Водно-минеральный обмен
.pdf
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
AQP – интегральные (SH-содержащие) белки
клеточных мембран (30 кДа). Гомотетрамеры.
Активируются / инактивируются путем
фосфорилирования / дефосфорилирования. Более 10 классов AQP:
AQP0 – хрусталик глаза
AQP1 – эндотелиоциты, эритроциты, лёгкие, мозг AQP2 – собирательные трубочки почек
AQP4 – собирательные трубочки почек, лёгкие, мозг
AQP7-9 – акваглицеропорины, транспортируют
вместе с водой глицерол, мочевину, мочевую
кислоту
При мутации гена, кодирующего синтез AQP2, –
нефрогенный несахарный диабет
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Вода (H2O)
•У взрослого человека ≈ 60-65% веса тела
•У новорождённого ≈ 75% веса тела
•При старении содержание воды ↓
•В возрасте 80 и > лет ≈ 45-50% веса тела
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Биологическая роль воды
•Универсальный растворитель
•Способствует диссоциации веществ (особенно слабых электролитов)
•Участвует в формировании и стабилизации нативной структуры биополимеров
•Участвует в реакциях обмена веществ (реакции гидролиза, гидратации)
•Структурная функция (входит в структуру
надмолекулярных образований)
•Механическая функция (обеспечивает тургор
клеток и межклеточного вещества)
•Транспортная функция
•Регулятор теплового баланса
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Потребность в воде: взрослые – 30-40 г/кг веса тела в сутки; дети – в 3-4 раза больше
Поступление воды: 2,5 л Н2О в сутки: 1,2 л – питьевая вода, 1,0 л – с пищей, 0,3 л – метаболическая вода
Выведение воды: 1500 мл – с мочой, 600 мл
– через лёгкие, 300 мл – через кожу, 100 мл – через кишечник
Распределение воды в организме: 1/2 – в мышцах, 1/8 – в скелете, 1/16 – в коже, 1/20 – в крови
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Вода:
•Свободная (мобильная)
•Связанная
Прочносвязанная (иммобильная)
Слабосвязанная
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Определяющим фактором распределения Н2О во вне- и внутриклеточных пространствах является осмолярность жидкостных пространств (285-303 мосмоль/л)
Обмен воды между интра- и экстравазальной жидкостями лимитирован онкотическим и гидростатическим (гидродинамическим) давлением крови
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
60% от веса тела |
|
|||
2/3 всей воды |
|
|
1/3 всей воды |
|
Вода внутриклеточной |
|
Вода внеклеточной |
||
жидкости – 33% |
|
жидкости – 27% |
||
Экстравазальная |
|
|
|
|
жидкость - 19-20% |
|
Трансцеллюлярная |
||
Жидкость соедини- |
|
жидкость – 1-3% |
||
|
|
|||
тельных тканей – 4-5% |
Интравазальная |
|||
Жидкость костной ткани |
||||
жидкость – 5-7% |
||||
4-5% |
|
|||
|
|
|
||
Интерстициальная |
Жидкость |
Жидкость |
||
жидкость – 10-12% |
кровеносных |
лимфатических |
||
сосудов – 4-5% |
сосудов – 1-2% |
|||
|
||||
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Витамин Д (кальциферол), антирахитический
Существует в виде нескольких соединений. В растительных продуктах содержится эргостерол (витамин Д1), который при действии УФ-лучей превращается в Д2 (эргокальциферол)
Кальциферол – «несущий кальций». В животных жирах содержится Д3 (холекальциферол)
В организме человека Д3 образуется из 7- дегидрохолестерола в клетках кожи под действием солнечного света (УФ-лучей) и является наиболее важным из витаминов группы Д
Д3 – это еще неактивная (!) форма
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
7-дегидрохолестерол
¤ УФ-лучи
витамин Д3 (холекальциферол)
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Метаболизм
Витамины группы Д всасываются подобно витамину А
Впечени Д3 подвергается гидроксилированию по С-25 → 25-гидроксихолекальциферол – 25(ОН)-Д3 → кровь → специальный белок-транспортер → почки
Впочках – второе гидроксилирование по С-1 → 1,25-
дигидроксихолекальциферол – 1,25(ОН)2-Д3, или
кальцитриол – активная форма витамина Д3
Эта реакция активируется ПТ при ↓ Са2+ в крови
Если уровень Са2+ в норме, второе гидроксилирование идет по С-24 → неактивный метаболит – 24,25(ОН)2-Д3
В гидроксилировании участвует витамин С
Д3 накапливается в жировой ткани
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Биохимические функции
•см. регуляцию обмена кальция
•участвует в регуляции роста и дифференцировке клеток костного мозга
•АО
•антиканцероген
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Гиповитаминоз
У детей – рахит
Основные проявления сводятся к симптоматике недостаточности кальция, а дефицит кальция → накопление стронция в костях
Нарушается остеогенез: деформация скелета конечностей из-за остеомаляции (деминерализации – ↓ объема неорганического матрикса), черепа, грудной клетки; гипотония мышц; задержка кальцификации эмали, прорезывания первых зубов и в 20% случаев – гипоплазия эмали
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Гиповитаминоз
Увзрослых – кариес и патологическая стираемость зубов, остеомаляция
Упожилых – остеопороз (↓ плотность костной ткани из-за ↓ количества органического матрикса)
Гиповитаминоз Д → гипокальциемия → секреция ПТ → активация остеокластов → ↑ поступление кальция из кости в кровь
Кальцийсвязывается избытком фосфатов → растворимые соли → мягкие ткани, сосуды, почки → кальцификация
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Гипервитаминоз
Интоксикация и выраженная деминерализация костей вплоть до переломов за счет активации остеокластов
Содержание кальция в крови ↑ → опять-таки кальцификация
И при недостатке (!), и при избытке витамина Д (!) – деструкция кости → надо строго соблюдать норму витамина Д
Copyright © 2009 by Kolb A.V.
Биологическая химия – Водно-минеральный обмен
Пищевые источники
Д3 содержится исключительно в животной пище: рыбий жир, печень, яичный желток, сливочное масло
Суточная потребность:
для детей – 10 – 25 мкг
у взрослых – 5 мкг
Copyright © 2009 by Kolb A.V.