МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ. Метаболическая функция воды
Вода - главное вещество организма
Роль воды в организме
На самом деле роль воды многогранна и с трудом поддается обычному перечислению. Из наиболее явных ее функций можно назвать:
1. Участие в ферментативных реакциях гидролиза. Поэтому
- катаболизм в клетке любых полимерных молекул (триацилглицеролов, гликогена) и получение из них энергии не может происходить без воды,
- переваривание пищевых веществ ухудшается в состоянии недостаточности воды.
2. Формирование клеточных мембран основано на амфифильности фосфолипидов, т.е. на способности фосфолипидов автоматически формировать полярную поверхность мембраны и гидрофобную внутреннюю фазу. Как следствие, при снижении объема внутри- и внеклеточной воды часть фосфолипидов оказывается "лишней" и происходит деформация мембран клеток.
3. Вода формирует гидратную оболочку вокруг молекул. Это обеспечивает
- растворимость веществ, в частности белков-ферментов, и должное взаимодействие их поверхностных гидрофильных аминокислот с окружающей водной средой. При уменьшении доли воды в среде взаимодействие ухудшается, изменяется конформация фермента и, значит, варьирует скорость ферментативных реакций,
- транспорт веществ в крови и в клетке.
4. Вода создает активный объем клетки и межклеточного пространства. Связывание воды с органическими структурами межклеточного матрикса – коллагеном, гиалуроновой кислотой, хондроитин-сульфатами и другими соединениями обеспечивает тургор и упругость тканей. Наглядно это проявляется при крайнем обезвоживании организма, когда наблюдается спадение глазных яблок и неэластичность кожи.
В качестве примера проявления скрытого дефицита воды можно указать дегенерацию суставов при артрозах. В доклинической стадии сухость и шероховатость хрящевых поверхностей приводят к повышению трения и сцепления в суставе, что проявляется как слышимый при движении скрип и хруст. В дальнейшем развиваются истончение и истирание суставного хряща, снижение его аммортизационных свойств, появление болей и начало клинических стадий остеоартроза.
- сужение сосудов для приведения в соответствие объема крови и емкости сосудистого русла,
- повышение артериального давления для обеспечения кровоснабжения головного мозга, почек и других органов.
Регулярная нехватка воды приводит к постоянному сокращению гладких мышц сосудов, их "тренировке", утолщению мышечного слоя и, как следствие, более выраженному тонусу сосудов в ответ на обычные стимулы и естественный гормональный фон. Развивается эссенциальная артериальная гипертония.
Источники воды в клетке
Существуют два источника воды для клеточного метаболизма:
1. Вода, образуемая в процессе катаболизма и при окислительном фосфорилировании – метаболическая вода, в среднем 400 мл.
Часто этот источник воды переоценивают и считают достаточным для покрытия водного дефицита, приводя в пример верблюдов и жир в их горбах. Однако элементарный расчет показывает, что в состоянии покоя даже при полном голодании для обеспечения организма человека суточной энергией необходимо не более 200 г жира. Известно, что при полном окислении 1 г жира образуется 1,09 мл воды, т.е. в сутки такой воды будет всего 220 мл. Способность верблюдов выживать в жарких условиях пустыни обусловлены совсем не запасами жира, а другими причинами!
2. Вода, поступающая с пищей – в сутки во взрослый организм должно поступать в виде чистой (!) воды не менее 1,5 л или из расчета 25-30 мл/кг массы. Дополнительно может поступить с напитками, жидкой и твердой пищей еще до 1,5 л. У ребенка первого года жизни суточная потребность в воде составляет 100-165 мл/кг веса, что связано с большим количеством экстрацеллюлярной жидкости и легкостью ее потери при воздействиях на организм.
Выведение воды из организма
Выведение воды осуществляется несколькими системами:
1. Легкие. Вода выводится незаметно для человека с выдыхаемым воздухом, это неощутимые потери (в среднем 400 мл/сут). Доля выводимой воды может возрастать при глубоком дыхании, дыхании сухим воздухом, при гипервентиляции, искусственной вентиляции легких без учета влажности воздуха.
2. Кожа. Потери через кожу могут быть
- неощутимые – при этом выводится практически чистая вода (500 мл/сут),
- ощутимые – потоотделение при повышении температуры тела или среды, при физической работе (до 2,0 литров в час).
3. Кишечник – теряется 100-200 мл/сут, количество возрастает при рвоте, диарее.
4. Почки выводят до 1000-1500 мл/сут. Скорость выделения мочи у взрослого 40-80 мл/ч, у детей – 0,5 мл/кг·ч.
В нормальных условиях благодаря почкам вода из организма выделяется в количестве, соответствующем объему принимаемой жидкости.
Часть воды всегда удаляется независимо от водного рациона, даже при сухом голодании. Это называется облигатная потеря воды (около 1400 мл в сутки). К облигатной потере воды относится удаление воды с потом, выдыхаемым воздухом, испражнениями и мочой. При этом доля воды, теряемой через почки, даже с максимально концентрированной мочой, составляет до 50% всех потерь.
Регуляция водного баланса
В организме за сохранение воды ответственны две антидиуретические системы:
1. Антидиуретический гормон (вазопрессин) – его секреция и синтез возрастает при:
- активации барорецепторов сердца в результате снижения давления крови, при уменьшении внутрисосудистого объема крови на 7-10%,
- возбуждении осморецепторов гипоталамуса – при нарастании осмоляльности внеклеточной жидкости даже менее чем на 1% (при обезвоживании, почечной или печеночной недостаточности),
В зрелом и пожилом возрасте количество осморецепторов снижается и, следовательно, снижается чувствительность гипоталамуса к изменению осмоляльности, что повышает риск обезвоживания, обычно субклинического.
В эпителиоцитах дистальных канальцев почек и собирательных трубочек гормон стимулирует синтез и встраивание аквапоринов в апикальную мембрану клеток и реабсорбцию воды.
2. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (система РААС) – активируется при уменьшении давления в почечных приносящих артериолах или снижение концентрации ионов Na+ в моче дистальных канальцев. Конечная цель работы данной системы – усилить реабсорбцию натрия в конечных отделах нефрона. Это влечет за собой увеличение потока воды в клетки тех же отделов и предотвращение ее потерь.
Потери воды вызываются низкой активностью антидиуретических систем.
3. За целенаправленное удаление натрия и, соответственно, воды отвечает третий гормон - атриопептин. Атриопептин – вазодилатирующий и натрийуретический гормон, вырабатываемый в секреторных миоцитах предсердий и желудочков в ответ на их растяжение. Уровень атриопептинов возрастает, например, в результате застойной сердечной недостаточности, хронической почечной недостаточности и т.п.
Натрийуретический гормон усиливает выведение ионов Na+ и воды и снижает давление за счет:
- повышения скорости клубочковой фильтрации и подавления реабсорбции воды,
- торможения реабсорбции ионов Na+ и Cl– в проксимальных канальцах и повышения их экскреции,
- снижения сердечного выброса и повышения коронарного тонуса,
- ингибирования секреции ренина, эффектов ангиотензина II и альдостерона,
- увеличения проницаемости гистогематических барьеров и увеличения транспорта воды из крови в тканевую жидкость,
- расширения артериол и снижения тонуса вен.
Вы можете спросить или оставить свое мнение.
biokhimija.ru
Функции воды в организме. Регуляция обмена воды антидиуретическим гормоном — Биохимия. Ответы на билеты
Из наиболее явных ее функций можно назвать:
1. Участие в ферментативных реакциях гидролиза. Поэтому
катаболизм в клетке любых полимерных молекул (триацилглицеролов, гликогена) и получение из них энергии не может происходить без воды, переваривание пищевых веществ ухудшается в состоянии недостаточности воды. 2. Формирование клеточных мембран основано на амфифильности фосфолипидов, т.е. на способности фосфолипидов автоматически формировать полярную поверхность мембраны и гидрофобную внутреннюю фазу. Как следствие, при снижении объема внутри- и внеклеточной воды часть фосфолипидов оказывается "лишней" и происходит деформация мембран клеток. 3. Вода формирует гидратную оболочку вокруг молекул. Это обеспечивает растворимость веществ, в частности белков-ферментов, и должное взаимодействие их поверхностных гидрофильных аминокислот с окружающей водной средой. При уменьшении доли воды в среде взаимодействие ухудшается, изменяется конформация фермента и, значит, варьирует скорость ферментативных реакций,транспорт веществ в крови и в клетке. 4. Вода создает активный объем клетки и межклеточного пространства. Связывание воды с органическими структурами межклеточного матрикса коллагеном, гиалуроновой кислотой, хондроитин-сульфатами и другими соединениями обеспечивает тургор и упругость тканей. Наглядно это проявляется при крайнем обезвоживании организма, когда наблюдается спадение глазных яблок и неэластичность кожи. 5. Состояние жидких сред организма (кровь, лимфа, пот, моча, желчь) напрямую зависит от количества в них воды. Сгущение и концентрирование этих жидкостей приводит к снижению растворимости их компонентов солей, органических веществ, и усилению кристаллообразования в моче и желчи. 6. Достаточное количество воды поддерживает стабильность артериального давления. При нехватке воды активируется секреция вазопрессина и ангиотензина, часть эффектов которых направлена на сужение сосудов для приведения в соответствие объема крови и емкости сосудистого русла, повышение артериального давления для обеспечения кровоснабжения головного мозга, почек и других органов. Регулярная нехватка воды приводит к постоянному сокращению гладких мышц сосудов. Развивается артериальная гипертония.
Функции воды
1) Участие в образовании внутриклеточных структур: -Гидратная оболочка ионов, - Гидратная оболочка вокруг белков, -Вода внутри третичной структуры белков. 2) Участие в транспорте различных веществ. Реализации этой функции способствуют:
-Низкая вязкость, - Высокая подвижность, -Высокая растворяющая способность воды. 3)Среда для химических реакций. 4)Вода является участником химических реакций: -Гидролиз веществ, -реакция гидротации. 5)Вода необходима для выведения продуктов обмена веществ. 6)Участие в теплорегуляции. 7)Входит в состав смазки, то есть облегчает скольжение трущихся поверхностей
В организме за сохранение воды ответственны две антидиуретические системы:
1. Антидиуретический гормон (вазопрессин) его секреция и синтез возрастает при:
активации барорецепторов сердца в результате снижения давления крови, при уменьшении внутрисосудистого объема крови на 7-10%, возбуждении осморецепторов гипоталамуса при нарастании осмоляльности внеклеточной жидкости даже менее чем на 1% (при обезвоживании, почечной или печеночной недостаточности). В эпителиоцитах дистальных канальцев почек и собирательных трубочек гормон стимулирует синтез и встраивание аквапоринов в апикальную мембрану клеток и реабсорбцию воды. 2. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (система РААС) активируется при уменьшении давления в почечных приносящих артериолах или снижение концентрации ионов Na+ в моче дистальных канальцев. Конечная цель работы данной системы усилить реабсорбцию натрия в конечных отделах нефрона. Это влечет за собой увеличение потока воды в клетки тех же отделов и предотвращение ее потерь. Потери воды вызываются низкой активностью антидиуретических систем.
АДГ (вазопрессин) это олигопептид (9 АК) с молекулярной массой 1000. Вырабатывается в гипоталамусе, хранится в задней доле гипофиза. Когда Росм увел (обезвоживание), выдел АДГ, который действует на дистальные канальцы и собирательные трубочки почек. Этот эффект АДГ реализуется через цАМФ, который активирует протеинкиназу. Последняя, за счет фосфата АТФ, фосфорилирует белки мембран. В результате проницаемость для воды и Na+ увеличивается и они возвращаются в кровоток. Диурез уменьшается, что приводит к уменьшению Росм, поступление АДГ в кровь прекращается. Если выработка АДГ нарушается, воды из орг-ма выделяется много. Возникает несахарные диабет, который хар-ся полиурией до 4-10 л в сутки. Для лечения исп-ют препараты из высушенного гипофиза (адиурекин).
За целенаправленное удаление натрия и, соответственно, воды отвечает гормон - атриопептин.
Существуют два источника воды для клеточного метаболизма:
1. Вода, образуемая в процессе катаболизма и при окислительном фосфорилировании метаболическая вода, в среднем 400 мл. 2. Вода, поступающая с пищей в сутки во взрослый организм должно поступать в виде чистой (!) воды не менее 1,5 л или из расчета 25-30 мл/кг массы. Дополнительно может поступить с напитками, жидкой и твердой пищей еще до 1,5 л.
Выведение воды из орагнизма: почки - 1500 мл, кожа - 650 мл, легкие - 350 мл, кишечник - 150 мл. Всего выводится из орагнизма за сутки 2650 мл воды. Разница в 350-400 мл между потреблением и выведением приходится на эндогенную воду, которая в организме образуется в тканях при расщеплении пищевых веществ.
Вода является основной средой нашего организма, составляя 50-65 % от массы тела человека. Содержание воды в организме зависит от возраста. Чем меньше жира в организме, тем меньше воды.
ifreestore.net
МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ
biokhimija.ru | Тимин О.А. Лекции по биологической химии | 347 |
|
|
|
ФУНКЦИИ ПЕЧЕНИ
1.Пищеварительная – печень является крупнейшей пищеварительной железой. Она образует желчь, включающую воду (82%), желчные кислоты (12%), фосфатидилхолин (4%), холестерол (0,7%), прямой билирубин, белки, продукты распада стероидных гормонов, электролиты, лекарственные средства и их метаболиты.
Желчь обеспечивает эмульгирование и переваривание жиров пищи, стимулирует пери-
стальтику кишечника.
Из крови воротной вены желчные кислоты поглощаются симпортом с ионами Na+. В желчный капилляр синтезированные de novo и используемые вторично желчные кислоты секретируютсяАТФ-зависимымтранспортом.
2.Экскреторная функция, близка к пищеварительной – с помощью желчи выводятся билирубин, немного креатинина и мочевины, ксенобиотики и продукты их обезвреживания, холестерол. Последний выводится из организма только в составе желчи.
3.Секреторная – печень осуществляет биосинтез и секрецию в кровь альбумина и некоторых белков других фракций, белков свертывающей системы, липопротеинов, глюкозы, кетоновых тел,25-оксикальциферола,креатина.
4.Депонирующая – здесь находится место депонирования энергетических резервов
гликогена, накапливаются минеральные вещества, особенно железо, витамины A, D, K, B12 и фолиевая кислота.
5.Метаболическая функция (подробно см ниже)
6.Обезвреживающая функция (подробно см ниже)
Печень является центральным органом метаболизма.
Углеводный обмен
В гепатоцитах активно протекают процессы углеводного обмена. Благодаря синтезу и распаду гликогена печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови. Активный синтез
Биохимия печени | 348 |
|
|
гликогена происходит после приема пищи, когда концентрация глюкозы в крови воротной вены достигает 20 ммоль/л. Запасы гликогена в печени составляют от 30 до 100 г. При кратковременном голодании происходитгликогенолиз, в случае длительного голодания основным источником глюкозы крови являетсяглюконеогенез из аминокислот и глицерина.
Печень осуществляет взаимопревращение сахаров, т.е. превращение гексоз (фруктозы, галактозы) в глюкозу.
Активные реакции пентозофосфатного пути обеспечивают наработку НАДФН, необходимого для микросомального окисления и синтеза жирных кислот из глюкозы.
Липидный обмен
Если во время приема пищи в печень поступает избыток глюкозы, который не используется для синтеза гликогена и других синтезов, то она превращается в липиды – холестерол и триацилглицеролы. Поскольку запасать ТАГ печень не может, то их удаление происходит при помощи липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Холестерол используется, в первую очередь, для синтезажелчных кислот, также он включается в состав липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) иЛПОНП.
При определенных условиях – голодание, длительная мышечная нагрузка, сахарный диабет I типа, богатая жирами диета – в печени активируется синтез кетоновых тел, используемых большинством тканей как альтернативный источник энергии.
Белковый обмен
Больше половины синтезируемого за сутки в организме белка приходится на печень. Скорость обновления всех белков печени составляет 7 суток, тогда как в других органах эта величина соответствует 17 суткам и более. К ним относятся не только белки собственно гепатоцитов, но и идущие на "экспорт" – альбумины, многиеглобулины,ферменты крови, а
также фибриногени факторы свертываниякрови.
Аминокислоты подвергаются трансаминированию, дезаминированию, декарбоксилированию с образованием биогенных аминов. Происходят реакции синтезахолина икреатина благодаря переносу метильной группы от аденозилметионина. В печени идет утилизация избыточного азота и включение его в составмочевины.
studfiles.net
