Тема 23. Обмен воды и солей. Витамины. Гормоны.

Вопросы лекции и семинарского занятия.

1.Содержание воды в организме. Физико-химические свойства воды.

2.Биологическая роль воды. Поступление и выделение воды.

3. Регуляция водного баланса и его нарушения.

4.Содержание минеральных веществ и их роль.

5. Общая характеристика витаминов.

6.Общая характеристика гормонов.

7. Биохимия крови.

8. Химический состав и физико-химические свойства мочи.

Содержание воды в организме. Физико-химические свойства воды.

Роль воды в жизнедеятельности живых организмов огромна. Для живых систем вода – это, прежде всего, главная среда, в которой протекают все жизненно важные процессы.

Содержание воды в организме взрослого человека около 60 – 65% массы тела, причем чем старше человек, тем меньше воды содержит его тело.

При потере 4 - 5% воды возникает сильная жажда, а потеря 20 – 25% воды не совместима с жизнью.

В организме вода распределена неравномерно. Больше всего – до 90% - воды в крови и лимфе, что и не удивительно. А меньше всего (около 1%) в эмали зубов.

2/3 всей воды находится внутри клеток. Остальная вода – внеклеточная – входит в состав спинномозговой жидкости, плазмы крови, лимфы.

Вода обладает уникальными физико-химическими свойствами.

·По своим физико-химическим параметрам вода должна быть газом. Это вытекает из положения кислорода и водорода в таблице Менделеева. Вода является жидкостью благодаря водородным связям. Воду ещё называют жидким кристаллом. Именно, водородные связи заставляют воду замерзать при температуре близко к нулю градусов по Цельсию и кипеть при 100 градусах.

·Благодаря огромному количеству водородных связей вода имеет большую теплоемкость и участвует в терморегуляции организма.

·Вода обладает низкой вязкостью и представляет собой подвижную жидкость. Причиной высокой подвижности является малое время существования водородных связей. Водородные связи в воде постоянно возникают и разрушаются. Это придает воде высокую текучесть, что весьма важно для существования живых организмов.

·Благодаря выраженной полярности молекул воды в ней легко растворяются многие органические и неорганические вещества, имеющие полярные молекулы.

 

2. Биологическая роль воды. Поступление и выделение воды.

Вода выполняет в организме множество функций.

1. Вода – универсальный растворитель. Большинство химических соединений организма растворимы в воде.

2. Транспортная функция.  Вода вследствие низкой вязкости легко перемещается по кровеносным и лимфатическим сосудам, по межклеточному пространству и переносит растворенные в ней вещества.

3. Терморегуляторная функция. Вода участвует в поддержании постоянства температуры тела.

4. Вода создает гидратную оболочку высокомолекулярных соединений (белков, полисахаридов), способствуя их стабильности.

5. Вода активный участник обмена веществ. В частности расщепление пищевых веществ в процессе гидролиза происходит при непосредственном участии воды. Вода является также конечным продуктом ряда химических процессов, протекающих в организме. Например, в ходе тканевого дыхания образуется около 400 мл воды в сутки.

Средняя суточная потребность человека в воде составляет 40мл на 1кг веса, то есть в среднем 2,5 л.

Основными источниками воды являются: питьевая вода (около половины всей воды), жидкая пища (примерно четверть), твердая пища (еще четверть) и эндогенная вода (остаток).

Вода выделяется из организма в основном почками. Но посильное участие в этом принимают легкие, кожа, кишечник.

Выделение воды почками напрямую зависит от объема поступившей в организм воды.

Выделение воды с потом резко возрастает при мышечной работе в результате интенсивного потоотделения. При сильном потении человек может потерять за сутки более 5 л воды. При больших потерях воды с потом уменьшается выделение мочи. Во время тренировки увеличиваются потери воды с выдыхаемым воздухом.

 

3. Регуляция водного баланса и его нарушения.

Обмен воды находится под контролем нервно-гуморальной регуляции. Поступление в организм воды контролируется чувством жажды. Жажда возникает при уменьшении содержания воды в организме на несколько процентов. При дефиците воды происходит повышение осмотического давления крови. На изменение осмотического давления реагируют осморецепторы, которые передают эту информацию в головной мозг, где и формируется это чувство.

Основным гормоном, вызывающим задержку воды в организме, является вазопрессин. Этот гормон вырабатывается гипоталамусом и хранится в задней доле гипофиза, и из нее выделяется в кровь. Под влиянием этого гормона в почках ускоряется реабсорбция воды из первичной воды обратно в кровь, что позволяет задержать воду в организме.

Удержанию воды в организме способствует гормон коры надпочечников – альдостерон. Под влиянием этого гормона в процессе образования мочи повышается скорость обратного всасывания в кровь ионов натрия и уменьшается реабсорбция ионов калия. Ионы натрия в отличие от ионов калия взаимодействуют с водой, образуя гидратную оболочку. Таким образом, задержка ионов натрия в организме сопровождается сохранением воды в организме.

Гормон щитовидной железы – тироксин – стимулирует выделение воды. При избытке этого гормона усиливается потоотделение. Благодаря нервно-гуморальной регуляции в организме поддерживается водный баланс.

Задержка воды в организме обычно сопровождается появлением отеков. Отеки могут возникать при заболеваниях сердечнососудистой системы, почек, при длительном голодании. Задержка воды в организме может быть связана с приемом соленой пищи, так как ионы натрия связывают воду.

Уменьшение воды в организме приводит к обезвоживанию тканей. Причины обезвоживания могут быть разными. Например, ограничение поступления воды в организм. Еще одной причиной обезвоживания могут быть некоторые заболевания, такие как сахарный и несахарный диабет. У спортсменов обезвоживание организма может быть вызвано большими потерями воды с потом и выдыхаемым воздухом при выполнении ими большого объема нагрузок, особенно при высокой температуре и влажности.

Для предупреждения обезвоживания рекомендуется выполнять питьевой режим. Например, за час до начала тренировки рекомендуется выпить до полулитра воды. Во время нагрузки необходимо пополнять запасы воды за счет приема небольших доз воды (40 – 50 мл) или лучше, углеродно-минеральных напитков.

 

 

4. Содержание минеральных веществ и их роль в организме.

В организме человека содержится около 3 кг минеральных веществ, что составляет 4% массы тела. Минеральный состав организма очень разнообразен и в нем можно обнаружить почти всю таблицу Менделеева.

Минеральные вещества распределены в организме крайне неравномерно. В крови, мышцах, внутренних органах содержание минеральных веществ низкое – около 1%. А вот в костях на долю минеральных веществ приходится около половины массы. Эмаль зубов на 98% состоит из минеральных веществ.

Формы существования минеральных веществ в организме также разнообразны.

Во-первых в костях они встречаются в форме нерастворимых солей.

Во-вторых, минеральные элементы могут входить в состав органических соединений.

В-третьих, минеральные элементы могут находиться в организме виде ионов.

Суточная потребность в минеральных веществах невелика и поступают они в организм с пищей. Их количества обычно в пище достаточно. Однако в редких случаях их может не хватать. Например, в некоторых местностях не хватает йода, в других избыток магния и кальция.

Выводятся из организма минеральные вещества тремя путями в составе мочи, кишечником – в составе кала и с потом – кожей.

Биологическая роль этих веществ этих веществ очень разнообразна.

Натрий и калий находятся в организме в виде ионов. Ионы натрия содержатся вне клеток, а ионы калия сосредоточены внутри клетки. Эти ионы играют важную роль в создании осмотического давления и клеточного потенциала, необходимы для нормальной работы миокарда.

Кальций и магний находятся в основном в косной ткани в виде нерастворимых солей. Эти соли придают костям твердость. Кроме того в ионном виде они играют важную роль в сокращении мышц.

Фосфор играет в организме важную роль. Он является составной частью солей, входящих в кости. Фосфорная кислота играет исключительно важную роль в энергетическом обмене.

Железо входит в состав гема, составной части гемоглобина.

5. Общая характеристика витаминов.

Витамины – низкомолекулярные органические вещества разнообразного строения, которые не синтезируются в организме но являются жизненно необходимыми и поэтому должны обязательно поступать в организм с пищей, хотя и в очень небольших количествах. Некоторые витамины вырабатываются в ограниченном количестве микрофлорой кишечника.

Биологическая роль большинства известных витаминов состоит в том. что они входят в состав коферментов и простетических групп   ферментов.

По физико-химическим свойствам витамины делятся на две группы: водорастворимые и  жирорастворимые.

Водорастворимые витамины – это витамины группы В, витамины С, Р, РР.

Жирорастворимые – витамины А, D, Е, К.

Недостаток витамина в организме называется гиповитаминоз, а избыток витамина – гипервитаминоз. И то и другое состояние может перерасти в заболевание.

Дадим краткую характеристику отдельным витаминам..

Витамин В1(антиневритный) – тиамин – влияет на обмен углеводов. При его отсутствии нарушается тканевое дыхание.

Витамин В2 (рибофлавин) входит в состав флавиноых ферментов. При его отсутствии нарушается энергетический обмен.

Витамин РР входит в состав НАД и НАДФ. При отсутствии нарушаются многие реакции катаболизма и анаболизма.

Витамин Н – биотин – входит в состав ферментов, ответственных за обмен азотсодержащих и фосфорсодержащих веществ. При его отсутствии нарушается обмен нуклеиновых кислот и мочевины.

Витамин С связан с синтезом коллагена, стероидных гормонов, гемоглобина, адреналина.

Витамин А – ретинол – входит в состав родопсина, обусловливающих сумеречное зрение, изменяет проницаемость мембран клеток.

Витамин Е влияет на обмен в организме селена и репродуктивную функцию.

В таблице на стр. 34 обещаются многие сведения о витаминах