ВОДНЫЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН. ВИТАМИНЫ.
ЛЕКЦИЯ №38.
1. Общая характеристика водно-солевого обмена. Значение воды и обмен ее в организме.
2. Обмен минеральных солей.
3. Витамины и их значение.
4. Питание.
ЦЕЛЬ: Представлять значение воды и минеральных веществ для нормальной жизнедеятельности, обмен их в организме и проявления нарушений водного и минерального обменов.
Знать роль, функции витаминов, их классификацию и основные нарушения, возникающие при гипо- и авитаминозах.
1.Водно-солевой обмен - это совокупность процессов распределения воды и минеральных веществ между вне- и внутриклеточным пространствами организма, а также между организмом и внешней средой. Распределение воды между водными пространствами организма зависит от осмотического давления жидкостей в этих пространствах, что во многом определяется их электролитным составом. От количественного и качественного состава минеральных веществ в жидкостях организма зависит протекание всех жизненно важных процессов.
Поддержание постоянства осмотического, объемного и ионного равновесия вне- и внутриклеточных жидкостей организма с помощью рефлекторных механизмов называется водно-электролитным гомеостазом. Изменение потребления воды и солей, избыточная потеря этих веществ сопровождаются изменением состава внутренней среды и воспринимаются соответствующими рецепторами. Синтез поступающей в ЦНС информации завершается тем, что к почке - основному эффекторному органу, регулирующему водно-солевое равновесие, поступают нервные или гуморальные стимулы, приспосабливающие ее работу к потребностям организма.
Функции воды:
1) является обязательной составной частью протоплазмы клеток, тканей и органов; тело взрослого человека на 50-60% (40 – 45 л) состоит из воды;
2) является хорошим растворителем и переносчиком минеральных и питательных веществ, продуктов обмена;
3) принимает активное участие в реакциях обмена (гидролиз, набухание коллоидов, окисление белков, жиров, углеводов);
4) ослабляет трение между соприкасающимися поверхностями в теле человека;
5) является основным компонентом водно-электролитного гомеостаза, входя в состав плазмы, лимфы и тканевой жидкости;
6) участвует в регуляции температуры тела человека;
7) обеспечивает гибкость и эластичность тканей;
8) входит вместе с минеральными солями в состав пищеварительных соков.
Суточная потребность взрослого человека в воде в состоянии покоя
составляет 35-40 мл на каждый килограмм массы тела, т.е. при массе 70 кг
- в среднем около 2,5 л. Это количество воды поступает в организм из сле-
дующих источников:1) вода, потребляемая в виде питья (1-1,1 л) и вместе с пищей (1-1Л л);2) вода, которая образуется в организме в результате химических превращений питательных веществ (0,3-0,35 л).
Основными органами, удаляющими воду из организма, являются
почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почками в обычных условиях
за сутки в виде мочи удаляется 1-1,5 л воды. Потовыми железами в покое
через кожу в виде пота выделяется 0,5 л воды в сутки (при усиленной работе и в жару - больше). Легкими в покое выдыхается за сутки в виде водяных паров 0,35 л воды (при учащении и углублении дыхания - до 0,8 л/сутки). Через кишечник с калом в сутки выделяется 100-150 мл воды.
Соотношение между количеством поступившей в организм и выведенной из него воды составляет водный баланс. Для нормальной жизнедеятельности организма важно, чтобы приход воды полностью покрывал расход, иначе в результате потери воды наступают серьезные нарушения жизнедеятельности. Потеря 10% воды приводит к состоянию дегидратации (обезвоживания), при потере 20% воды наступает смерть. При недостатке воды в организме наблюдается перемещение жидкости из клеток в межтканевое пространство, а затем - в сосудистое русло. Как местные, так и общие нарушения водного обмена в тканях могут проявляться в форме отеков и водянки. Отеком называется накопление жидкости в тканях, водянкой - скопление жидкости в полостях организма. Жидкость, скапливающуюся в тканях при отеках и в полостях при водянке, называют транссудатом. Она прозрачная и содержит 2-3% белка.
2. Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей, котрые поступают в организм с пищевыми продуктами и водой, за исключением поваренной соли, которая специально добавляется к пище. Всего в организме животных и человека найдено около 70 химических элементов, из которых 43 считаются незаменимыми (эссенциальными; лат. essentia - сущность).
Потребность организма в различных минеральных веществах неодинакова. Одни элементы, называемые макроэлементами, вводятся в организм в значительном количестве (в граммах и десятых долях грамма в сутки). К макроэлементам относятся натрий, магний, калий, кальций, фосфор, хлор. Другие элементы - микроэлементы (железо, марганец, кобальт,цинк, фтор, йод) нужны организму в крайне малых количествах (в микрограммах миллиграмма).
Функции минеральных солей:
1) являются биологическими константами гомеостаза;
2) создают и поддерживают осмотическое давление в крови и тканях
осмотическое равновесие);
3) поддерживают постоянство активной реакции крови (рН=7,36-7,42)
4) участвуют в ферментативных реакциях;
5) участвуют в водно-солевом обмене;
6) ионы натрия, калия, кальция, хлора играют большую роль в процессах возбуждения и торможения, мышечного сокращения, свертывания крови;
7) являются составной частью костей (фосфор, кальций), гемоглобина (железо), гормона тироксина (йод), желудочного сока (соляная кислота);
8) являются составными компонентами всех пищеварительных соков, которые выделяются в больших количествах.
1) Натрий поступает в организм преимущественно в виде поваренной (столовой) соли (суточная потребность в ней для взрослого человека 10-15 г.), является единственной минеральной солью, которая добавляется к пище Натрий активно участвует в поддержании осмотического равновесия и объема жидкости в организме, влияет на рост организма. Сoвместно с калием натрий регулирует деятельность сердечной мышцы, существенно изменяя ее возбудимость. Симптомы дефицита натрия: слабость, апатия, подергивание мышц, потеря свойства сократимости мышечной ткани.
2) Калий поступает в организм с овощами, мясом, фруктами. Суточная норма его - 1 г. Вместе с натрием участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала (калиево-натриевый насос), поддерживает осмотическое давление внутриклеточной жидкости, стимулирует образование ацетилхолина. При недостатке калия наблюдается торможение rtpoцессов ассимиляции (анаболизма), слабость, сонливость, гипорефлексия (снижение рефлексов).
3) Хлор поступает в организм в виде поваренной соли. Анионы хлора вместе с катионами натрия участвуют в создании осмотического давления плазмы крови и других жидкостей организма. Хлор входит также в состав соляной кислоты желудочного сока. Симптомов дефицита хлора не обнаружено.
4) Кальций поступает в организм с молочными продуктами, овощами (зелеными листьями). Содержится в костях вместе с фосфором и является одной из важнейших биологических констант крови. Содержание кальция в крови человека в норме составляет 2,25-2,75 ммоль/л .Снижение кальция приводит к непроизвольным мышечным сокращениям (кальциевая тетания) и смерти вследствие остановки дыхания. Кальций необходим для свертывания крови. Суточная потребность в кальции - 0,8 г.
5) Фосфор поступает в организм с молочными продуктами, мясом,
злаками. Суточная потребность в нем - 1,5 г. Вместе с кальцием содержится в костях и зубах, входит в состав макроэргических соединений (АТФ, креатинфосфат). Отложение фосфора в костях возможно только при наличии витамина D. При недостатке фосфора в организме наблюдается деминерализация костей.
6) Железо поступает в организм с мясом, печенью, бобами, сухофруктами. Суточная потребность - 12-15 мг. Является составной частью гемоглобина крови и дыхательных ферментов. В организме человека содержится 3 г железа, из которого 2,5 г находится в эритроцитах как составная часть гемоглобина, остальные 0,5 г входят в состав клеток организма. Недостаток железа нарушает синтез гемоглобина и как следствие приводит к малокровию.
7) Йод поступает с питьевой водой, обогащенной им при протекании
через горные породы или со столовой солью с добавлением йода. Суточная потребность - 0,03 мг. Участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. Недостаток йода в организме приводит к возникновению эндемического зоба - увеличению щитовидной железы (некоторые области Урала,Кавказа, Памира)..
Нарушение минерального обмена может приводить к заболеванию, при котором в почечных чашках, лоханках и мочеточниках образуются камни разной величины, структуры и химического состава (почечнокаменная болезнь - нефролитиаз). Оно может способствовать также образованию камней в желчном пузыре и желчных протоках (желчнокаменная болезнь).
3. Витамины (лат. vita - жизнь + амины) - поступающие с пищей незаменимые вещества, необходимые для поддержания жизненных функций организма.
В настоящее время известно более 50 витаминов.
Функции витаминов:
1) являются биологическими катализаторами и взаимодействуют с ферментами и гормонами;
2) многие из них являются коферментами, т.е. низкомолекулярными компонентами ферментов;
3) принимают участие в регуляции процесса обмена веществ в виде ингибиторов или активаторов;
4) играют определенную роль в образовании гормонов и медиаторов;
5) снижают воспалительные явления и способствуют восстановлению поврежденной ткани;
6) способствуют росту, улучшению минерального обмена, сопротивляемости к инфекциям, предохраняют от малокровия, повышенной кровоточивости;
7) обеспечивают высокую работоспособность.
Заболевания, которые развиваются при отсутствии витаминов в пище,
называются авитаминозами. Функциональные нарушения, возникающие при частичной недостаточности витаминов, - гиповитаминозы. Заболевания, вызываемые избыточным потреблением витаминов, - гипервитаминозы.
Витамины обозначают буквами латинского алфавита, химическими и физиологическими названиями. По растворимости все витамины делят на 2 группы: водорастворимые и жирорастворимые.
Водорастворимые витамины.
1) Витамин С - аскорбиновая кислота, антицинготный. Суточная потребность - 50-100 мг. При отсутствии витамина С у человека развивается цинга (скорбут): кровоточивость и разрыхление десен, выпадение зубов, кровоизлияния в мышцах и суставах. Костная ткань становится более пористой и хрупкой (могут быть переломы). Возникает общая слабость, вялость, истощение, пониженная сопротивляемость к инфекциям,
2) Витамин B1 - тиамин, антиневрин. Суточная потребность - 2-3 мг.
При отсутствии витамина В1 развивается заболевание «бери-бери»: полиневрит, нарушение деятельности сердца и желудочно-кишечного тракта.
3) Витамин В2 - рибофлавин (лактофлавин), антисеборейный. Суточная потребность - 2-3 мг. При авитаминозе у взрослых наблюдается поражение глаз, слизистой облочки полости рта, губ, атрофия сосочков языка, себорея, дерматит, падение веса; у детей - задержка роста.
4) Витамин В3 - пантотеновая кислота, антидерматитный. Суточная потребность - 10 мг. При авитаминозе возникает слабость, быстрая утомляемость, головокружение, дерматиты, поражение слизистых оболочек,
невриты.
5) Витамин В6 - пиридоксин, антидерматитный (адермин). Суточная
потребность - 2-3 мг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника.
При авитаминозе наблюдается дерматит у взрослых. У младенцев специфическим проявлением авитаминоза являются судороги (конвульсии).
6) Витамин В12 - цианокобаламин, антианемический. Суточная потребность - 2-3 мкг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Влияет на кроветворение и предохраняет от злокачественной ангемии Т. Аддисона-А.Бирмера.
7) Виатмин Вс - фолиевая кислота (фолацин), антианемический. Суточная потребность - 3 мг. Синтезируется в толстом кишечнике микрофлорой. Влияет на синтез нуклеиновых кислот, кроветворение и предохраняет от мегалобластной анемии.
8) Витамин Р - рутин (цитрин), капилляроукрепляющий витамин. Суточная потребность - 50 мг. Уменьшает проницаемость и ломкость капилляров, усиливает действие витамина С и способствует накоплению его в организме.
9) Витамин РР - никотиновая кислота (никотинамид, ниацин), противопеллагрический. Суточная потребность - 15 мг. Синтезируется в тол-
стом кишечнике из аминокислоты триптофана. Предохраняет от пеллагры:
дерматита, диареи (поноса), деменции (нарушения психики).
Б. Жирорастворимые витамины.
1) Витамин А - ретинол, противоксерофтальмический. Суточная потребность - 1,5 мг. Способствует росту и предохраняет от куриной, или ночной, слепоты (гемералопии), сухости роговицы глаза (ксерофтальмии), размягчения и некроза роговицы (кератомаляции). Предшественником витамина А является каротин, содержащийся в растениях: моркови, абрикосах, листьях петрушки.
2) Витамин D - кальциферол, противорахитический. Суточная потребность - 5-10 мкг, для детей грудного возраста - 10-25 мкг. Регулирует обмен кальция и фосфора в организме и предохраняет от рахита. Предшественником витамина D в организме является 7-дегидро-холестерин, который под действием ультрафиолетовых лучей в тканях (в коже) превращается в витамин D.
3. Витамин Е - токоферол, противостерильный витамин. Суточная потребность - 10-15 мг. Обеспечивает функцию размножения, нормальное протекание беременности.
4. Витамин К - викасол (филлохинон), антигеморрагический витамин. Суточная потребность - 0,2-0,3 мг. Синтезируется микрофлорой толстого кишечника. Усиливает биосинтез протромбина в печени и способствует свертыванию крови.
5. Витамин F - комплекс ненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой) необходим для нормального жирового обмена в организме. Суточная потребность -10-12 г.
4. Питание - сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергетических трат, построения и возобновления клеток, тканей и регуляции функций. В процессе питания пищевые вещества поступают в пищеварительные органы, подвергаются различным изменениям под действием пищеварительных ферментов, попадают в циркулирующие жидкости организма и таким образом превращаются в факторы его внутренней среды. Питание обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма при условии его снабжения необходимым количеством белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и воды в нужных для организма соотношениях. При сбалансированной питании основное внимание уделяется так называемым незаменимым компонентам пищи, которые не.синтезируются в самом организме и должны поступать в него в необходимых количествах с пищей. К таким компонентам относятся незаменимые аминокислоты, незаменимые жирные кислоты, витамины. Незаменимыми компонентами являются также многие минеральные вещества и вода. Оп-
тимальным для питания здорового человека является соотношение белков, жиров и углеводов в пищевом рационе, близкое 1:1:4.