37. Роль воды и минеральных веществ в процессах жизнедеятельности. Функции воды и минеральных веществ

Основные функции минеральных веществ.

1). Играют роль кофакторов в энзиматических реакциях. Так, многие ионы образуют комплексы с белками, в том числе ферментами. Последние для полного проявления своей каталитической активности нуждаются в присутствии минеральных кофакторов – ионов калия, кальция, натрия, магния, железа. Ионы железа, меди и особенно магния необходимы для активации ферментов, связанных с переносом и высвобождением энергии, транспорта и связывания кислорода.

2). Принимают участие в поддержание осмотического давления и кислотно-основного равновесия (фосфатный и гидрокарбонатный буферы).

3). Обеспечивают процессы свертывания крови,

4). Создают мембранный потенциал и потенциал действия возбудимых клеток

5). Минеральные вещества входят в структуры самых различных органов тела. Неорганические вещества могут иметь в организме форму нерастворимых соединений (например, в костной и хрящевой тканях).

6). Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях и др.

Большую роль в минеральном обмене играют ионы натрия и калия. Эти катионы определяют величину рН, осмотическое давление, объем жидкостей тела. Они участвуют в формировании биоэлектрических потенциалов, в транспорте аминокислот, сахаров и ионов через мембрану клеток. Натрий составляет 93% всех катионов плазмы крови, его концентрация в плазме крови равна 135—145 ммоль/л. Калий – в основном внутриклеточный катион, в плазме крови его концентрация равна 3,3—4,9 ммоль/л.

В организме здорового человека массой тела около 70 кг содержится 150—170 г натрия. Из них 25—30% входят в состав костей и непосредственного участия в метаболизме не принимают. Около 70% общего натрия в организме составляет собственно обменный натрий.

Дневной пищевой рацион жителей цивилизованных стран содержит в среднем 10—12 г хлорида натрия, однако истинная потребность человека в нем значительно ниже и приближается к 4—7 г. Это количество хлорида натрия содержится в обычной пище, что ставит под сомнение необходимость ее дополнительного подсаливания.

Избыточный прием поваренной солиможет приводить к увеличению объемов жидкостей тела, повышению нагрузки на сердце и почки. Увеличение в этих условиях проникновения натрия, а с ним и воды в межклеточные промежутки тканей стенки кровеносных сосудов способствует их набуханию и утолщению, а также сужению просвета сосудов.

Постоянство содержания ионов натрия и калия в плазме крови поддерживается в основном почками. При снижении концентрации натрия и увеличении калия повышается реабсорбция натрия и снижается реабсорбция калия, а также растет секреция калия в почечных канальцах под влиянием минералокортикоида коры надпочечников альдостерона.

В организме здорового человека массой 70 кг содержится 45—35 ммоль/кг калия. Из них всего 50—60 ммоль находятся во внеклеточном пространстве, а остальной калий сосредоточен в клетках. Таким образом, калий является основным внутриклеточным катионом. С возрастом общее содержание калия в организме уменьшается.

Суточное потребление калия составляет 60—100 ммоль; почти столько же выводится почками и лишь немного (2%) – с каловыми массами.

Физиологическая роль калия заключается в его участии во всех видах обмена веществ, в синтезе АТФ и поэтому он влияет на сократимость. Недостаток его вызывает атонию скелетных мышц, умеренный избыток – повышение тонуса, а очень высокое содержание парализует мышечное волокно. Калий вызывает расширение сосудов. Также он участвует в синтезе ацетилхолина, в разрушении холинэстеразы и, следовательно, влияет на синаптическую передачу возбуждения. Вместе с другими ионами он обеспечивает клетке способность к возбуждению.

Хлор является вторым после натрия внеклеточным анионом. Его концентрация во внеклеточной жидкости и плазме составляет 103—110 ммоль/л. Общее содержание хлора в организме около 30 ммоль/кг. Значительное количество хлора обнаружено только в клетках слизистой оболочки желудка. Именно он является резервом для синтеза соляной кислоты желудочного сока, соединяясь с ионами водорода, которые извлекаются из крови клетками слизистой оболочки и выводятся в просвет желудка.

Содержание кальция в плазме является одним из жестких гомеостатических показателей. Сдвиги его сопряжены с нарушениями возбудимости нервных клеток, процессов мышечного сокращения, сердечной деятельности и др.

Общее содержание кальция в организме определить невозможно, так как основная его часть фиксирована в костях и в обмене не участвует.

Нормальное содержание кальция в плазме 2,1—2,6 ммоль/л. Из них 50% связаны с белками плазмы (особенно альбуминами), 10% входят в состав растворимых комплексов, 40% находятся в свободной ионизированной форме, которая с клинической точки зрения представляет наибольший интерес.

Физиологически активными являются только свободные ионы Са2+, поэтому регуляция обмена направлена на поддержание постоянства концентрации в плазме не общего кальция, а только его физиологически активной фракции.

Наибольшей функциональной активностью обладают ионы кальция, связанные с ионом фосфора. Кальций принимает активное участие в процессах возбуждения, синаптической передачи, мышечного сокращения, сердечной деятельности, участвует в окислительном фосфорилировании углеводов и жиров, в свертывании крови, влияет на проницаемость клеточных мембран, формирует структурную основу костного скелета. Значительная часть внутриклеточного кальция находится в эндоплазматической сети (Т-цистерны).

Главная роль в регуляции равновесия между кальцием плазмы и кальцием костей принадлежит гормону околощитовидных желез (паратирин).

При употреблении пищи, содержащей значительное количество кальция, большая его часть выделяется через кишечник в результате осаждения в основной кишечной среде в виде нерастворимых соединений.

Фосфор поступает в организм главным образом с молочными, мясными, рыбными и зернобобовыми продуктами. Его концентрация в сыворотке крови равна 0,81—1,45 ммоль/л. Суточная потребность в фосфоре составляет примерно 1,2 г, у беременных и кормящих женщин – до 1,6—1,8 г. Фосфор является анионом внутриклеточной жидкости, макроэргических соединений, коферментов тканевого дыхания и гликолиза. Нерастворимые фосфаты кальция составляют основную часть минерального компонента костей, придавая им прочность и твердость. Соли фосфорной кислоты и ее эфиров являются компонентами буферных систем поддержания кислотно-основного состояния тканей.

Железонеобходимо для транспорта кислорода и для окислительных реакций, так как оно входит в состав гемоглобина и цитохромов митохондрий. Его концентрация в крови в комплексе с транспортным белком трансферрином в норме равна 1,0—1,5 мг/л. Суточная потребность в железе для мужчин соответствует 10 мг, для женщин детородного возраста в связи с менструальными кровопотерями эта величина значительно больше и приближается к 18 мг. Для беременных и кормящих женщин в связи с потребностями детского организма этот параметр приближается соответственно к 33 и 38 мг. Железо содержится в мясе, печени, зернобобовых продуктах, гречневой и пшенной крупах. Недостаточность поступления железа в организм встречается часто. Так, у 10—30% женщин детородного возраста выявляется железодефицитная анемия.

Йод представляет собой единственный из известных микроэлементов, участвующих в построении молекул гормонов. Источниками йода являются морские растения и морская рыба, мясо и молочные продукты. Концентрация йода в плазме крови равна 10—15 мкг/л. Суточная потребность составляет 100—150 мкг, для беременных и кормящих женщин – 180—200 мкг. До 90% циркулирующего в крови органического йода приходится на долю тироксина и трийодтиронина. Недостаточное поступление в организм йода может быть причиной нарушения функций щитовидной железы.

Фторобеспечивает защиту зубов от кариеса. Суточная потребность во фторе равна 0,5—1,0 мг. Он поступает в организм с питьевой водой, рыбой, орехами, печенью, мясом, продуктами из овса. Предполагают, что он блокирует микроэлементы, необходимые для активации бактериальных ферментов. Фтор стимулирует кроветворение, реакции иммунитета, предупреждает развитие старческого остеопороза.

Магний – внутриклеточный катион (Mg2+), содержащийся в организме в количестве 30 ммоль/кг массы тела. Концентрация магния в плазме крови равна 0,65—1,10 ммоль/л. Суточная потребность в нем – около 0,4 г. Магний является катализатором многих внутриклеточных процессов, особенно связанных с углеводным обменом. Он снижает возбудимость нервной системы и сократительную активность скелетных мышц, способствует расширению кровеносных сосудов, уменьшению частоты сокращений сердца и снижению артериального давления.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Минеральные вещества и микроэлементы

Минеральные вещества играют исключительно важную роль в жизни живых организмов. Наряду с органическими веществами минералы входят в состав органов и тканей, а также участвуют в процессе обмена веществ.

В общей сложности в организме человека определяется до 70 химических элементов. Из них 43 элемента являются абсолютно необходимыми для нормального протекания обмена веществ.

Все минеральные вещества, исходя от их количественного содержания в организме человека, принято разделять на несколько подгрупп: макроэлементы, микроэлементы и ультраэлементы.

Макроэлементы представляют собой группу неорганических химических веществ, присутствующих в организме в значительных количествах (от нескольких десятков граммов до нескольких килограммов). К группе макроэлементов относятся натрий, калий, кальций, фосфор и др.

Микроэлементы встречаются в организме в гораздо меньших количествах (от нескольких граммов до десятых долей грамма и менее). К таким веществам относятся: железо, марганец, медь, цинк, кобальт, молибден, кремний, фтор, йод и др. Особой подгруппой микроэлементов являются ультрамикроэлементы, содержащиеся в организме в исключительно малых количествах (золото, уран, ртуть и др.).

Роль минеральных веществ в организме

Минеральные (неорганические) вещества входящие в структуру организма выполняют множество важных функций. Многие макро и микроэлементы являются кофакторами ферментов и витаминов. Это значит, что без молекул минеральных веществ витамины и ферменты неактивны и не могут катализировать биохимические реакции (основная роль ферментов и витаминов). Активация ферментов происходит посредством присоединения к их молекулам атомов неорганических (минеральных) веществ, при этом присоединенный атом неорганического вещества становится активным центром всего ферментативного комплекса. Так, например, железо из молекулы гемоглобина способно связывать кислород, для того чтобы переносить его к тканям, многие пищеварительные ферменты (пепсин, трипсин) для активации требуют присоединения атома цинка и т.д.

Многие минеральные вещества являются незаменимыми структурными элементами организма – кальция и фосфор слагают основную массу минерального вещества костей и зубов, натрий и хлор являются основными ионами плазмы, а калий, в больших количествах содержится внутри живых клеток.

Вся совокупность макро и микроэлементов обеспечивает процессы роста и развития организма. Минеральные вещества играют важную роль в регуляции иммунных процессов, поддерживают целостность клеточных мембран, обеспечивают дыхание тканей.

Поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма, предусматривает в первую очередь поддержание качественного и количественного содержания минеральных веществ в тканях органах на физиологическом уровне. Даже небольшие отклонения от нормы могут повлечь самые тяжелые последствия для здоровья организма.

Источники минеральных веществ

Основным источником минеральных веществ для человека, является потребляемая вода и пища. Одни минеральные элементы распространены повсеместно, а другие встречаются реже, и в меньших количествах. В наши дни, при условии нарушенной экологии, лучшим источником могут быть БАД (биологически активные добавки) и очищенная минерализованная вода.

Различные пищевые продукты содержат различное количество минеральных веществ. Так, например, в коровьем молоке и молочных продуктах содержится более 20 различных минералов, среди них наиболее важными являются железо, марганец, фтор, цинк, йод. Мясо и мясные продукты содержат такие микроэлементы как серебро, титан, медь, цинк, а морские продукты – йод, фтор, никель.

Как уже упоминалось выше, постоянство внутренней среды (содержание в организме различных веществ) имеет огромное значение для нормального функционирования организма. Несмотря на широкую распространенность минеральных веществ в природе, нарушения в организме, связанные с их недостатком (или реже с избытков) встречаются довольно часто. Заболевания, вызванные недостачей минеральных веществ чаще всего встречаются в определенных регионах земного шара, где в силу геологических особенностей природная концентрация того или иного микроэлемента ниже чем в других районах. Хорошо известны так называемые эндемические зоны йододефицита, в которых часто встречается такое заболевание как Зоб – следствие недостатка йода.

Однако, гораздо чаще дефицит минеральных веществ в организме встречается из-за неправильного (несбалансированного) питания, а также в определенные периоды жизни и при некоторых физиологических и патологических состояниях, когда потребность в минеральных веществах возрастает (период роста у детей, беременность, кормления грудью, различные острые и хронические заболевания, менопауза и пр.).

Краткая характеристика наиболее важных минеральных веществ

Натрий – является самым распространенным ионом плазмы – жидкой части крови. На долю этого элемента приходится основная доля в создании осмотического давления плазмы. Поддержание нормального осмотического давления и объема циркулирующей крови – это жизненно важный процесс, который реализуется главным образом благодаря регуляции абсорбции или секреции (выделения) натрия на уровне почек. При снижении объема циркулирующей крови (например, при обезвоживании или после кровопотери) на уровне почек запускается сложный процесс, целью которого является сохранение и накопление ионов натрия в организме. Параллельно с ионами натрия в организме задерживается вода, (ионы металлов притягивают молекулы воды) вследствие чего объем циркулирующей крови восстанавливается. Также натрий участвует в электрической деятельности нервной и мышечной ткани. Благодаря разнице концентрации натрия между кровью и внутриклеточной средой живые клетки могут генерировать электрический ток лежащий в основе деятельности нервной системы, мышц и других органов. Дефицит натрия встречается очень редко. Обычно он возникает в случае сильного обезвоживания или крупной потери крови. Распространенность натрия в природе (поваренная соль состоит из натрия и хлора), делает возможным быстрое восполнение резервов организма в этом элементе. При некоторых заболеваниях (например, при гипертонии) рекомендуется снижать потребление соли (следовательно, натрия) для того, чтобы немого снизить объем циркулирующей крови и понизить артериальное давление.

Калий – является основным ионом внутриклеточной среды. Его концентрация в крови во много раз меньше чем внутри клеток. Этот факт является очень важным для нормального функционирования клеток организма. Подобно натрию, калий участвует в регуляции электрической деятельности органов и тканей. Концентрация калия в крови и внутри клеток поддерживается с большой точностью. Даже небольшие изменения концентрации этого элемента в крови способно вызвать серьезные нарушения деятельности внутренних органов (например, сердца). По сравнению с натрием калий менее распространен в природе, однако встречается в достаточных количествах. Основным источником калия для человека являются свежие овощи и фрукты.

Кальций. Общая масса кальция в организме взрослого человека составляет примерно 4 килограмма. Причем основная его часть сконцентрирована в костной ткани. Соли кальция и фосфорной кислоты являются минеральной основой костей. Помимо минералов, кости содержат и некоторое количество белков, образующих своеобразную сеть на которой осаждаются минеральные соли. Белки придают костям гибкость и упругость, а минеральные соли – твердость и жесткость. Несколько граммов кальция содержится в различных органах и тканях. Здесь кальций играет роль регулятора внутриклеточных процессов. Так, например, кальций участвует в механизмах передачи нервного импульса от одной нервной клетки к другой, участвует в механизме сокращения мышц и сердца и пр. Основным источником кальция для человека являются продукты животного происхождения. Особенно богаты кальцием молочные продукты. Кальция абсолютно необходим для нормального протекания процесса обмена веществ. Недостаток кальция является довольно распространенным явлением. Чаще всего он возникает вследствие неправильного питания (употребление малого количества молочных продуктов), а также во время беременности или кормления грудью. У детей недостаток кальция может развиться в период интенсивного роста.

Железо. В организме взрослого человека содержится около 4 граммов железа, причем основная масса его сконцентрирована в крови. Железо является незаменимым компонентом гемоглобина – пигмента эритроцитов, переносящего кислород о легких к тканям. Также железо входит в состав ферментов обеспечивающих клеточное дыхание (употребление кислорода клетками). Основным источником железа для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения. Железом богаты яблоки, гранаты, мясо, печень. Дефицит железа проявляется анемией, а также шелушением кожи, расслоением ногтей, появлением трещин на губах, ломкостью волос. Чаще всего от недостатка железа страдают дети и женщины детородного возраста. Причиной недостатка железа у детей является неправильное питание и быстрый рост организма. У женщин дефицит железа развивается из-за постоянной потери крови во время менструации. Особенно опасен дефицит железа во время беременности. Анемия, как проявление недостатка железа, может вызвать даже гибель плода, из-за недостатка кислорода.

Различные заболевания пищеварительного тракта (хронические гастриты, энтериты) также могут привести способствовать развитию дефицита железа.

Йод – является незаменимым для человека микроэлементом. Основная роль йода в организме человека заключается в том, что йод является активной частью гормонов щитовидной железы. Гормоны щитовидной железы регулируют энергетические процессы организма – образование тепла, рост и развитие. При недостатке йода возникает тяжелое состояние – гипотиреоз, названное так из-за недостатка гормонов щитовидной железы (для их синтеза необходим йод). Основным источником йода для человека являются молоко, мясо, свежие овощи, рыба и морские продукты. Дефицит йода возникает в основном из-за неправильного питания. В некоторых регионах земного шара (например, Урал) гипотиреоз возникает особенно часто. Это связано с недостатком содержание йода в почве и воде.

Фтор полезен для организма только в небольших количествах. При низких концентрациях фтор стимулирует развитие и рост зубов, костной ткани, образование клеток крови, повышение иммунитета. Недостаток фтора повышает риск заболевания кариесом (особенно у детей) и негативно сказывается на иммунитете. В больших дозах фтор может вызывать заболевание флюороз, проявляющееся изменениями скелета. Основным источником фтора являются свежи овощи и молоко, а так же питьевая вода.

Медь. Роль меди в организме заключается в активации тканевых ферментов, которые участвуют в дыхании клеток и превращении веществ. Также важно отметить положительное влияние меди на процесс кроветворения. При помощи меди происходит перенос железа в костный мозг и созревание эритроцитов. При недостатке меди происходит нарушение развития костной и соединительной ткани, также тормозится умственное развитие детей, увеличиваются печень и селезенка, развивается анемия. Хлеб и мучные продукты, чай, кофе, фрукты и грибы являются основными источниками меди для человека.

Цинк входит в состав многих ферментов, оказывает стимулирующее действие процесс полового созревания, образования костей, распада жировой ткани. Недостаток цинка развивается довольно редко. Иногда дефицит цинка возникает при избыточном потреблении мучных продуктов, препятствующих всасыванию цинка из кишечника. Недостаток цинка (особенно в детском возрасте) может привести к тяжелым нарушениям развития: торможение полового созревания, выпадение волос, деформация скелета. Достаточные для человека количества цинка содержатся в печени животных, мясе, яичных желтках, сырах, горохе.

Кобальт – является фактором активации витамина В12, поэтому этот элемент незаменим для нормального протекания процесса образования крови. Также кобальт стимулирует синтез белков и рост мышц, активирует некоторые ферменты перерабатывающие углеводы. Недостаток кобальта может проявиться анемией (малокровие). Основными источниками кобальта являются хлеб и мучные продукты, фрукты и овощи, молоко, бобовые.

Библиография:

Идз М.Д. Витамины и минеральные вещества, Спб. : Комплект, 1995
Минделл Э. Справочник по витаминам и минеральным веществам, М. : Медицина и питание: Техлит, 1997
Беюл Е.А Cправочник по диетологии, М.: Медицина, 1992

Читать еще:

www.tiensmed.ru

37. Роль воды и минеральных веществ в процессах жизнедеятельности

Вода идеальный растворитель в организме, она сохранит вашу энергию, сделает вес меньше, мышцы сильнее, суставы эластичнее, необходима пищ сис-ме да и вообще всем физиологическим процессам. И если вас спросят: какова роль воды в организме? Мы гордо ответим: Роль воды неоценима! Её значимость можно сравнить лишь с минеральными веществами, которые так же играют

Огромную физиологическую роль в организме человека и животных. Они входят в состав всех клеток, обусловливают структуру клеток и тканей; в организме они необходимы для обеспечения всех жизненных процессов дыхания, роста, обмена веществ, образования крови, кровообращении, деятельности центральной нервной системы и оказывают влияние на коллоиды тканей и ферментативные процессы. Они входят в состав или активируют до трехсот ферментов.

Основной источник поступления минеральных веществ в организм человека - пищевые продукты растительного и животного происхождения. Питьевая вода покрывает лишь до 10% суточной потребности в таких микроэлементах как J, Си, Zn, Mn, Со, Мо и только для отдельных микроэлементов (F, Sr) может служить главным источником их поступления в организм. Содержание разных микроэлементов в пищевом рационе зависит от геохимических условий местности, в которой были получены продукты, а также от набора пищевых продуктов, входящих в рацион

Более 80-ти элементов обнаружены в организме человека. Из них человеку для нормальной жизнедеятельности необходимы около 20-ти макро- и микроэлементов. Многие из них являются жизненно необходимыми. Эти элементы называют эссенциальными, т.к. они играют важную биологическую роль, участвуют в регулировании многих функций организма.

Не буду расписывать какие минералы где и для чего нужны, т.к. получится очень много, только основные, только коротко по схеме: элемент- функция или орган, сут потр

Магний. Магний необходим для нормального протекания биосинтеза белков и обмена углеводов в организме. Он обладает успокаивающим, сосудорасширяющим, желчегонным и мочегонным действием, повышает двигательную активность кишечника. 350-500 мг

Калий. Калий совместно с натрием и хлором принимает участие в поддержании осмотического равновесия в организме, обеспечивает процессы возбуждения и торможения в нервной системе, сокращения мышц, в том числе и сердечной мышцы. 2-4 г

Кальций. Наряду с фосфором кальций является основным минеральным компонентом костей и зубов. В них сосредоточено до 99% всего кальция организма. Кроме этого он участвует в процессах свертываемости крови, поддержании осмотического равновесия внутренней среды организма, нормальной проницаемости стенок сосудов, возбудимости нервной системы и сердечной мышцы, он необходим для нормальной сократимости мышц, активации ряда ферментов и гормонов. 0,8-1 г

Натрий играет основную роль в поддержании постоянства осмотического давления и объема жидкости в организме. Он обеспечивает более чем на 30% щелочные резервы плазмы крови, принимает участие в образовании желудочного сока, активирует ряд ферментов слюнных желез и поджелудочной железы, регулирует выделение почками продуктов обмена веществ, участвует в транспорте аминокислот, сахаров и калия в клетки. 4-6 г

Хлор. участием в регуляции водно-солевого обмена и осмотического давления в тканях и клетках. Хлор входит в состав соляной кислоты желудочного сока. 5 г.

Фосфор. Подавляющая часть фосфора организма (до 80%) сосредоточена в костной ткани. Фосфолипиды служат основным структурным компонентом клеточных мембран. Фосфаты и их органические соединения принимают участие в процессах хранения и использования генетического материала, энергетическом обеспечении всех процессов жизнедеятельности.

Сера. Сера — непременная составная часть некоторых аминокислот. 4-5 г

Железо. Железо необходимо для процессов кроветворения. Около 55% его в организме входит в состав гемоглобина эритроцитов, примерно 24% — в состав миоглобина мышц, а 21% хранится про запас в печени и селезенке. 10 мг для мужчин и 18 мг для женщин

Йод. Недостаток вызывает развитие эндемического зоба, характеризующееся нарушением синтеза гормонов щитовидной железы, что сопровождается вялостью, сонливостью, апатией, нарушением обмена веществ. 0,1-0,2 мг

А еще хром, кобальт, марганец, медь, цинк, фтор, никель и селен. Жизненно важны, но при повышенном содержании смертельно опасны, как и все минералы, но эти особенно.

studfiles.net

Основные функции минеральных веществ.

3). Обеспечивают процессы свертывания крови,

4). Создают мембранный потенциал и потенциал действия возбудимых клеток

6). Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях и др.

infopedia.su

Тема 2.2. Химический состав клетки.

1. Дайте определения понятий.Клетка – элементарная единица живого, обладающая всеми признаками организма: способностью к размножению, росту, обмену веществ и энергией с окружающей средой, раздражимостью, постоянством химического сотсава.Макроэлементы – элементы, количество которых в клетке составляет до 0.001% от массы тела. Примеры – кислород, углерод, азот, фосфор, водород, сера, железо, натрий, кальций и др.Микроэлементы – элементы, количество которых в клетке составляет от 0.001% до 0.000001% от массы тела. Примеры – бор, медь, кобальт, цинк, йод и др.Ультрамикроэлементы – элементы, содержание которых в клетке не превышает 0.000001% от массы тела. Примеры – золото, ртуть, цезий, селен и др.

2. Составьте схему «Вещества клетки».

veschestva-kletki

3. О чем говорит научный факт сходства элементарного химического состава живой и неживой природы?Это указывает на общность живой и неживой природы.

Неорганические вещества. Роль воды и минеральных веществ в жизнедеятельности клетки.1. Дайте определения понятий.Неорганические вещества – это вода, минеральные соли, кислоты, анионы и катионы, присутствующие как в живых, так и в неживых организмах.Вода – одно из самых распространенных неорганических веществ в природе, молекула которого состоит из двух атомов водорода и одного атом кислорода.

2. Нарисуйте схему «Строение воды».

stroenie-vody

3. Какие особенности строения молекул воды придают ей уникальные свойства, без которых невозможна жизнь?Структура молекулы воды образована двумя атомами водорода и одним атомом кислорода, которые образуют диполь, то есть вода имеет две полярности "+"и"-".Это способствует ее проницаемости через стенки мембраны, способностью растворять химические вещества. Кроме того, диполи воды связываются водородными связями друг с другом, что обеспечивает ее способность быть в различных агрегатных состояниях, а также - растворять или не растворять различные вещества.

4. Заполните таблицу «Роль воды и минеральных веществ в клетке».

rol-vody

5. Каково значение относительного постоянства внутренней среды клетки в обеспечении процессов ее жизнедеятельности?Постоянство внутренней среды клетки называется гомеостазом. Нарушение гомеостаза влечёт к повреждению клетки или к её смерти, в клетке постоянно происходит пластический обмен и энергетический обмен, это две составляющие метаболизма, и нарушение этого процесса ведёт к повреждению или к гибели всего организма.

6. В чем состоит назначение буферных систем живых организмов и каков принцип их функционирования?Буферные системы поддерживают определенное значение рН (показатель кислотности) среды в биологических жидкостях. Принцип функционирования заключается в том, что рН среды зависит от концентрации протонов в этой среде (Н+). Буферная система способна поглощать или отдавать протоны в зависимости от их поступления в среду извне или, напротив, удаления из среды, при этом рН не будет изменяться. Наличие буферных систем необходимо в живом организме, так как из-за изменения условий окружающей среды рН может сильно меняться, а большинство ферментов работает только при определенном значении рН. Примеры буферных систем:карбонатно-гидрокарбонатная (смесь Na2СО3 и NaHCO3)фосфатная (смесь K2HPO4 и Kh3PO4).

Органические вещества. Роль углеводов, липидов и белков в жизнедеятельности клетки.1. Дайте определения понятий.Органические вещества – это вещества, в состав которых обязательно входит углерод; они входят в состав живых организмов и образуются только при их участии.Белки – высокомолекулярные органические вещества, состоящие из альфа-аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью.Липиды – обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов.Углеводы – это органические вещества, в своем составе имеющие карбонильную и несколько гидроксильных групп и иначе называемые сахарами.

2. Впишите в таблицу недостающую информацию «Строение и функции органических веществ клетки».

stroenie-i-funkcii-oraganicheskih-veschestv-kletki

3. Что понимают под денатурацией белка?Денатурация белка – это утрата белком своей природной структуры.

Нуклеиновые кислоты, АТФ и другие органические соединения клетки.1. Дайте определения понятий.Нуклеиновые кислоты – это биополимеры, состоящие из мономеров – нуклеотидов. АТФ – это соединение, состоящее из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.Нуклеотид – это мономер нуклеиновой кислоты, который состоит из фосфатной группы, пятиуглеродного сахара (пентозы) и азотистого основания.Макроэргическая связь – это связь между остатками фосфорной кислоты в АТФ.Комплементарность – это пространственное взаимное соответствие нуклеотидов.

2. Докажите, что нуклеиновые кислоты являются биополимерами.Нуклеиновые кислоты состоят из большого количества повторяющихся нуклеотидов и имеют массу 10.000 до нескольких миллионов углеродных единиц.

3. Охарактеризуйте особенности строения молекулы нуклеотида.Нуклеотид представляет собой соединение из трех компонентов: остатка фосфорной кислоты, пятиуглеродного сахара (рибозы), и одного из азотистых соединений (аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил).

4. Какое строение имеет молекула ДНК?ДНК – двойная спираль, состоящая из множества нуклеотидов, которые последовательно соединяются между собой за счет ковалентных связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида. Азотистые основания, которые располагаются по одну сторону от остова одной цепи, связаны Н-связями с азотистыми основаниями второй цепи по принципу комплементарности.

5. Применив принцип комплементарности, постройте вторую цепочку ДНК.Т-А-Т-Ц-А-Г-А-Ц-Ц-Т-А-ЦА-Т-А-Г-Т-Ц-Т-Г-Г-А-Т-Г.

6. Каковы основные функции ДНК в клетке?При помощи четырех типов нуклеотидов в ДНК записана вся важная информация в клетке об организме, которая передается последующим поколениям.

7. Чем молекула РНК отличается от молекулы ДНК?РНК представляет собой одинарную цепь меньшего, чем ДНК, размера. В нуклеотидах находится сахар рибоза, а не дезоксирибоза, как в ДНК. Азотистым основанием, вместо тимина, является урацил.

8. Что общего в строении молекул ДНК и РНК?И РНК, и ДНК являются биополимерами, состоящими из нуклеотидов. В нуклеотидах общим в строении является наличие остатка фосфорной кислоты и оснований аденина, гуанина, цитозина.

9. Заполните таблицу «Типы РНК и их функции в клетке».

tipy-rnk

10. Что такое АТФ? Какова его роль в клетке?АТФ – аденозинтрифосфат, макроэргическое соединение. Его функции – универсальный хранитель и переносчик энергии в клетке.

11. Каково строение молекулы АТФ?АТФ состоит из трех остатков фосфорной кислоты, рибозы и аденина.

12. Что представляют собой витамины? На какие две большие группы их разделяют?Витамины – биологически активные органические соединения, играющие важную роль в процессах обмена веществ. Их разделяют на водорастворимые (С, В1, В2 и др.) и жирорастворимые (А, Е и др.).

13. Заполните таблицу «Витамины и их роль в организме человека».

biogdz.ru

7.5. Обмен воды и минеральных веществ

Человеческий организм на 60% состоит из воды. Жировая ткань содержит 20% воды (от её массы), кости – 25, печень – 70, скелетные мышцы – 75, кровь –80, мозг – 85%.

Для нормальной жизнедеятельности организма, который живёт в условиях меняющей среды, очень важно постоянство внутренней среды организма. Её создают плазма крови, тканевая жидкость, лимфа, основная часть которых это вода, белки и минеральные соли. Вода и минеральные соли не служат питательными веществами или источниками энергии. Но без воды не могут протекать обменные процессы. Вода хороший растворитель. Только в жидкой среде протекают окислительно‑восстановительные процессы и другие реакции обмена. Жидкость участвует в транспортировке некоторых газов, перенося их либо в растворённом состоянии, либо в виде солей. Вода входит в состав пищеварительных соков, участвует в удалении из организма продуктов обмена, среди которых содержатся и токсические вещества, а также в терморегуляции.

Без воды человек может прожить не более 7–10 дней; тогда как без пищи –30–40 дней. Удаляется вода вместе с мочой через почки (1700 мл), с потом через кожу (500 мл) и с воздухом, выдыхаемым через лёгкие (300 мл).

Отношение общего количества потребляемой жидкости к общему количеству выделяемой жидкости называется водным балансом. Если количество потребляемой воды меньше количества выделяемой, то в организме человека могут наблюдаться различного рода расстройства его функционального состояния, так как, входя в состав тканей, вода является одним из структурных компонентов тела, находится в виде солевых растворов и обусловливает тесную связь водного обмена с обменом минеральных веществ.

Обмен воды и электролитов, по существу, представляет собой единое целое, поскольку биохимические реакции протекают в водных средах, а многие коллоиды являются сильно гидратированными, т.е. соединёнными физико-химическими связями с молекулами воды.

Вода поступает в организм человека в «чистом виде» и в составе различных продуктов, с которыми он тоже получает необходимые ему элементы. Суточная потребность человека в воде составляет 2,0–2,5 л. Суточная потребность человеческого организма в некоторых микроэлементах следующая: калия 2,7–5,9 г, натрия – 4–5 г, кальция – 0,5 г, магния – 70–80 мг, железа – 10–15 мг, марганца – до 100 мг, хлора – 2–4 г, йода – 100–150 мг.

Обмен воды и электролитов в организме имеет сложную нервно-гуморальную регуляцию. Наиболее подвержены регуляторным воздействиям вода и тесно связанный с нею в метаболизме натрий. Сложная рефлекторная цепь регуляции водно-электролитного обмена начинается с четырёх рецепторов, которые сигнализируют об изменении количества воды в организме. Во-первых, это рецепторы слизистой рта, подсыхание которой вызывает чувство жажды. Однако это ощущение проходит при смачивании слизистой, хотя вода в организм при этом не поступает. Поэтому данный вид жажды называется ложной жаждой. Во-вторых, сигналы о необходимости восполнить запасы воды в организме или прекратить её потребление идут от барорецепторов слизистой желудка. Раздувание желудка ведёт к исчезновению чувства жажды, а спадение его стенок, наоборот, к возникновению. Поскольку жажда, возникающая в этом случае, связана не с изменением содержания воды в организме, а с изменением тонуса желудочной стенки, она также ложная. Третью группу нервных окончаний, принимающих участие в регуляции водно‑электролитного обмена, составляют осморецепторы тканей, которые сигнализируют об изменениях осмотического давления в тканях. Чувство жажды при раздражении осморецепторов – это вид жажды истинный. И наконец, четвёртая группа рецепторов – волюм-рецепторы сосудистого русла, реагирующие на изменение объёма циркулирующей в сосудистой системе крови.

В регуляции водно-солевого обмена принимают участие и дистантные рецепторы (зрительный, слуховой), обеспечивающие условнорефлекторный компонент регуляции. Импульсы со всех указанных групп рецепторов идут в гипоталамус, где расположен центр водорегуляции. Отсюда поступают «команды» на эффекторы, выводящие воду из организма.

Регулятором водно-солевого обмена являются гормоны коры надпочечников (альдостерон) и задней доли гипофиза (антидиуретический).

В регуляции электролитного обмена играют роль и другие гормоны коры надпочечников, объединяемые одним названием минералокортикоиды. При их недостатке нарушается обмен калия, развивается гипокалиемия (т.е. понижение содержания калия и в организме в целом), вследствие чего возникает мышечная адинамия и ряд других серьёзных нарушений обмен; кальция и фосфора регулируется паратгормоном – секретом паращитовидных желез, который стабилизирует уровень этих элементов в организме благодаря тому, что под его воздействием кальций связывается с белками и его выведение из организма резко тормозится. Наконец, на водно-электролитный обмен оказывает влияние и адреналин, который, спазмируя клубочковые сосуды почек, снижает величину фильтрационного давления и ведёт к уменьшению диуреза, т.е. к уменьшению выведения воды из организма, важна роль и вегетативных нервов, регулирующих интенсивность потоотделения.

Минеральные вещества входят в состав скелета, в структуры белков, гормонов, ферментов. Общее количество всех минеральных веществ в организме составляет приблизительно 4–5% массы тела. Нормальная деятельность центральной нервной системы, сердца и других органов протекает при условии строго определённого содержания ионов минеральных веществ, за счёт которых поддерживается постоянство осмотического давления, реакция крови и тканевой жидкости; они участвуют в процессах секреции, всасывания, выделения и т.д.

Основную часть минеральных веществ человек получает с пищей и водой. Однако не всегда их содержание в пище достаточно. Большинству людей приходится добавлять, например, хлористый натрий (NaCI – поваренная соль) в пищу по 10 – 12г в день. Хронический недостаток в пище минеральных веществ может приводить к расстройству функций организма. Особенно чувствительны к недостатку тех или иных солей дети и беременные женщины. Соли кальция фосфора необходимы для построения костей и зубов, в которых находится 70% всего фосфора и 99% кальция, имеющихся в организме.

Нормальный рост и развитие организма зависят от поступления достаточного количества Na. Ионы Cl идут на образование соляной кислоты в желудке, играющей большую роль в пищеварении. Ионы Na и Cl участвуют в механизмах возникновения и распространения возбуждения. В состав гемоглобина – переносчика О2 и СО 2 – входит двухвалентное железо. Недостаток железа ведёт к тяжёлому заболеванию – малокровию. Йод является важной составной частью гормона щитовидной железы – тироксина, который принимает участие в регуляции обмена веществ, а калий имеет определяющее значение в механизмах возникновения и распространения возбуждения, связан с процессом костных образований. Важную физиологическую роль в организме играют также кальций (Са), магний (Mg), медь (Cu), сера (S), цинк (Zn), бром (Br), фтор (F).

studfiles.net

Значение минеральных веществ в организме человека — Блог о здоровье Физ-Ра.com

Минеральные вещества в зависимости от содержания в организме и пищевых продуктах подразделяются на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера. Из многих микроэлементов, которые содержатся в организме и продуктах в очень малых количествах, особенно необходимы для жизнедеятельности железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, стронций, кремний, селен, бор.

Кальций

Формирует костную ткань, участвует в процессах возбудимости нервной ткани, сократимости мышц и свертывании крови, уменьшает проницаемость сосудов. Он является необходимой составной частью ядра и мембран клеток, клеточных и тканевых жидкостей, влияет на кислотно-основное состояние организма, активирует ряд ферментов, имеет противовоспалительное действие и уменьшает явления аллергии.

Основными источниками кальция являются молоко и молочные продукты, яйца, гречневая и овсяная крупы, горох, зеленый лук, морковь, ставрида, сельдь, сазан, икра.

Фосфор

Фосфор и его соединения принимают участие во всех процессах жизнедеятельности, но особое значение они имеют в обмене веществ и функции нервной и мозговой ткани, мышц, печени, почек, в образовании костей и зубов (они содержат 85% фосфора организма), а также ферментов, гормонов.

Лучшими источниками фосфора являются все животные продукты, хотя много фосфора содержится в зерновых и бобовых продуктах (усваивается он хуже). Фосфор в пище распространен настолько широко, что дефицит его встречается очень редко, если только человек не питается длительно только фруктами и ягодами.

Магний

Участник более чем 300 реакций обмена веществ, а также костеобразования, выработки энергии, обмена глюкозы, аминокислот, жирных кислот, витаминов группы В. Он нормализует деятельность нервной системы и сердца, оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует двигательную функцию кишечника и желчеотделение.

Магнием богаты растительные продукты (отруби, сухофрукты, овсяная крупа, пшено, орехи, горох).

Калий

Играет большую роль в регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления, кислотно-основного состояния организма. Он необходим для нормальной деятельности мышц, в частности сердца, способствует выведению из организма воды и натрия.

Больше всего калия поступает в организм с растительными продуктами (картофелем, яблоками, гречей, абрикосами свежими и курагой).

Натрий и хлор

Поступают в организм в основном в виде натрия хлорида (поваренной соли). Натрий имеет большое значение во внутриклеточном и межтканевом обмене веществ, регуляции кислотно-основного состояния и осмотического давления в клетках, тканях и крови. Он способствует накоплению жидкости в организме, активизирует пищеварительные ферменты. Хлор участвует в регуляции осмотического давления и водного обмена, образовании соляной кислоты желудочного сока.

Железо

Необходимо для нормального кроветворения и тканевого дыхания. Оно входит в состав гемоглобина эритроцитов, доставляющего кислород к органам и тканям, миоглобина мышц, ферментов, обеспечивающих процессы дыхания клеток.

Основные источники железа — печень, почки, язык животных, крупа гречневая, фасоль, горох, черника, шоколад, пшено, яблоки, груши, айва, инжир, кизил, шпинат, орехи.

Йод

Участвует в образовании гормонов щитовидной железы. В районах, где имеется недостаток йода в почве, пищевых продуктах и воде, возникают йододефицитные заболевания, среди которых преобладает эндемический зоб. Йодом особенно богаты морская рыба и продукты моря (креветки, мидии, морская капуста и другие).

Фтор

Вместе с кальцием и фосфором участвует в построении костей и зубов и обеспечивает их твердость и крепость. Недостаток фтора в воде и пищевых продуктах способствует развитию кариеса зубов и снижению прочности костей. Фтора много в морской рыбе и продуктах моря, а также в чае.

Цинк

Входит в состав более 200 ферментов и участвует в самых различных реакциях обмена веществ, включая окисление алкоголя. Цинк необходим для нормальной функции половых желез, кроветворения, костеобразования. Хорошо усвояемым цинком богаты мясо и внутренние органы животных, яйца, рыба. Фрукты, ягоды и овощи бедны цинком.

Медь

Участвует в кроветворении и тканевом дыхании. Хорошими источниками меди являются мясо, рыба, продукты моря, гречневая, овсяная и перловая крупы, орехи, картофель, абрикосы, груши, крыжовник.

Селен

Наряду с витаминами Е и С, а также каротиноидами, является антиоксидантом, предупреждающим перекисное окисление жиров и повреждение клеток. Селен положительно влияет на иммунную систему.

Много селена содержится в морской рыбе и продуктах моря (крабы, креветки и других), печени и мясе, яйцах, дрожжах. Во фруктах и овощах селена мало.

Хром

Совместно с гормоном инсулином регулирует обмен глюкозы. При сильной недостаточности хрома снижается выносливость организма к глюкозе с развитием диабетоподобного состояния, особенно при беременности. Дефицит хрома неблагоприятно отражается на обмене холестерина. Хорошие источники хрома — пивные дрожжи, проросшее зерно, хлеб из муки грубого помола, бобовые, печень, мясо, сыр. Во фруктах и овощах хрома мало.

Избыточное потребление сахара увеличивает потребность в хроме.

fiz-ra.com