Обмен минеральных веществ

Водный обмен

ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН

Вода в среднем составляет до 50-60% массы тела (40-45 л). Физико-химические свойства воды (полярность ее молекул и способность образовывать водородные связи) определяют ее исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности. Большинство внутриклеточных химических реакций осуществляется в водной среде. Общее количество водородных связей воды зависит от температуры: при 0º их разрушается 15%, при 40º - половина, при испарении – 100%. Этим объясняется высокая удельная теплоемкость воды. Большое поглощение тепла при испарении делает высокопродуктивным этот механизм теплоотдачи. Вода уменьшает трение соприкасающихся поверхностей в организме человека.

Как растворитель, вода участвует в осмотических процессах. В нашем организме осмос – это односторонняя диффузия молекул воды в растворы. Вода проникает в клетку с помощью осмотического давления и поддерживает водно-солевой баланс. При увеличении концентрации раствора величина осмотического давления возрастает. Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими (изоосмотическими). Осмотическое давление жидкостей организма человека равно давлению 0,86% раствора хлорида натрия. Растворы большей концентрации – гипертонические, меньшей – гипотонические. Направление диффузии воды (в клетку или из клетки) определяется величиной осмотического давления в межклеточной жидкости. Если какие-либо клетки (например, эритроциты) поместить в гипертонический раствор, они сморщиваются из-за убыли воды в их клетках. В гипотоническом растворе, наоборот, эритроциты разбухают и их клеточные оболочки могут лопнуть, не выдерживая притока воды в клетки.

Различают воду внутриклеточную (72%) и внеклеточную (28%). Внеклеточная вода размещена в сосудистом русле, входит в состав межклеточной жидкости и др. Вода поступает в организм с пищей, питьем, а также образуется в процессе обмена веществ (350 мл/сутки в состоянии покоя). Суточная потребность в воде составляет 20-45 мл/кг массы тела. При избытке в организме воды возникает водное отравление, при недостатке воды нарушается обмен веществ. Потеря 10% воды приводит к дегидратации (обезвоживанию), при потере 20% воды наступает смерть. При недостатке воды в организме жидкость перемещается из клеток в межклеточное пространство и сосуды. При этом изменяются осмотические свойства клеток.

Минеральные вещества поступают в организм вместе с водой. Они являются необходимой составляющей внутренней среды организма. Их количество должно равняться примерно 4% сухой массы пищи. Большая их часть содержится в организме виде солей, чаще в виде ионов - электролитов. Микроэлементами называют 15 веществ, необходимых организму и содержащихся в пище в чрезвычайно малых количествах (железо, йод, фтор и др.)

Электролиты участвуют в ферментативных реакциях. Так, ионы магния активируют ферменты, связанные с переносом и освобождением энергии. Электролиты принимают участие в регуляции кислотно-основного состояния (способности клетки поддерживать слабощелочную реакцию цитоплазмы на постоянном уровне). Натрий (вместе с хлором) обеспечивает постоянство осмотического давления внеклеточной жидкости. Он создает мембранный потенциал. Депо натрия является костная ткань. При дефиците натрия возникают: задержка роста, апатия, нарушения мышечных сокращений. Калий поддерживает осмотическое давление внутриклеточной жидкости, стимулирует образование ацетилхолина, синтез и отложение гликогена. Дефицит ионов калия тормозит анаболические процессы. Возникает слабость, сонливость, снижение рефлексов.

Кальций и фосфор нужны для построения костной ткани. Кости содержат более 90% этих элементов. Содержание кальция в крови – важная константа гомеостаза: даже небольшие сдвиги уровня этого иона приводят к тяжелым последствиям. Снижение уровня кальция в крови (гипокальциемия) вызывает судороги, возможна смерть вследствие остановки дыхания. Гиперкальциемия сопровождается снижением возбудимости нервной и мышечной ткани, возникают парезы, параличи, в почках образуются камни. Фосфор широко участвует в обмене веществ: он входит в состав макроэргических соединений (например, АТФ). Недостаток фосфора вызывает деминерализацию костей.

Железо содержится в организме в виде комплексных солей. Оно входит в состав дыхательных белков - гемоглобина, миоглобина и ферментов, ответственных за окислительно-восстановительные процессы. Недостаточное поступление в организм железа нарушает синтез гемоглобина и приводит к железодефицитной анемии (малокровию). Суточная потребность взрослого человека в железе составляет 10-30 мкг.

Содержание в организме йода невелико, но значение его огромно. Йод входит в состав гормонов щитовидной железы, влияющих на рост и развитие организма. При дефиците йода увеличивается щитовидная железа (эндемический зоб).

Медь, марганец, молибден, цинк являются компонентами ферментных систем.

Регуляция водно-солевого баланса в организме осуществляется почками, потовыми железами и легкими под влиянием гипоталамуса, гипофиза, вегетативной нервной системы.

Дата добавления: 2014-11-07