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).