Минеральные компоненты тканей, биологические функции

В организме человека обнаружено большинство элементов встречающихся в природе. С точки зрения количественного содержания в организме их можно разделить на 3 группы:

1. Микроэлементы-содержание в организме более 10^-2%. К ним относятся – натрий, калий, кальций, хлорид, магний, фосфор.

2. Микроэлементы – содержание в организме от 10^-2% до 10^-5%. К ним относятся – цинкЮ молибден, иод, медь и др.

3. Ультрамикроэлементы – содержание в организме менее 10^-5%, например серебро, алюминий и др.

В клетках минеральные вещества находятся в виде ионов.

Основные биологические функции

1. Структурная – участвуют в формировании пространственной структур биополимеров и других веществ.

2. Кофакторная – участие в образовании активных центров ферментов.

3. Осмотическая – поддержание осмолярности и объема жидкостей.

4. Биоэлектрическая – генерация мембранного потенциала.

5. Регуляторная – ингибирование или активирование ферментов.

6. Транспортная – участие в переносе кислорода, электронов.

Натрий, биологическая роль, обмен, регуляция

Биологическая роль:

• Поддержание водного баланса и осмоляльности внеклеточной жидкости;

• Поддержание осмотического давления, объема внеклеточной жидкости;

• Регуляция кислотно-основного равновесия;

• Поддержание нервно-мышечной возбудимости;

• Передача нервного импульса;

• Вторично активный транспорт веществ через биологические мембраны.

Обмен

В организме человека содержится около 100 гр натрия, который распределен преимущественно во внеклеточной жидкости. Натрий поступает с пищей в количестве 4-5 гр в сутки и всасывается в проксимальном отделе тонкой кишки. Т_1/2 ( время полуобмена) для взрослых 11-13 суток. Выделяется натрий из организма с мочой (3,3 гр/сут), потом (0,9 гр/сут), калом (0,1 гр/сут).

Регуляция обмена

Основная регуляция обмена осуществляется на уровне почек. Они отвечают за экскрецию избытка натрия и способствуют его сохранению при недостатке. Почечную экскрецию:

• усиливают: ангиотензин-II, альдостерон;

• уменьшает ПНФ.

Калий, биологическая роль, обмен, регуляция

Биологическая роль:

• участие в поддержании осмотического давления;

• участие в поддержании кислотно-основного равновесия;

• проведение нервного импульса;

• поддержание нервно-мышечного возбуждения;

• сокращение мышц, клеток;

• активация ферментов.

Обмен

Калий – основной внутриклеточный катион. В организме человека содержится 140 г калия. С пищей ежесуточно поступает около 3-4 г калия, который всасывается в проксимальном отделе тонкой кишки. Т_1/2 калия – около 30 суток. Выводится с мочой (3 г/сут), калом (0,4 г/сут), потом (0,1 г/сут).

Регуляция обмена

Несмотря на небольшое содержание К⁺ в плазме, его концентрация регулируется очень строго. Поступление К⁺ в клетки усиливают адреналин, альдостерон, инсулин, ацидоз. Общий балнс К⁺ регулируется на уровне почек. Альдостерон усиливает выделение К⁺ за счет стимуляции секреции по калиевым каналам. При гипокалиемии регуляторные возможности почек ограничены.

Кальций, биологическая роль, обмен, регуляция

Биологическая роль:

• структура костной ткани, зубов;

• мышечное сокращение;

• возбудимость нервной системы;

• внутриклеточный посредник гормонов;

• свертывание крови;

• активация ферментов (трипсин, сукцинатдегидрогеназа);

• секреторная активность железистых клеток.

Обмен

В организме содержится около 1 кг кальция: в костях – около 1 кг, в мягких тканях, преимущественно внеклеточно – около 14 г С пищей поступает 1 г в сутки, а всасывается 0,3 г/сутки. Т_1/2 для кальция содержащегося в организме около 6 лет, для кальция костей скелета – 20 лет. В плазме крови кальций содержится в двух видах:

1. недиффундируемый, связанный с белками (альбумином), биологически неактивный – 40 %.

2. диффундируемый, состоящий из 2-х фракций:

• ионизированный (свободный) – 50 %;

• комплексный, связанный с анионами: фосфатом, цитратом, карбонатом – 10 %.

Все формы кальция находятся в динамическом обратимом равновесии. Физиологической активностью обладает только ионизированный кальций. Кальций выделяется из организма: с калом – 0,7 г/сутки; с мочой 0,2 г/сутки; с потом 0,03 г/сутки.

Регуляция обмена

В регуляции обмена Са²⁺ имеют значение 3 фактора:

1. Паратгормон – увеличивает выход кальция из костной ткани, стимулирует реабсорбцию в почках, и активируя превращение витамина D в D его форму D₃ повышает всасывание кальция в кишечнике.

2. Кальцитонин – уменьшает выход Са²⁺ из костной ткани.

3. Активная форма витамина D – витамин D₃ стимулирует всасывание кальция в кишечнике. В конечном итоге, действие паратгормона и витамина D направлено на повышение концентрации Са²⁺ во внеклеточной жидкости, в том числе в плазме, а действие кальцитонина – на понижение этой концентрации.