Биологическая химия - Лелевич Владимир Валерьянович
Кальций, биологическая роль, обмен, регуляция
Биологическая роль:
1. структура костной ткани, зубов;
2. мышечное сокращение;
3. возбудимость нервной системы;
4. внутриклеточный посредник гормонов;
5. свертывание крови;
6. активация ферментов (трипсин, сукцинатдегидрогеназа);
7. 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. Т½ 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 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.
Фосфор, биологическая роль, обмен, регуляция
Биологическая роль:
1. образование (совместно с кальцием) структуры костной ткани;
2. строение ДНК, РНК, фосфолипидов, коферментов;
3. образование макроэргов;
4. фосфорилирование (активация) субстратов;
5. поддержание кислотно-основного равновесия;
6. регуляция метаболизма (фосфорилирование, дефосфорилирование белков, ферментов).
Обмен
В организме содержится 650 г фосфора, из них в скелете – 8,5%, в клетках мягких тканей – 14%, во внеклеточной жидкости – 1 %. Поступает около 2 г в сутки, из которых всасывается до 70%. Т½ кальция мягких тканей – 20 суток, скелета – 4 года. Выводится фосфор: с мочой – 1,5 г/сутки, с калом – 0,5 г/сутки, с потом – около 1 мг/сутки.
Регуляция обмена
Паратгормон усиливает выход фосфора из костной ткани и выведение его с мочой, а также увеличивает всасывание в кишечнике. Обычно концентрация кальция и фосфора в плазме крови изменяются противоположным образом. Однако не всегда. При гиперпаратиреоидизме повышаются уровни обоих, а при детском рахите снижаются концентрации обоих.
Эссенциальные микроэлементы
Эссенциальные микроэлементы – микроэлементы без которых организм не может расти, развиваться и совершать свой естественный жизненный цикл. К эссенциальным элементам относятся: железо, медь, цинк, марганец, хром, селен, молибден, иод, кобальт. Для них установлены основные биохимические процессы в которых они участвуют. Характеристика жизненно-важных микроэлементов приведена в таблице 29.2.
Таблица 29.2. Эссенциальные микроэлементы, краткая характеристика.
Микро-элемент
Содержание в организме (в среднем)
Основные функции
Медь
100 мг
Компонент оксидаз (цитохромоксидаза), участие в синтезе гемоглобина, коллагена, иммунных процессах.
Железо
4,5 г
Компонент гем-содержащих ферментов и белков (Hb, Mb и др.).
Йод
15 мг
Необходим для синтеза гормонов щитовидной железы.
Кобальт
1,5 мг
Компонент витамина В
12
.
Хром
15 мг
Участвует в связывании инсулина с рецепторами клеточных мембран, образует комплекс с инсулином и стимулирует проявление его активности.
Марганец
15 мг
Кофактор и активатор многих ферментов (пируваткиназа, декарбоксилазы, супероксиддисмутаза), участие в синтезе гликопротеинов и протеогликанов, антиоксидантное действие.
Молибден
10 мг
Кофактор и активатор оксидаз (ксантиноксидаза, сериноксидаза).
Селен
15 мг
Входит в состав селенопротеинов, глутатионпероксидазы.
Цинк
1,5 г
Кофактор ферментов (ЛДГ, карбоангидраза, РНК и ДНК-полимеразы).
Глава 30. Биохимия крови
Кровь – жидкая подвижная ткань, перемещающаяся по сосудам. Выполняет роль транспортного и коммуникативного средства, интегрирующего обмен веществ в различных органах и тканях в единую систему.
Общая характеристика
Общий объем крови у взрослого человека составляет у женщин – 4 л, у мужчин – 5,2 л (примерно 8 % от массы тела). В норме рН крови – 7,36 – 7,7. Относительная плотность цельной крови – 1,050 – 1,065, плазмы – 1,024 – 1,030. Вязкость крови в 4–5 раз выше вязкости воды благодаря высокому содержанию белка и эритроцитов. Осмотическое давление плазмы крови при температуре 37ºС ~ 7,6 атм.
Функции крови
Кровь осуществляет транспорт различных химических веществ по кровеносным сосудам.
1. Дыхательная функция – перенос кислорода из легких в ткани и СО2 из тканей в легкие.
2. Трофическая функция – транспорт питательных веществ: глюкозы и кетоновых тел, липидов, жирных кислот, аминокислот и т.д.
3. Выделительная функция – транспорт конечных продуктов обмена из тканей в выделительные органы: мочевины из печени в почки, билирубина из тканей в печень.
4. Регуляторная функция – транспорт сигнальных молекул (гормонов, регуляторных пептидов и др.) от органов внутренней секреции к тканям-мишеням.
5. Защитная функция – обусловлена следующими факторами:
• клеточные (лейкоциты, лимфоциты, макрофаги) и гуморальные (антитела) элементы иммунной защиты;
• факторы свертывания крови.
6. Регуляция осмоса – белки крови поддерживают коллоидно-осмотическое давление и тем самым обеспечивают постоянный объем крови.
7. Регуляция рН (кислотно-основного равновесия).
Кислотно-основное равновесие обеспечивается буферными системами крови:
• бикарбонатная (на её долю приходится ~ 10% всей буферной емкости крови) представлена сопряженной кислотно-основной парой, состоящей из молекул угольной кислоты Н2СO3 (донор протона) и бикарбонат-иона НСО3- (акцептор протона).
