Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Челябинская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
Кафедра Патологической физиологии
Реферат на тему:
«Изменение содержания и соотношения важнейших ионов внутри клетки и в жидких средах организма».
Выполнила: студентка 270 гр. Пашкина М.А.
Проверила: Ермолаева Е.Н.
г. Челябинск 2012 г.
Химический состав клеток
Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу.
Одни элементы содержатся в клетках в относительно большом количестве, другие - в малом. По количественному составу их разделяют на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. Макроэлементы (содержание более 0,01%) составляют основную массу сухого вещества организма. Они участвуют в образовании органических соединений и неорганических веществ в живых организмах. Это кислород, водород, углерода, азот, фосфор, калий, кальций, магний, натрий, хлор.
Микроэлементы преимущественно ионы тяжелых металлов в организме содержатся в очень незначительных количествах: от 0,001 до 0,000001%. Это, например, железо, кобальт, медь, цинк, йод, бром, ванадий. Концентрация ультрамикроэлементов в живом организме не превышает 0,000001%, их физиологическая роль окончательно не определена. К этой группе относятся уран, радий, серебро, бериллий, цезий, селен и многие другие.
Для процессов жизнедеятельности клетки наиболее важны такие катионы, как K+, Na+, Ca2+, Mg2+, из анионов - HPO42-, Cl-, HCO3-. Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.
Концентрация анионов и катионов в клетке и среде ее обитания, как правило, резко различна.
Концентрации ионов в клетке скелетной мышцы и во внеклеточной среде
Ионы |
Концентрация в саркоплазме (ммоль) |
Концентрация вне клетки (ммоль) |
K+ |
140 |
2,5 |
Na+ |
10 |
120 |
Cl- |
3-4 |
120 |
Ca2+ |
<0,001 |
2 |
К примеру, внутри клетки всегда довольно высокая концентрация ионов калия и очень малая - ионов натрия, а в окружающей среде (например, в плазме крови) мало ионов калия и много ионов натрия. Пока клетка жива, это соотношение ионов строго поддерживается, а после смерти клетки содержание ионов в среде и клетке выравнивается.
Минеральные вещества в живом организме выполняют важнейшие функции:
создают осмотическое давление,
обеспечивают возникновение потенциала действия, который лежит в основе нервного и мышечного возбуждения,
активный перенос веществ через мембрану,
создают буферные системы, поддерживающие pH внутриклеточной и внеклеточной среды,
входят в состав ферментов, гормонов, витаминов, белковых комплексов, пигментов,
участвуют в процессах свертывании крови и т.д.
Понятие о минеральных дистрофиях.
Дистрофия - это патологический процесс, возникающий при нарушениях обмена веществ, идущий с повреждением клеточных структур, и в результате чего в клетках и тканях появляются вещества в норме неопределимые. По типу нарушенного обмена веществ дистрофии могут быть: белковые, углеводные, жировые, минеральные и т.д. Патогенез дистрофии включает 4 механизма:
трансформация (превращение одних веществ в другие, достаточно близкие по строению и составу);
инфильтрация (наполнение клеток, тканей избыточным количеством какого-либо вещества);
декомпозиция (распад внутриклеточных и внутритканевый структур);
извращенный синтез (синтез аномальных чужеродных веществ, которые в норме организму не присущи).
При дистрофии наблюдается повреждения клеток и\или межклеточного вещества, которые приводят к изменению функции органа.
Минеральные дистрофии – дистрофии, связанные с нарушением обмена минеральных вещевств. Так как минералы имеют большое значение в организме, то и нарушение их обмена ведёт к серьёзным последствиям.
Подробнее я хотела бы остановиться на нарушениях обмена кальция и меди.
Нарушения обмена кальция
Кальцинозы
Кальций связан с процессами проницаемости клеточных мембран. Возбудимости нервно-мышечных приборов, свертывания крови, регуляции кислотно-основного состояния, формирования скелета и т.д.
Нарушения обмена кальция называют кальцинозом (известковой дистрофией, обызвествлением). В его основе лежит выпадение солей кальция из растворенного состояния и отложение их в клетках или межклеточном веществе. Матрицей обызвествления могут быть митохондрии и лизосомы клеток, гликозаминогликаны основного вещества, коллагеновые или эластические волокна.
Виды кальцинозов
По локализации различают внутриклеточное (отложение солей кальция на внутриклеточных структурах), внеклеточное (соответственно - на внеклеточных структурах) и смешанное обызвествление. По распространенности кальциноз может быть системным (распространенным) или местным. По механизму развития в зависимости от преобладания местных или общих факторов в развитии кальциноза различают три формы обызвествления:
метастатическое,
дистрофическое,
метаболическое.
Метастатическое обызвествление (известковые метастазы) имеет распространенный характер. Основной причиной его возникновения является гиперкальциемия, связанная с усиленным выходом солей кальция из депо, пониженным их выведением из организма, нарушением эндокринной регуляцией обмена кальция. Возникновение известковых метастазов отмечают при разрушении костей, остеомаляции и гиперпаратиреоидной остеодистрофии, поражениях толстой кишки и почек, избыточном введении в организм витамина D и др.
Соли кальция при метастатическом обызвествлении выпадают в разных органах и тканях; но наиболее часто - в легких, слизистой оболочке желудка, почках, миокарде и стенке артерий. Это объясняется тем, что легкие, желудок и почки выделяют кислые продукты и их ткани вследствие большей щелочности менее способны удерживать соли кальция в растворе, чем ткани других органов. В миокарде и стенке артерий известь откладывается в связи с тем, что их ткани омываются артериальной кровью и бедны углекислотой. Внешний вид органа и тканей мало изменяется, иногда на поверхности разреза видны беловатые плотные частицы. При известковых метастазах соли кальция инкрустируют как клетки паренхимы, так и волокна и основное вещество соединительной ткани. В миокарде и почках первичные отложения извести находят в митохондриях и фаголизосомах, обладающих высокой активностью фосфатаз. В стенке артерий и в соединительной ткани известь первично выпадает по ходу мембран и волокнистых структур. Вокруг отложений извести наблюдается воспалительная реакция, иногда отмечают скопление макрофагов, гигантских клеток, образование гранулемы.
При дистрофическом обызвествлении, или петрификации, отложения солей кальция имеют местный характер и обычно обнаруживаются в тканях, омертвевших или находящихся в состоянии глубокой дистрофии. При этом гиперкальциемия отсутствует. Основная причина дистрофического обызвествления - физико-химические изменения тканей, обеспечивающие абсорбцию извести из крови и тканей жидкости. Наибольшее значение придается ощелачиванию среды и усилению активности фосфатаз, высвобождающихся из некротизированных тканей. При дистрофическом обызвествлении в тканях образуются разных размеров известковые сростки каменной плотности - петрификаты. Они образуются в казеозных очагах при туберкулезе, гуммах, инфарктах, фокусах хронического воспаления и т.д. Дистрофическому обызвествлению подвергается также рубцовая ткань, хрящи, погибшие паразиты, мертвый плод при внематочной беременности и др.
Ещё один вид кальциноза – метаболическое обызвествление (интерстициальный кальциноз). Его механизм до конца не выяснен: общие и местные предпосылки отсутствуют. В развитии этого вида обызвествления основное значение придают нестойкости буферных систем, в связи с чем кальций не удерживается в крови и тканевой жидкости. Различают системный и ограниченный кальциноз. При интерстициальном системном кальцинозе извести выпадает в коже, подкожной клетчатке, по ходу сухожилий, фасций и апоневрозов. В мышцах, нервах и сосудах; иногда локализация отложений бывает такой же, как при известковых метастазах. Интерстициальный ограниченный кальциноз, или известковая подагра, характеризуется отложением извести в виде пластинок в коже пальцев рук, реже ног.
Исход любого кальциноза, как правило, не благоприятен: выпавшая известь обычно не рассасывается или рассасывается с трудом.