Реферат: Водно-солевой обмен
Образуя буферные системы, некоторые минеральные соли способствуют поддержанию постоянства рН тканей и жидкостей организма. Так у человека рН крови и тканей изменяется в очень небольших пределах (рН 7,3-7,4), несмотря на непрерывное образование самых разнообразных кислот. При подкислении крови до рН 6,8 наступает смерть.
Значение ряда минеральных элементов связанно с их присутствием в составе некоторых биологически важных соединений: Mg-в молекуле хлорофилла, Fe-в гемоглобине, S-в белках, P- в нуклеиновых кислотах и ряде белков, I-в гормоне щитовидной железы. Многие катионы металлов входят в состав отдельных ферментов.
Способность минеральных элементов взаимодействовать с молекулами важнейших биополимеров-белков и нуклеиновых кислот - определяет их влияние на формирование пространственной структуры высокомолекулярных соединений. Большое значение в этом отношении может иметь концентрация и состав ионного окружения, иногда независимо от образования химических связей ионов с биополимерами. Влияя на конформацию и физико-химические свойства биологически важных соединений, мембран и других субклеточных структур, неорганические ионы воздействуют тем самым на их функции - каталитическую, гормональную, транспортную, формообразовательную и др. Хорошо известно в этом отношении действие ионной силы на конформацню РНК, ДНК и белков. влияние Mgна функционирование рибосом, роль Са в регуляции аденилат - и гуанилатциклазной систем и т.д.
Особенно велико значение минеральных элементов в функционировании ферментативного аппарата любого живого организма. Действие неорганических ионов на ферменты может быть прямым и косвенным.
При прямом ионы либо входят в состав ферментативной молекулы или фермент-субстратного комплекса, либо выступают в роли аллостерических эффекторов и неспецифических агентов, влияющих на физико-химические свойства ферментов, их конформацию, не будучи их обязательными компонентами. Многие ферментативные реакции протекают только в присутствии определенных ионов.
Косвенное действие неорганических ионов на ферменты может осуществляться через изменения:
1) физико-химических свойств цитоплазмы, структуры воды в клетке;
2) структуры и свойств биомембран, поскольку многие ферменты являются мембраносвязанными;
3) содержания субстратов отдельных ферментов;
4) активности биосинтеза ферментативных белков.
Роль зольных веществ в жизнедеятельности организмов связана с рядом других явлений и процессов. Так, Саз(Р04)2 придает прочность костной ткани; Na2СОз участвует в транспорте СО2 от дышащих тканей к легочным альвеолам. Особое значение среди минеральных веществ имеют микроэлементы. Они входят в состав живых организмов в очень малых количествах- тем не менее крайне необходимы, так как их отсутствие приводит к серьезным нарушениям метаболизма. Объясняется это тем, что микроэлементы активируют многие ферментативные процессы (будучи в составе или самих ферментов, или их активаторов), а также необходимы для образования некоторых витаминов и гормонов.
К микроэлементам относятся: В, Мп, Zn, Си, Мо, Со. Ni. Li, Se, I, CI, Br.Asи некоторые другие элементы. Компонентами молекул ряда ферментов являются Си, Zn, Мо. Мп активирует ферменты ЦТК, некоторые ферменты азотного обмена, а также ферменты биосинтеза ауксина — важнейшего фитогормона, способствует образованию витамина С у растений, входит в состав гормонов щитовидной железы — тироксина и трийодтиронина, Со—в молекулу витамина В12. Вr принимает участие в биосинтезе гормонов гипофиза.
В организме человека и позвоночных животных из катионов особенно много содержится Са (около 15 г/кг массы тела, преимущественно в костях), К (-3,5 г/кг), Na+ (-1,5 г/кг), Mg(-0,5г/кг), Fe(-0,04 г/кг). Из металлоидов преобладают Р (-10г), Se(2,2 г), СL (-1,5 г). Потребность организма взрослого человека минеральных солях в сутки составляет 4—6 г Na, 2—4 г CI, К, 0.7-0,8 г Са, 1,5-2 г. Р и 0,015-0,020 г Fе. Потребность в Са и Р при беременности и в детском возрасте до 8 лет возрастает. Поступление NaClсвязано с привычными вкусовыми ощущениями и резко превышает потребное количество. Всасывание растворимых солей происходит на всем протяжении тонкого кишечника без количественных ограничений. Изменение осмотического давления и ионного состава крови и тканевых жидкостей при этом не наступает благодаря усилению выделения солей через почки и потреблению организмом избытка воды (хорошо известно, что после приема соленой пищи жажда резко возрастает).
Выделение не использованных организмом солей происходит с мочой, калом, потом. При работе в горячих цехах, во время продолжительных маршей, при активных занятиях спортом и т.д. происходит обильное потоотделение, которое может вызвать заметное «обессоливание». В этих случаях рекомендуют питье с небольшими добавками NaCl. При недостаточном поступлении в организм минеральных элементов возникают тяжелые заболевания. Снижение содержания I в питьевой воде приводит к развитию эндемического зоба. Недостаток Сu и Со вызывает анемию (малокровие) различного характера. Минеральный обмен тесно связан с обменом гормонов. Так, в контроле обмена Са участвуют паращитовидные железы, гормоны коры надпочечников регулируют содержание Naи К. Солевой обмен тесно связан с водным обменом. При тяжелых патологических процессах, связанных с обезвоживанием, наблюдается и обессоливание, в частности обесхлоривание.
Для растительных тканей особенно характерно высокое содержание К (25—35% К2О от общей массы золы). Достаточно много Р (7—10% Р2О5) и Са (3—307о СаО). Солома злаков очень богата Si(свыше 40% массы всей золы), а зерно злаков—Р (до 50%, в основном в форме фитина). Количество Са в золе с возрастом обычно растет, в коре старого дуба на его долю приходится свыше 90% всей золы.
Опытами, в которых растения выращивались на водных растворах минеральных солей, с исключением отдельных из них, установлено, что для жизнедеятельности высших растений необходимы следующие семь макроэлементов: N, Р, К, S, Са, Mg, Fe. Необходимы также микроэлементы, но в столь малых количествах, что бывает достаточным их содержание в водопроводной воде и в качестве примесей в солях макроэлементов. При выращивании растений в полевых условиях в почве достаточно быстро истощаются запасы N, Р, К. поэтому основными минеральными удобрениями являются азотные, фосфорные, калийные. У бактерий постоянными элементами золы являются: Р. К. Na. Mg, Са, Fe, S, CI. Соли этих элементов входят, как правило, в состав питательных сред для бактерий в ощутимых количествах — 0,1—1%. Особенно богаты микробные клетки фосфором (10—45% Р2О5 от всей золы, а уMycobacteriumtuberculosis—75%). Си, Si, Zn, Со, Мп присутствуют в очень малых количествах и действуют как микроэлементы.
Водно-солевой обмен. Распределение и обмен воды в организме
Важнейшую роль среди неорганических компонентов живых тел играет вода, которая является растворителем как органических, так и неорганических веществ и представляют собой основу внутренней среды организма. Она составляет 60%-65% массы тела; у мужчин ее больше, чем у женщин. При средней массе человека 70 кг. примерно 42 кг приходиться на долю воды.
Большая часть воды входит в состав внутриклеточных жидкостей организма. Внеклеточная вода входит, в свою очередь, в состав межклеточной и внутрисосудистой жидкости.
Межклеточная жидкость включает неорганизованную воду, которая относительно свободно перемещается в межклеточном пространстве (примерно 10% от массы тела); и организованную воду, которая связана со структурами межклеточного пространства, например с коллагеновыми волокнами, мукополисахаридами рыхлой соединительной ткани (примерно 10 % от массы организма).
На внутрисосудистую жидкость - плазму крови - приходится примерно 5% массы, т е. около 3,5-4 л жидкости
Есть две фракции воды в организме: фракция, способная к обмену, и (фракция, связанная в коллоидных системах с молекулами органических веществ). Известно, что на каждый грамм откладывающихся в тканях гликогена и белка задерживается соответственно 1,5 и 3 мл воды. В результате процессов катаболизма в организме человека образуется ежедневно до 300-400 мл воды. Количество воды зависит от характера распадающихся субстратов. При окислении 100 г жира образуется !07мл воды, 100г белка-41 мл воды, 100 г углеводов-55 мл воды.
Минимальная суточная потребность в питьевой воде - около 1500 мл. В обычных условиях за сутки выделяется через кожу и почки по 500 мл воды, через легкие до 400 мл и через кишечник - примерно 100 мл.
Вся вода организма обновляется примерно за 4 недели. При обмене воды гомеостатические механизмы обеспечивают как сохранение постоянства общего объема жидкостей, так соотношения в распределении жидкости между пространствами.
Минеральные компоненты крови. Ca , P , Na , биологическая роль
вода минеральный организм обмен
Кальций.
1. Соли кальция образуют минеральный компонент костей
2. Ионы кальция являются кофакторами многих ферментов и неферментативных белков.