Водно-минеральный обмен в организме

Вода входит в состав клеток, межклеточного вещества, тканевой жидкости и лимфы. Она составляет 65-70% массы тела человека (у детей больше), а плазма крови и лимфа содержат свыше 90% воды.

Значение воды в организме:

· определяет физические свойства клетки (объем, массу, тургор);

· универсальный растворитель;

· основной компонент внутренней среды, место протекания большинства биохимических реакций в клетке;

· участник реакций гидролиза, АТФ + H₂O = АДФ + H₃PO₄ < 40кДж;

· участвует в транспорте веществ: поглощение питательных веществ, их передвижение и выведение конечных продуктов обмена происходит в виде водных растворов;

· обеспечивает терморегуляцию, обеспечивая одинаковую температуру во всех частях тела организма.

Связанная вода образует сольватные (водные) оболочки вокруг белков, благодаря чему белки не слипаются друг с другом. Гидрофобно-гидрофильные взаимодействия между разными частями белковой молекулы обеспечивают образование ее четвертичной структуры.

Суточная потребность человека в воде меняется в зависимости от условий внешней среды и в среднем составляет 2-2, 5 л.

Вода поступает в организм при питье (около 1 л), с пищей (около 1 л) и небольшое количество (300-350 мл) ее образуется в результате окисления органических веществ.

Вода всасывается в кишечнике (тонком и толстом), и небольшое количество ее может всасываться в ротовой полости и желудке.

Из организма вода выводится с мочой (1, 2-1, 5 л), с потом (500-700 мл), с выдыхаемым воздухом (350-800 мл), с калом (100-150 мл).

Минеральные соли в организме могут быть в твердом состоянии в виде кристаллов — Ca₃(PO₄)₂, и CaCO₃, в костной ткани; в диссоциированном состоянии в виде катионов и анионов.

Анионы фосфорной и угольной кислот обладают буферными свойствами, т.е. способны поддерживать pH (концентрацию ионов водорода) на определенном уровне. Анионы фосфорной кислоты HPO₄^2- создают фосфатную буферную систему, поддерживающую внутри клеток слабокислую среду (pH = 6, 9), а угольная кислота и ее анионы HCO₃^— создают бикарбонатную буферную систему, которая поддерживает слабощелочную реакцию внеклеточной среды (например, плазма крови) (pH = 7, 4).

Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке (K⁺, Na⁺, Cl^—), в процессах мышечного сокращения, свертывании крови (Ca²⁺), другие необходимы для синтеза важных органических веществ. Например, остатки фосфорной кислоты входят в состав нуклеотидов, АТФ, ион Fe²⁺— в состав гемоглобина, Mg²⁺ — в состав ферментов. Ионы NO₃^—, NH₄⁺ являются источником атомов азота, ион SO₄^2- — атомов серы, которые необходимы для синтеза аминокислот. Минеральные соли создают осмотическое давление, которое обеспечивает транспорт веществ между клетками организма.

Общее количество минеральных солей в организме человека — около 4, 5%.

Потребности организма в минеральных солях удовлетворяются продуктами питания. Железа много в яблоках, иода — в морской капусте, кальция — в молочных продуктах. Человек нуждается в постоянном поступлении натрия и хлора. Поваренную соль (хлористый натрий) добавляют к пище (до 10 г в сутки). В некоторых регионах в поваренную соль добавляют иод (в связи с недостатком его в воде и местных продуктах питания).

Всасывание минеральных солей происходит вместе с водой в основном в толстом кишечнике. Попавшие в кровь минеральные соли доставляются клеткам организма.

Излишки минеральных солей выводятся из организма с мочой, потом и калом.

Обмен белков

Все белки построены из 20 аминокислот, но, несмотря на это, разнообразие белковых молекул огромно. Они обладают специфичностью, которая определяется количеством и порядком расположения аминокислот, различным сочетанием аминокислот, способностью белков присоединять другие вещества.

Роль белков в организме:

· входят в состав мембран и органелл клетки;

· из кератина и коллагена состоят хрящи, сухожилия, волосы, ногти;

· некоторые белки способны присоединять и переносить различные вещества:

· гемоглобин переносит кислород и диоксид углерода;

· альбумины крови транспортируют жирные кислоты;

· глобулины — ионы металлов и гормоны;

· актин и миозин входят в состав миофибрилл мышечной ткани;

· иммуноглобулины (антитела) обеспечивают защитные реакции иммунитета, протромбин и фибриноген участвуют в защитной реакции свертывания крови;

· некоторые белки, встроенные в плазмалемму, способны изменять свою пространственную конфигурацию под действием факторов внешней среды (родопсин палочек сетчатки глаза);

· многие гормоны имеют белковую природу (инсулин, глюкагон, АКТГ);

· все ферменты являются белками (трипсин, ДНК-полимераза).

Суточная потребность в белках составляет 72-92 г. Источником белков для человека служат преимущественно продукты животного. Большое количество белков содержится в мясе (от 14 до 21%), рыбе, молоке и продуктах его переработки. Продукты растительного происхождения содержат 8-23% белков (бобовые растения).

По содержанию необходимых для организма аминокислот белки делятся на полноценные (белки молока, мяса, рыбы и др.) и неполноценные, которые не содержат хотя бы одной из незаменимых кислот. Особенно важны 10 аминокислот, которые не могут синтезироваться в организме и называются незаменимыми (лизин, валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, триптофан, метионин, аргинин и гистидин). Отсутствие в пище некоторых из них приводит к нарушению синтеза белков. При отсутствии в пище лизина замедляется рост ребенка, при недостатке валина — нарушается чувство равновесия и т.д.

Протеолитические ферменты (пепсин и химозин желудочного сока, трипсин и химотрипсин сока поджелудочной железы, энтерокиназа, аминопептидаза, карбоксипептидаза кишечного сока) расщепляют белки до полипептидов и аминокислот.

Аминокислоты всасываются в кровеносные капилляры ворсинок тонкого кишечника и разносятся кровью по всему организму. В клетках из аминокислот образуются белки, свойственные данному организму. При избытке белки преобразуются в углеводы и жиры. Часть аминокислот, не использованных в синтезе белка, окисляется с освобождением энергии (17, 6 кДж на 1 г вещества) и образованием воды, диоксида углерода, аммиака и др. Аммиак в печени обезвреживается и превращается в мочевину.

Продукты диссимиляции белков выводятся из организма с мочой, потом и частично с выдыхаемым воздухом.

Обмен углеводов

Углеводы — представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты для биосинтеза всех других органических веществ. Углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Значение углеводов в организме:

· олигосахариды входят в состав цитоплазматической мембраны клетки и образуют гликокаликс;

· гликоген составляет энергетический запас в клетках;

· глюкоза является основным источником энергии, высвобождаемой в клетках живых организмов в ходе дыхания;

· моносахариды являются основой для синтеза многих органических веществ в клетке — полисахаридов, нуклеиновых кислот и др.

В сутки человек должен получать 358-484 г углеводов. Основным их источником являются продукты растительного происхождения (картофель, хлеб, фрукты и др.). Углеводы в организме могут образовываться из белков и жиров.

Амилолитические ферменты (амилаза и мальтаза слюны, амилаза, мальтаза, лактаза, сахараза сока поджелудочной железы и тонкого кишечника) расщепляют углеводы до дисахаридов и моносахаридов.

Моносахариды всасываются в кровеносные капилляры ворсинок тонкого кишечника и разносятся кровью по всему организму. Уровень глюкозы в крови относительно постоянен и составляет 4, 4-7, 0 ммоль/л.

Избыток глюкозы превращается в печени в гликоген. При чрезмерном поступлении в организм углеводов они могут превращаться в жиры.

В клетках глюкоза окисляется до диоксида углерода и воды, которые удаляются с выдыхаемым воздухом, мочой, потом, при этом выделяется энергия (17, 6 кДж на 1 г глюкозы).

Обмен жиров

Липиды — органические соединения, не растворимые в воде, но хорошо растворимые в органических растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). Из всех биомолекул липиды обладают наименьшей относительной молекулярной массой. Молекула жира образована молекулой трехатомного спирта глицерина и присоединенными к ней эфирными связями тремя молекулами высших карбоновых кислот: пальмитиновой, стеариновой, арахидоновой, олеиновой, линолевой, линоленовой.

Значение жиров и жироподобных веществ в организме:

· входят в состав клеточных мембран, цитоплазмы, ядра;

· в форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма;

· накапливаясь в подкожной жировой клетчатке и вокруг некоторых органов (почки, кишечник), жировой слой защищает организм и отдельные органы от механических повреждений;

· благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранять тепло;

· многие биологически активные вещества (гормоны и витамины) являются стероидами (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин, кортикостероиды, витамин D).

Суточная потребность в жирах составляет 81-110 г. Жиры поступают в организм с растительной и животной пищей. Животные жиры поступают в организм в виде сливочного масла, сыра, сметаны, свиного сала. Растительные жиры поступают в организм в виде растительного масла.

Липолитические ферменты (липазы желудочного сока, сока поджелудочной железы и тонкого кишечника) расщепляют жиры до глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты соединяются со щелочами и желчными кислотами, омыляются, образуя растворимые соли, которые всасываются через стенки ворсинок. В ворсинках из глицерина и жирных кислот синтезируются жиры, поступающие в лимфатические капилляры ворсинок тонкого кишечника. Жиры всасываются в лимфу, затем поступают в кровь и разносятся по всем клеткам.

Часть жира, попавшего в клетки, является строительным материалом. Большая же его часть откладывается в подкожной клетчатке, в сальнике, печени, мышцах. Жиры также являются важным источником энергии: при окислении 1 г жира выделяется 38, 9 кДж энергии. В организме человека жиры могут синтезироваться из углеводов и белков.

Конечными продуктами окисления жиров являются диоксид углерода и вода, которые удаляются с выдыхаемым воздухом, мочой, потом.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться: