Apa - cea mai importantă parte a tuturor celulelor. În termeni cantitativi, conține mult mai mult decât alte componente. Totuși, apa nu este doar o parte integrantă a celulelor, ci servește și ca mediu în care există celule și cu care se menține legătura între ele. În plus, apa este un mediu în care se produc toate reacțiile chimice asociate cu activitatea vitală a corpului.
Apa are un rol mecanic important, care promovează alunecarea suprafețelor de frecare (articulații, ligamente, etc.).
Datorită evaporării apei de pe suprafața pielii, omul și animalele cu sânge cald păstrează o temperatură constantă a corpului, cu o formare crescută de căldură în corp sau la o temperatură ambiantă ridicată.
Apa este baza tuturor fluidelor din sange organism :., limfa, urina, sucuri ale sistemului digestiv, lichidul cefalorahidian, etc. Prin urmare, toate organismele vii nu sunt, de obicei în măsură să tolereze deshidratarea. Omul și animalele mor din cauza lipsei de apă mult mai repede decât din cauza lipsei de alimente. Dacă o persoană poate supraviețui unei înfometări complete timp de 30 de zile sau mai mult, apoi fără apă, moartea survine în câteva zile.
Nivelul apei în diferite țesuturi nu este același. Țesuturile conjunctive și osoase conțin puțină apă, iar sângele, țesutul nervos, mușchii și ficatul sunt mult mai mari. Cantitatea de apă din organism depinde, de asemenea, de conținutul de grăsime: cu cât mai multă grăsime, cu atât mai puțină apă.
Toată apa din corp poate fi împărțită în celule intracelulare sau intracelulare (
72%) și extracelulare sau extracelulare (
Sângele, limfa și fluidul intercelular al întregului organism formează o singură fază. Compoziția fluidului limfatic și intercelular corespunde aproximativ compoziției plasmei sanguine. Mediul lichid al celulelor diferitelor țesuturi ale corpului are aproximativ aceeași compoziție și este definit ca fluid intracelular. Fluidul intracelular conține în medie aproximativ 35-45% apă în raport cu greutatea corporală, fluidul extracelular - 15%. Aceste fluide diferă de asemenea în ceea ce privește compoziția electroliților. În lichidul extracelular predomină ionii de sodiu, clor și hidrocarbonat; în ionii intracelulari - potasiu, precum și proteine și esteri fosforici.
Starea apei din corp. În organe, țesuturi și celule, apa este în formă liberă, hidratantă și imobila.
Apa liberă formează baza multor fluide biologice: sânge, limf, sucuri digestive, lichid cefalorahidian.
Este implicată în furnizarea de nutrienți și în îndepărtarea produselor metabolice din organe, țesuturi și celule.
O parte din apă se află într-o stare legată, participând la formarea cojilor de hidrat. Aceasta este așa-numita apă de hidratare. Formează învelișuri de hidrat în jurul moleculelor de proteine, acizi nucleici și ioni anorganici. Hidratarea apei reprezintă aproximativ 40% din toată apa din țesuturi, dintre care 10-40% sunt legate de proteine. Această apă în proprietățile sale diferă de cea obișnuită: nu îngheață când temperatura scade la 0 ° C sau mai puțin și nu posedă proprietățile unui solvent.
Cea mai mare parte a apei din organism este concentrată între diferite molecule, membrane, structuri fibroase și le fixează mecanic, nefiind parte din cochilii hidratate. Această apă se numește imobilă. Apa imobiliară îngheață la o temperatură sub 0 ° C, dizolvă multe substanțe și participă cu ușurință la reacțiile metabolice.
Între diferitele tipuri de apă există un echilibru dinamic, unul din forma sa poate merge la altul. Deci, reaprovizionarea cantității de apă hidratată are loc datorită apei imobile și libere.
Schimbul de apă și reglementarea schimbului de apă. Principalele surse de apă pentru organism sunt alimente și apă potabilă. Apa provenită din alimente este numită exogenă și se ridică la 6/7 din toată apa din corp. Restul (1/7) din masa totală de apă se formează în țesuturile umane ca produs final de oxidare a acizilor nucleici, proteine, lipide, carbohidrați. Aceasta este apa endogenă. Sa constatat că, prin oxidarea completă a 100 g de grăsimi, organismul primește 107,1 g, carbohidrați - 55,6 g și proteine 41,3 g de apă. În fiecare zi, un adult are nevoie de aproximativ 2,5-3 litri de apă. Cu toate acestea, acest număr poate varia foarte mult în funcție de vârsta persoanei, natura muncii sale, temperatura mediului ambiant și de tipul de alimente. De obicei, circa 1 l de apă este introdus în organism, ca parte a unui aliment solid așa-numita (pâine, carne, cartofi, etc.), restul - sub forma unei băuturi (apă, ceai, supă, lapte etc.).
Schimbul de apă din organism face parte din metabolismul global și este strâns legat de schimbul de acizi nucleici, proteine, lipide și carbohidrați. În metabolismul apei au fost implicate rinichii, plămânii, pielea și canalul alimentar.
Apa este absorbită de mucoasa canalului alimentar de-a lungul întregii sale lungimi, dar mai ales în intestinul gros. Moleculele de apă cu substanțe nedigerate pătrund în celulele epiteliale ale mucoasei, ca rezultat al difuziei și osmoză și dintr-o parte activă de transport, care se realizează proteine din sânge - albumină și globuline.
Din organism, apa este excretată în principal în urină - aproximativ 1,2-1,5 litri, ceea ce reprezintă aproximativ 60% din cantitatea de apă evacuată. O cantitate mică, de aproximativ 0,2-0,3 litri, este eliberată prin plămâni în timpul respirației. Acest lucru se datorează faptului că aerul din alveole la temperatura corpului este saturat cu vapori de apă. Prin piele, pierderea apei de până la 1 litru survine prin transpirație și evaporare. O mică parte a apei - 0,2 l - este eliberată prin canalul de alimente împreună cu fecalele.
Cantitatea de apă eliberată de organism poate varia semnificativ în funcție de condițiile de mediu, de activitatea efectuată și de starea organismului. Astfel, într-un climat cald, eliberarea de apă crește semnificativ atunci când transpirația (până la 4-5 litri). Cu munca intensă, creșterea temperaturii corpului, datorită volumului crescut de respirație, apa este eliberată prin plămâni.
Reglarea metabolismului apei activ implicat sistemul nervos central, în special, departamentele sale, cum ar fi cortexul cerebral, intermediar și bulbul rahidian și multe glande endocrine. Unii hormoni secretați de glande contribuie la reținerea apei în organism, alții - dimpotrivă, stimulează eliberarea acesteia.
În centrul reglementării metabolismului apei se menține menținerea unei presiuni osmotice constante, iar principalul sistem de reglementare pentru schimbul de apă este sistemul "hormon-rinichi". Dintre hormonii implicați în reglarea schimbului de apă, trebuie mai întâi să fie evidențiată hormonul lobului posterior al glandei pituitare - vasopresina și hormonul cortexului adrenal - aldosteron.
Vasopresina determină reducerea vaselor renale, ducând la reducerea diurezei (urinare) și, în consecință, la eliberarea apei din organism. Prin urmare, vasopresina este numită adesea un hormon antidiuretic. Secreția acestui hormon este reglată de magnitudinea presiunii osmotice a plasmei sanguine. Creșterea presiunii stimulează producția de vasopresină, care reduce eliberarea de apă din organism prin creșterea capacității de reținere a țesuturilor și prin creșterea eliberării urinei concentrate. Ca rezultat, presiunea osmotică scade, iritația neurohypofizei scade și secreția de vasopresină încetează.
Efectul asupra schimbului de apă al aldosteronului este legat de nivelul de sodiu din plasma sanguină. Scăderea presiunii osmotice și a excreției apei din organism și, în consecință, diluarea urinei în cantități mari este asociată cu o scădere a concentrației de sodiu în plasma sanguină. O scădere a nivelului de sodiu cauzează o secreție crescută de aldosteron, care îmbunătățește procesele de absorbție inversă a sodiului în rinichi și, prin urmare, îl întârzie în organism. Creșterea nivelului de sodiu din plasmă inhibă secreția acestui hormon.
Astfel, diferitele mecanisme de acțiune ale acestor doi hormoni depind de presiunea osmotică a plasmei, reducerea cărora determină o secreție crescută de aldosteron și inhibarea producției de vasopresină. Cu o creștere a presiunii osmotice, se observă procese inverse în reglarea metabolismului apei.
Printre alți hormoni implicați în reglarea schimbului de apă, trebuie remarcat faptul tiroxina - hormon tiroidian parathyrin - hormon paratiroidian, estrogeni si androgeni - hormoni gonade. Stimulează eliberarea apei de către rinichi.
Mineralele joacă un rol important în hidratarea și deshidratarea țesuturilor. Iodurile de sodiu cresc hidratarea țesuturilor și amână apa în organism. Ioniunile de potasiu și calciu, dimpotrivă, deshidratează țesuturile și promovează îndepărtarea apei din organism.
Fluxul de apă în corp este reglat de un sentiment de sete care apare ca urmare a excitației reflexe a anumitor părți ale cortexului cerebral atunci când presiunea osmotică a plasmei sanguine se schimbă. Toată apa introdusă în organism, absorbită mai mult sau mai puțin rapid, intră în sânge.
Astfel, reglementarea metabolismului apei se realizează pe cale neurohormonală.
Schimb de minerale
Importanța mineralelor în corpul uman. Printre substanțele indispensabile ale corpului se numără sărurile minerale și anumite elemente chimice, deși, ca apa, nu au valoare nutritivă și nu sunt surse de energie.
În compoziția organismelor vii s-au găsit aproximativ 70 de elemente chimice, 47 dintre ele fiind păstrate constant în ele. Acestea sunt așa-numitele elemente chimice biogene. Valoarea lor este determinată de faptul că acestea fac parte din celulele de organe și țesuturi, precum și substanțe biologic active - enzime, hormoni, vitamine, proteine implicate în reacții de schimb. evidențierea elementelor cum ar fi oxigen, carbon, azot, hidrogen, calciu, fosfor, potasiu, sulf, clor, sodiu, magneziu, zinc, fier, cupru, iod, mangan, wolfram, molibden, cobalt, siliciu. Rolul și importanța altor elemente care nu sunt bine înțelese, deși ele sunt, de asemenea, găsite în țesuturile corpului.
Majoritatea substanțelor minerale se găsesc în oase (48-74% din masa totală) și cartilagiu (2-10%). Organele și țesuturile rămase conțin o cantitate mică de substanțe minerale.
În celulele și țesuturile corpului, substanțele minerale se găsesc atât în stări libere, cât și în stări legate. În oase, cartilagiul și dentina dinților, de exemplu, ele sunt sub formă de compuși insolubili puternici - săruri anorganice ale cărbunelui, fosforic și alți acizi. În stare liberă, precum și sub formă de ioni, substanțele minerale sunt conținute în fluide biologice - sânge, limf, sucuri digestive.
O parte semnificativă a elementelor este inclusă în compușii anorganici solubili care sunt implicați în reglarea presiunii osmotice. Sărurile de sodiu și potasiu ale acizilor fosforici și carbonici formează sisteme tampon cu proteine tisulare și sânge, participând la menținerea pH-ului mediului în țesuturi și celule.
ionii substanțe anorganice determina proprietățile fizico-chimice ale coloizilor organismului. - hidratarea fenomenelor, vâscozitatea, solubilitatea, gonflării etc. Unele minerale, cum ar fi acidul sulfuric, sunt implicate în neutralizarea produselor toxice.
Este deosebit de important rolul elementelor chimice, care sunt activatori sau paralizatori ai acțiunii enzimelor sau implicați în formarea structurii lor terțiare și cuaternare. ionii metalici care intră în reacție cu diferite tipuri de grupări funcționale de aminoacizi, în diferite locații ale moleculei de enzimă, stabilizează structura terțiară și cuaternară, menținând astfel configurația geometrică specifică a sitului activ (Fig. 50 a). In plus, ionii metalici pot interacționa cu grupările funcționale ale aminoacizilor individuali ai centrului activ (Fig. 50 b) și astfel să păstreze configurația geometrică special, și, împreună cu structura terțiară și cuaternară a moleculei de enzimă în ansamblu.
Ca exemple de participare a ionilor metalici în formarea și stabilizarea structurilor terțiare și cuaternare ale enzimelor, se poate cita stabilizarea structurii # 945; -amilaza și tripsina cu ioni de Ca2 +. xantin oxidaza - cu ioni Cu 2+. Creatine kinază - ioni Mg2 +. piruvat carboxilaza - cu ioni Mn 2+, etc.
Toate elementele biogene sunt împărțite în macro-, micro- și ultramicroelemente. Macronutrienții sunt conținute în organism în cantități de 10-2% și mai mari. Acestea includ calciu, potasiu, fosfor, sodiu, sulf, clor, magneziu. Micronutrienții includ fier, zinc, fluor, molibden, cupru, brom, siliciu, iod, mangan, aluminiu, plumb etc. Cantitatea lor în organism este de la 10 -3 la 10 -5%.
Ultra-microelementele - tungsten, crom, nichel, zinc, bariu, argint și multe altele - sunt de ordinul a 10 -6% sau mai puțin.