנטי-דיאורטיים יש קשר מתמיד והדוק. אובדן הנוזלים ממריץ הפרשת אלדוסטרון דרך קולטני וולומוצפטורים, וכתוצאה מכך שימור נתרן ועלייה בריכוז ה-ADH. האיברים המשפיעים של שתי המערכות הם הכליות.
מידת איבוד המים והנתרן נקבעת על ידי מנגנוני הוויסות ההומורלי של חילוף החומרים של מים-מלח: ההורמון נוגד משתן יותרת המוח, וזופרסין והורמון יותרת הכליה אלדוסטרון, הפועלים על האיבר החשוב ביותר כדי לאשר את קביעות מאזן המים-מלח. בגוף, שהן הכליות. ADH מיוצר בגרעינים העל-אופטיים והפרה-חדריים של ההיפותלמוס. דרך מערכת השער של בלוטת יותרת המוח, פפטיד זה חודר לאונה האחורית של בלוטת יותרת המוח, מתרכז שם ומשתחרר לדם בהשפעת דחפים עצביים הנכנסים לבלוטת יותרת המוח. היעד של ADH הוא דופן האבובות הדיסטליות של הכליות, שם הוא מגביר את הייצור של היאלורונידאז, המפרקת חומצה היאלורונית, ובכך מגבירה את החדירות של דפנות כלי הדם. כתוצאה מכך, מים מהשתן הראשוני מתפזרים באופן פסיבי לתוך תאי הכליה עקב הגרדיאנט האוסמוטי בין הנוזל הבין-תאי ההיפרו-אוסמוטי של הגוף לבין השתן ההיפו-אוסמולרי. הכליות מעבירות כ-1000 ליטר דם דרך כלי הדם ביום. 180 ליטר שתן ראשוני מסוננים דרך הגלומרולי של הכליות, אך רק 1% מהנוזל המסונן על ידי הכליות הופך לשתן, 6/7 מהנוזל המרכיב את השתן הראשוני עוברים ספיגה חוזרת חובה יחד עם חומרים נוספים המומסים ב. זה באבוביות הפרוקסימליות. שאר מי השתן הראשוני נספגים מחדש בצינוריות הדיסטלית. בהם מתבצעת היווצרות שתן ראשוני מבחינת נפח והרכב.
בנוזל החוץ תאי, הלחץ האוסמוטי מווסת על ידי הכליות, שיכולות להפריש שתן בריכוזי נתרן כלורי הנעים בין עקבות ל-340 mmol/l. עם שחרור שתן דל בנתרן כלורי, הלחץ האוסמוטי יגדל עקב שימור מלח, ועם שחרור מהיר של מלח הוא יירד.
ריכוז השתן נשלט על ידי הורמונים: וזופרסין (הורמון אנטי-דיורטי), הגברת הספיגה ההפוכה של מים, מעלה את ריכוז המלח בשתן, אלדוסטרון ממריץ ספיגה הפוכה של נתרן. הייצור וההפרשה של הורמונים אלו תלויים בלחץ האוסמוטי ובריכוז הנתרן בנוזל החוץ תאי. עם ירידה בריכוז המלחים בפלזמה, ייצור האלדוסטרון עולה ושימור הנתרן עולה, עם עלייה, ייצור הוזופרסין עולה וייצור האלדוסטרון יורד. זה מגביר את ספיגת המים מחדש ואיבוד הנתרן, ועוזר להפחית את הלחץ האוסמוטי. בנוסף, עלייה בלחץ האוסמוטי גורמת לצמא, מה שמגביר את צריכת המים. איתותים להיווצרות וזופרסין ותחושת צמא מתחילים אוסמורצפטורים בהיפותלמוס.
ויסות נפח התא וריכוז היונים בתוך התאים הם תהליכים תלויי אנרגיה, כולל הובלה פעילה של נתרן ואשלגן דרך ממברנות התא. מקור האנרגיה למערכות הובלה אקטיביות, כמו כמעט בכל הוצאת אנרגיה בתאים, הוא חילופי ATP. האנזים המוביל, נתרן-אשלגן ATPase, מעניק לתאים את היכולת לשאוב נתרן ואשלגן. אנזים זה דורש מגנזיום, ובנוסף, נוכחות בו זמנית של נתרן ואשלגן נדרשת לפעילות מרבית. אחת ההשלכות של קיומם של ריכוזים שונים של אשלגן ויונים אחרים בצדדים מנוגדים של קרום התא היא יצירת הפרשי פוטנציאל חשמלי על פני הממברנה.
כדי להבטיח את פעולת משאבת הנתרן, נצרכת עד 1/3 מכלל האנרגיה הנאגרת על ידי תאי שריר השלד. עם היפוקסיה או התערבות של מעכבים כלשהם בחילוף החומרים, התא מתנפח. מנגנון הנפיחות הוא כניסת יוני נתרן וכלוריד לתא; זה מוביל לעלייה באוסמולריות התוך תאית, אשר בתורה מגדילה את תכולת המים כשהיא עוקבת אחר המומס. איבוד בו זמנית של אשלגן אינו שווה ערך לצריכת נתרן, ולכן התוצאה תהיה עלייה בתכולת המים.
הריכוז האוסמוטי היעיל (טוניקיות, אוסמולריות) של הנוזל החוץ-תאי משתנה כמעט במקביל לריכוז הנתרן שבו, שיחד עם האניונים שלו מספק לפחות 90% מהפעילות האוסמטית שלו. תנודות (אפילו בתנאים פתולוגיים) של אשלגן וסידן אינן עולות על כמה מילי-שוויון לליטר ואינן משפיעות באופן משמעותי על הלחץ האוסמוטי.
היפואלקטרוליטמיה (היפואוסמיה, היפואוסמולריות, היפוטוניות) של הנוזל החוץ-תאי היא ירידה בריכוז האוסמוטי מתחת ל-300 מוסם לליטר. זה מתאים לירידה בריכוז הנתרן מתחת ל-135 mmol/l. היפר-אלקטרוליטמיה (היפר-מוסמולריות, היפרטוניות) היא עודף הריכוז האוסמוטי של 330 מוסם לליטר וריכוז הנתרן של 155 ממול לליטר.
תנודות גדולות בנפחי הנוזלים במגזרי הגוף נובעות מתהליכים ביולוגיים מורכבים המצייתים לחוקים פיסיקליים וכימיים. במקרה זה יש חשיבות רבה לעקרון הנייטרליות החשמלית, המורכב מכך שסכום המטענים החיוביים בכל מרחבי המים שווה לסכום המטענים השליליים. שינויים המתרחשים ללא הרף בריכוז האלקטרוליטים במדיה מימית מלווים בשינוי בפוטנציאלים חשמליים עם התאוששות לאחר מכן. תחת שיווי משקל דינמי, נוצרים ריכוזים יציבים של קטיונים ואניונים משני צידי הממברנות הביולוגיות. עם זאת, יש לציין כי אלקטרוליטים אינם הרכיבים הפעילים האוסמוטיים היחידים של המדיום הנוזלי של הגוף שמגיעים עם האוכל. חמצון של פחמימות ושומנים מוביל בדרך כלל ליצירת פחמן דו חמצני ומים, שיכולים פשוט להיות מופרשים על ידי הריאות. כאשר חומצות אמינו מתחמצנות נוצרות אמוניה ואוריאה. ההמרה של אמוניה לאוריאה מספקת לגוף האדם את אחד ממנגנוני ניקוי הרעלים, אך יחד עם זאת, תרכובות נדיפות, שעלולות להסיר על ידי הריאות, הופכות לבלתי נדיפות, שכבר אמורות להיות מופרשות על ידי הכליות.
חילופי מים ואלקטרוליטים, חומרים מזינים, חמצן ופחמן דו חמצני ותוצרים סופיים אחרים של חילוף החומרים נובע בעיקר מפיזור. מים נימיים מחליפים מים עם רקמה אינטרסטיציאלית מספר פעמים בשנייה. בשל מסיסות השומנים, חמצן ופחמן דו חמצני מתפזרים בחופשיות דרך כל הממברנות הנימים; יחד עם זאת, נחשבים מים ואלקטרוליטים לעבור דרך הנקבוביות הקטנות ביותר של קרום האנדותל.
7. עקרונות סיווג וסוגים עיקריים של הפרעות בחילוף החומרים במים.
יש לציין כי אין סיווג אחד מקובל של הפרעות באיזון המים והאלקטרוליטים. כל סוגי ההפרעות, בהתאם לשינוי בנפח המים, מחולקים בדרך כלל: עם עלייה בנפח הנוזל החוץ תאי - מאזן המים חיובי (היפר הידרציה ובצקת); עם ירידה בנפח הנוזל החוץ תאי - מאזן מים שלילי (התייבשות). המבורגר וחב'. (1952) הציע לחלק כל אחת מהצורות הללו לחוץ-תאי. העודף והירידה בכמות המים הכוללת נחשבים תמיד בקשר לריכוז הנתרן בנוזל החוץ-תאי (האוסמולריות שלו). בהתאם לשינוי בריכוז האוסמוטי, היפר- והתייבשות מתחלקים לשלושה סוגים: איזוסמולרי, היפואוסמולרי והיפרו-אוסמולרי.
הצטברות יתר של מים בגוף (היפרhydration, hyperhydria).
היפר הידרציה איזוטוניתמייצג עלייה בנפח הנוזל החוץ תאי מבלי להפריע ללחץ האוסמוטי. במקרה זה, חלוקה מחדש של הנוזל בין המגזר התוך-תאי אינו מתרחש. העלייה בנפח המים הכולל בגוף נובעת מהנוזל החוץ תאי. מצב כזה עשוי להיות תוצאה של אי ספיקת לב, hypoproteinemia בתסמונת נפרוטית, כאשר נפח הדם במחזור נשאר קבוע עקב תנועת החלק הנוזלי לתוך המקטע הבין-סטיציאלי (מופיעה בצקת מוחשית של הגפיים, בצקת ריאות עלולה להתפתח). האחרון יכול להיות סיבוך חמור הקשור במתן נוזל פרנטרלי למטרות טיפוליות, עירוי של כמויות גדולות של מי מלח או תמיסת רינגר בניסוי או בחולים בתקופה שלאחר הניתוח.
הידרציה היפואסמולרית, או הרעלת מים, נגרמת מהצטברות עודפת של מים ללא אצירת אלקטרוליטים נאותה, הפרשת נוזלים הפרעה עקב אי ספיקת כליות או הפרשה לא מספקת של הורמון אנטי-דיורטי. בניסוי, ניתן לשחזר הפרה זו על ידי דיאליזה פריטונאלית של תמיסה היפו-אוסמוטית. הרעלת מים בבעלי חיים גם מתפתחת בקלות כאשר עמוסים במים לאחר החדרת ADH או הסרת בלוטות יותרת הכליה. בבעלי חיים בריאים, הרעלת מים התרחשה 4-6 שעות לאחר בליעת מים במינון של 50 מ"ל/ק"ג כל 30 דקות. הקאות, רעד, עוויתות קלוניות וטוניות מתרחשות. ריכוז האלקטרוליטים, החלבונים וההמוגלובין בדם יורד בחדות, נפח הפלזמה גדל, תגובת הדם אינה משתנה. עירוי מתמשך יכול להוביל להתפתחות של תרדמת ומוות של בעלי חיים.
עם הרעלת מים, הריכוז האוסמוטי של הנוזל החוץ תאי יורד עקב דילולו בעודף מים, מתרחשת היפונתרמיה. השיפוע האוסמוטי בין ה"אינטרסטיטיום" לתאים גורם לתנועה של חלק מהמים הבין-תאיים לתוך התאים ולהתנפחותם. נפח המים הסלולרי יכול לגדול ב-15%.
בתרגול קליני, הרעלת מים מתרחשת כאשר צריכת המים עולה על יכולת הכליות להפריש אותם. לאחר הכנסת 5 ליטר מים או יותר ליום למטופל, מתרחשים כאבי ראש, אדישות, בחילות והתכווצויות בשוקיים. הרעלת מים עלולה להתרחש עם צריכה מופרזת של מים, כאשר יש ייצור מוגבר של ADH ואוליגוריה. לאחר פציעות, במהלך פעולות כירורגיות גדולות, איבוד דם, החדרת חומרי הרדמה, במיוחד מורפיום, אוליגוריה נמשכת בדרך כלל לפחות 1-2 ימים. הרעלת מים עלולה להתרחש כתוצאה מעירוי תוך ורידי של כמויות גדולות של תמיסת גלוקוז איזוטונית, הנצרכת במהירות על ידי התאים, וריכוז הנוזל המוזרק יורד. זה גם מסוכן להחדיר כמויות גדולות של מים עם תפקוד כליות מוגבל, המתרחש עם הלם, מחלות כליה עם אנוריה ואוליגוריה, טיפול בסוכרת אינסיפידוס עם תרופות ADH. הסכנה להרעלת מים נובעת מהחדרת יתר של מים ללא מלחים במהלך הטיפול ברעילות, עקב שלשולים אצל תינוקות. השקיה מוגזמת מתרחשת לפעמים עם חוקנים שחוזרים על עצמם לעתים קרובות.
השפעות טיפוליות במצבים של היפרהידריה היפו-אוסמולרית צריכות להיות מכוונות לסילוק עודפי מים ושיקום הריכוז האוסמוטי של הנוזל החוץ-תאי. אם העודף היה קשור במתן מים גדול מדי לחולה עם סימפטומים של אנוריה, השימוש בכליה מלאכותית נותן אפקט טיפולי מהיר. החזרת הרמה התקינה של הלחץ האוסמוטי על ידי החדרת מלח מותרת רק עם ירידה בכמות המלח הכוללת בגוף ועם סימנים ברורים של הרעלת מים.
היפרזומלית יתרמתבטא בעלייה בנפח הנוזל בחלל החוץ תאי עם עליה בו זמנית בלחץ האוסמוטי עקב היפרנטרמיה. מנגנון התפתחות ההפרעות הוא כדלקמן: אצירת נתרן אינה מלווה באצירת מים בנפח נאות, הנוזל החוץ-תאי מתברר כייפרטוני ומים מהתאים עוברים לחללים החוץ-תאיים עד לרגע שיווי המשקל האוסמוטי. הגורמים להפרה מגוונים: תסמונת קושינג או קוהן, שתיית מי ים, פגיעה מוחית טראומטית. אם המצב של היפר-הידרציה היפר-אוסמולרית נמשך זמן רב, עלול להתרחש מוות תאי של מערכת העצבים המרכזית.
התייבשות של תאים בתנאי ניסוי מתרחשת עם החדרת תמיסות אלקטרוליטים היפרטוניות בנפחים העולים על האפשרות של הפרשה מהירה מספיק על ידי הכליות. בבני אדם, הפרעה דומה מתרחשת כאשר נאלצים לשתות מי ים. ישנה תנועה של מים מהתאים לחלל החוץ תאי, המורגשת כתחושת צמא כבדה. במקרים מסוימים, היפרהידריה היפראוסמולרית מלווה את התפתחות הבצקת.
ירידה בנפח הכולל של המים (התייבשות, היפוהידריה, התייבשות, אקסיקוזיס) מתרחשת גם עם ירידה או עלייה בריכוז האוסמוטי של הנוזל החוץ תאי. הסכנה להתייבשות היא האיום של קרישי דם. תסמינים חמורים של התייבשות מתרחשים לאחר אובדן של כשליש מהמים החוץ-תאיים.
התייבשות היפואסמולריתמתפתח באותם מקרים כאשר הגוף מאבד הרבה נוזלים המכילים אלקטרוליטים, ופיצוי על האובדן מתרחש עם נפח קטן יותר של מים ללא החדרת מלח. מצב זה מתרחש עם הקאות חוזרות, שלשולים, הזעה מוגברת, היפואלדוסטרוניזם, פוליאוריה (סוכרת אינסיפידוס וסוכרת), אם אובדן המים (תמיסות היפוטוניות) מתחדש באופן חלקי על ידי שתייה ללא מלח. מהחלל החוץ-תאי ההיפואוסמוטי, חלק מהנוזל שועט לתוך התאים. לפיכך, אקססיקוזיס, המתפתח כתוצאה ממחסור במלח, מלווה בבצקת תוך תאית. אין תחושת צמא. איבוד המים בדם מלווה בעלייה בהמטוקריט, עליה בריכוז ההמוגלובין והחלבונים. דלדול הדם עם מים והירידה הנלווית בנפח הפלזמה והעלייה בצמיגות משבשים באופן משמעותי את זרימת הדם ולעיתים גורם לקריסה ומוות. ירידה בנפח הדקות מובילה גם לאי ספיקת כליות. נפח הסינון יורד בחדות ומתפתחת אוליגוריה. השתן כמעט חסר נתרן כלורי, אשר מקל על ידי הפרשה מוגברת של אלדוסטרון עקב עירור של קולטנים בתפזורת. תכולת החנקן השיורית בדם עולה. ייתכנו סימנים חיצוניים של התייבשות - ירידה בטורגור וקמטים של העור. לעתים קרובות יש כאבי ראש, חוסר תיאבון. בילדים עם התייבשות, אפתיה, עייפות וחולשת שרירים מופיעים במהירות.
מומלץ להחליף את המחסור במים ובאלקטרוליטים במהלך הידרציה היפואוסמולרית על ידי החדרת נוזל איזו-אוסמוטי או היפואוסמוטי המכיל אלקטרוליטים שונים. אם צריכת מים מספקת דרך הפה אינה אפשרית, יש לפצות את האובדן הבלתי נמנע של מים דרך העור, הריאות והכליות על ידי עירוי תוך ורידי של תמיסת נתרן כלורי 0.9%. עם מחסור שכבר נוצר, הנפח המוזרק גדל, לא יעלה על 3 ליטר ליום. יש לתת מי מלח היפרטוני רק במקרים חריגים כאשר ישנן השפעות שליליות של ירידה בריכוז האלקטרוליטים בדם, אם הכליות אינן שומרות נתרן והרבה אובד בדרכים אחרות, אחרת מתן עודף נתרן עלול להגביר את ההתייבשות . כדי למנוע חמצת היפרכלורמית עם ירידה בתפקוד ההפרשה של הכליות, זה רציונלי להכניס מלח חומצת חלב במקום נתרן כלורי.
התייבשות היפרוסמולריתמתפתח כתוצאה מאיבוד מים העולה על צריכתו והיווצרות אנדוגנית ללא איבוד נתרן. איבוד מים בצורה זו מתרחש עם אובדן קטן של אלקטרוליטים. זה יכול להתרחש עם הזעה מוגברת, היפרונטילציה, שלשולים, פוליאוריה, אם הנוזל האבוד אינו יפוצה על ידי שתייה. איבוד גדול של מים בשתן מתרחש עם מה שנקרא משתן אוסמוטי (או דילול), כאשר הרבה גלוקוז, אוריאה או חומרים חנקיים אחרים מופרשים דרך הכליות, אשר מעלים את ריכוז השתן הראשוני ומעכבים את ספיגת המים מחדש. איבוד המים במקרים כאלה עולה על אובדן הנתרן. מתן מים מוגבל בחולים עם הפרעות בליעה וכן בדיכוי צמא במקרים של מחלות מוח, בתרדמת, בקשישים, בפגים, תינוקות עם נזק מוחי ועוד. לפעמים יש אקסיקוזיס היפראוסמולרי עקב צריכה מועטה של חלב ("חום מצמא"). התייבשות היפר-אוסמולרית מתרחשת הרבה יותר בקלות אצל תינוקות מאשר אצל מבוגרים. בינקות, כמויות גדולות של מים, כמעט ללא אלקטרוליטים, יכולות ללכת לאיבוד דרך הריאות בחום, חמצת קלה ומקרים אחרים של היפרונטילציה. אצל תינוקות יכולה להתרחש חוסר התאמה בין מאזן המים והאלקטרוליטים גם כתוצאה מיכולת ריכוז לא מפותחת של הכליות. שימור אלקטרוליטים מתרחש הרבה יותר בקלות בגוף הילד, במיוחד עם מנת יתר של תמיסה היפרטונית או איזוטונית. אצל תינוקות, הפרשת המים המינימלית החובה (דרך הכליות, הריאות והעור) ליחידת שטח היא בערך פי שניים מזו של מבוגרים.
הדומיננטיות של איבוד מים על פני שחרור אלקטרוליטים מובילה לעלייה בריכוז האוסמוטי של הנוזל החוץ-תאי ולתנועת המים מהתאים לחלל החוץ-תאי. לפיכך, קרישת הדם מאטה. ירידה בנפח החלל החוץ תאי מעוררת הפרשת אלדוסטרון. זה שומר על היפראוסמולריות של הסביבה הפנימית ושיקום נפח הנוזלים עקב ייצור מוגבר של ADH, המגביל את איבוד המים דרך הכליות. ההיפראוסמולריות של הנוזל החוץ-תאי גם מפחיתה את הפרשת המים בדרכים חוץ-כליות. ההשפעה השלילית של היפראוסמולריות קשורה להתייבשות תאים, הגורמת לתחושת צמא מייסרת, פירוק חלבון מוגבר וחום. אובדן תאי עצב מוביל להפרעות נפשיות (עננות תודעה), הפרעות נשימה. התייבשות מהסוג ההיפראוסמולרי מלווה גם בירידה במשקל הגוף, עור יבש וריריות, אוליגוריה, סימני קרישת דם ועלייה בריכוז האוסמוטי של הדם. עיכוב מנגנון הצמא והתפתחות היפר-אוסמולריות חוץ-תאית מתונה בניסוי הושג על ידי הזרקה לגרעינים העל-אופטיים של ההיפותלמוס בחתולים ולגרעינים הונטרומדיים בחולדות. שיקום מחסור במים ואיזוטוניקיות של נוזל גוף האדם מושג בעיקר על ידי הכנסת תמיסת גלוקוז היפוטונית המכילה אלקטרוליטים בסיסיים.
התייבשות איזוטוניתניתן להבחין בהפרשה מוגברת באופן חריג של נתרן, לרוב עם הפרשת בלוטות מערכת העיכול (הפרשות איזוסמולריות, שנפחן היומי הוא עד 65% מנפח הנוזל החוץ-תאי כולו). אובדן הנוזלים האיזוטוניים הללו אינו מוביל לשינוי בנפח התוך תאי (כל ההפסדים נובעים מנפח חוץ תאי). הסיבות להן הן הקאות חוזרות, שלשולים, אובדן דרך הפיסטולה, היווצרות טרנסודאטים גדולים (מיימת, תפליט פלאורלי), אובדן דם ופלסמה במהלך כוויות, דלקת הצפק, דלקת הלבלב.
היצורים החיים הראשונים הופיעו במים לפני כ-3 מיליארד שנים, ועד היום המים הם הממס הביולוגי העיקרי.
מים הם תווך נוזלי, המהווה את המרכיב העיקרי של אורגניזם חי, המספק את התהליכים הפיזיקליים והכימיים החיוניים שלו: לחץ אוסמוטי, ערך pH, הרכב מינרלים. מים מהווים בממוצע 65% ממשקל הגוף הכולל של חיה בוגרת ויותר מ-70% מהילוד. יותר ממחצית מהמים הללו נמצאים בתוך תאי הגוף. בהתחשב במשקל המולקולרי הקטן מאוד של מים, מחושב שכ-99% מכלל המולקולות בתא הן מולקולות מים (Bohinski R., 1987).
קיבולת החום הגבוהה של המים (1 קלורית נדרש לחימום 1 גרם מים ב-1°C) מאפשרת לגוף לספוג כמות משמעותית של חום ללא עלייה משמעותית בטמפרטורת הליבה. בשל החום הגבוה של אידוי המים (540 קלוריות לגרם), הגוף מפזר חלק מאנרגיית החום, ונמנע מהתחממות יתר.
מולקולות מים מאופיינות בקיטוב חזק. במולקולת מים, כל אטום מימן יוצר זוג אלקטרונים עם אטום החמצן המרכזי. לכן, למולקולת המים יש שני דיפולים קבועים, שכן צפיפות האלקטרונים הגבוהה ליד חמצן מעניקה לה מטען שלילי, בעוד שכל אטום מימן מאופיין בצפיפות אלקטרונים מופחתת ונושא מטען חיובי חלקי. כתוצאה מכך נוצרים קשרים אלקטרוסטטיים בין אטום החמצן של מולקולת מים אחת למימן של מולקולה אחרת, הנקראים קשרי מימן. מבנה זה של מים מסביר את חום האידוי הגבוה ונקודת הרתיחה שלהם.
קשרי מימן חלשים יחסית. אנרגיית הדיסוציאציה שלהם (אנרגיית שבירת הקשר) במים נוזליים היא 23 קילו ג'ל/מול, לעומת 470 קילו ג'יי לקשר קוולנטי O-H במולקולת מים. משך החיים של קשר מימן הוא בין 1 ל-20 פיקושניות (1 פיקושניה = 1(G 12 s). עם זאת, קשרי מימן אינם ייחודיים למים. הם יכולים להתרחש גם בין אטום מימן לחנקן במבנים אחרים.
במצב של קרח, כל מולקולת מים יוצרת לכל היותר ארבעה קשרי מימן, היוצרים סריג גביש. לעומת זאת, במים נוזליים בטמפרטורת החדר, לכל מולקולת מים יש קשרי מימן עם ממוצע של 3-4 מולקולות מים אחרות. מבנה גבישי זה של קרח הופך אותו לפחות צפוף ממים נוזליים. לכן, קרח צף על פני המים הנוזליים, ומגן עליהם מפני הקפאה.
לפיכך, קשרי מימן בין מולקולות מים מספקים את כוחות הקישור השומרים על מים בצורה נוזלית בטמפרטורת החדר והופכים את המולקולות לגבישי קרח. שימו לב שבנוסף לקשרי מימן, הביו-מולקולות מאופיינות בסוגים אחרים של קשרים לא קוולנטיים: כוחות יוניים, הידרופוביים וכוחות ואן דר ואלס, שהם בנפרד חלשים, אך יחד משפיעים חזק על מבני החלבונים, חומצות הגרעין. , פוליסכרידים וממברנות תאים.
למולקולות מים ולתוצרי היינון שלהן (H+ ו-OH) יש השפעה בולטת על המבנים והתכונות של מרכיבי התא, כולל חומצות גרעין, חלבונים ושומנים. בנוסף לייצוב המבנה של חלבונים וחומצות גרעין, קשרי מימן מעורבים בביטוי הביוכימי של גנים.
כבסיס לסביבה הפנימית של תאים ורקמות, המים קובעים את פעילותם הכימית, בהיותם ממס ייחודי לחומרים שונים. מים מגבירים את היציבות של מערכות קולואידיות, משתתפים בתגובות רבות של הידרוליזה והידרוגנציה בתהליכי חמצון. מים נכנסים לגוף עם מזון ומי שתייה.
תגובות מטבוליות רבות ברקמות מובילות להיווצרות מים, הנקראים אנדוגניים (8-12% מכלל נוזל הגוף). מקורות המים האנדוגניים של הגוף הם בעיקר שומנים, פחמימות, חלבונים. אז החמצון של 1 גרם של שומנים, פחמימות וחלבונים מוביל להיווצרות של 1.07; 0.55 ו-0.41 גרם מים, בהתאמה. לכן, בעלי חיים במדבר יכולים להסתדר ללא מים במשך זמן מה (גמלים אפילו זמן רב למדי). הכלב מת ללא שתיית מים לאחר 10 ימים, וללא אוכל – לאחר מספר חודשים. אובדן של 15-20% מהמים על ידי הגוף מוביל למוות של בעל החיים.
הצמיגות הנמוכה של המים קובעת את הפיזור המחודש של הנוזלים בתוך האיברים והרקמות של הגוף. מים נכנסים למערכת העיכול, ואז כמעט כל המים האלה נספגים בחזרה לדם.
הובלת מים דרך ממברנות התא מתבצעת במהירות: 30-60 דקות לאחר צריכת המים, החיה נכנסת לשיווי משקל אוסמוטי חדש בין הנוזל החוץ-תאי והתוך-תאי של הרקמות. לנפח הנוזל החוץ-תאי יש השפעה רבה על לחץ הדם; עלייה או ירידה בנפח הנוזל החוץ תאי מובילה להפרעות במחזור הדם.
עלייה בכמות המים ברקמות (היפרהידריה) מתרחשת עם מאזן מים חיובי (עודף מים במקרה של הפרה של ויסות חילוף החומרים של מים-מלח). היפרהידריה מובילה להצטברות נוזלים ברקמות (בצקת). התייבשות הגוף מציינת עם מחסור במי שתייה או עם איבוד נוזלים עודף (שלשולים, דימום, הזעה מוגברת, היפרונטילציה של הריאות). איבוד המים על ידי בעלי חיים מתרחש עקב פני הגוף, מערכת העיכול, נשימה, דרכי השתן, חלב בחיות מיניקות.
חילופי המים בין הדם לרקמות מתרחשים עקב ההבדל בלחץ ההידרוסטטי במחזור הדם העורקי והורידי, וכן בשל ההבדל בלחץ האונקוטי בדם וברקמות. Vasopressin, הורמון מבלוטת יותרת המוח האחורית, שומר על מים בגוף על ידי ספיגתם מחדש באבובות הכליה. אלדוסטרון, הורמון של קליפת יותרת הכליה, מבטיח את שימור הנתרן ברקמות, ומים נאגרים איתו. הצורך של בעל חיים למים הוא בממוצע 35-40 גרם לק"ג משקל גוף ליום.
שימו לב שהכימיקלים בגוף החי הם בצורה מיוננת, בצורה של יונים. יונים, בהתאם לסימן המטען, מתייחסים לאניונים (יון בעל מטען שלילי) או לקטיונים (יון בעל מטען חיובי). יסודות המתנתקים במים ליצירת אניונים וקטיונים מסווגים כאלקטרוליטים. מלחי מתכת אלקלית (NaCl, KC1, NaHC0 3), מלחים של חומצות אורגניות (נתרן לקטט, למשל) מתפרקים לחלוטין כשהם מומסים במים והם אלקטרוליטים. מסיסים בקלות במים, סוכרים ואלכוהול אינם מתפרקים במים ואינם נושאים מטען, ולכן הם נחשבים כלא-אלקטרוליטים. הסכום של אניונים וקטיונים ברקמות הגוף הוא בדרך כלל זהה.
יונים של חומרים מתנתקים, בעלי מטען, מכוונים סביב דיפולי מים. דיפולי המים מקיפים את הקטיונים במטענים השליליים שלהם, בעוד שהאניונים מוקפים במטענים החיוביים של המים. במקרה זה, מתרחשת התופעה של הידרציה אלקטרוסטטית. עקב הידרציה, חלק זה של המים ברקמות נמצא במצב קשור. חלק אחר של המים קשור לאברונים תאיים שונים, המרכיבים את מה שנקרא המים הבלתי ניידים.
רקמות הגוף כוללות 20 חובה מכל היסודות הכימיים הטבעיים. פחמן, חמצן, מימן, חנקן, גופרית הם מרכיבים הכרחיים של ביומולקולות, שהחמצן שולט בהן לפי משקל.
יסודות כימיים בגוף יוצרים מלחים (מינרלים) ומהווים חלק ממולקולות פעילות ביולוגית. לביומולקולות משקל מולקולרי נמוך (30-1500) או שהן מקרומולקולות (חלבונים, חומצות גרעין, גליקוגן) עם משקל מולקולרי של מיליוני יחידות. יסודות כימיים בודדים (Na, K, Ca, S, P, C1) מהווים כ-10 - 2% או יותר ברקמות (מאקרו יסודות), בעוד שאחרים (Fe, Co, Cu, Zn, J, Se, Ni, Mo) , למשל, קיימים בכמויות קטנות בהרבה - 10 "3 -10 ~ 6% (יסודות קורט). בגוף של בעל חיים, המינרלים מהווים 1-3% ממשקל הגוף הכולל והם מופצים בצורה מאוד לא אחידה. באיברים מסוימים, התוכן של יסודות קורט יכול להיות משמעותי, למשל, יוד בבלוטת התריס.
לאחר ספיגה של מינרלים במידה רבה יותר במעי הדק, הם נכנסים לכבד, שם חלקם מופקדים, בעוד שאחרים מופצים לאיברים ולרקמות שונות בגוף. מינרלים מופרשים מהגוף בעיקר בהרכב השתן והצואה.
חילופי יונים בין תאים לנוזל בין תאי מתרחש על בסיס הובלה פסיבית ואקטיבית כאחד דרך ממברנות חדירות למחצה. הלחץ האוסמוטי שנוצר גורם לטורגור תאים, שמירה על גמישות הרקמות וצורת האיברים. הובלה פעילה של יונים או תנועתם לסביבה בעלת ריכוז נמוך יותר (נגד השיפוע האוסמוטי) דורשת הוצאת אנרגיה של מולקולות ATP. הובלת יונים פעילה אופיינית ליוני Na + , Ca 2 ~ ומלווה בעלייה בתהליכי חמצון היוצרים ATP.
תפקידם של המינרלים הוא לשמור על לחץ אוסמוטי מסוים של פלזמה בדם, איזון חומצה-בסיס, חדירות של ממברנות שונות, ויסות פעילות האנזים, שימור מבנים ביו-מולקולריים, לרבות חלבונים וחומצות גרעין, בשמירה על הפונקציות המוטוריות וההפרשות של מערכת עיכול. לכן, עבור הפרות רבות של הפונקציות של מערכת העיכול של בעל חיים, הרכבים שונים של מלחים מינרליים מומלצים כסוכנים טיפוליים.
חשובים גם הכמות המוחלטת וגם היחס הנכון ברקמות בין יסודות כימיים מסוימים. בפרט, היחס האופטימלי ברקמות של Na:K:Cl הוא בדרך כלל 100:1:1.5. תכונה בולטת היא ה"אסימטריה" בחלוקת יוני המלח בין התא לבין הסביבה החוץ-תאית של רקמות הגוף.