Ūdens un sāļu apmaiņa organismā. Minerālu apmaiņa

Ūdens un minerālsāļi nav enerģijas avoti, bet to normāla uzņemšana un izvadīšana no organisma ir nosacījums tā normālai darbībai. Tie veido ķermeņa iekšējo vidi, jo ir galvenā asins plazmas, limfas un audu šķidruma sastāvdaļa. Visas vielu pārvērtības organismā notiek ūdens vidē. Ūdens izšķīdina un transportē izšķīdušās barības vielas, kas nonākušas organismā. Kopā ar minerālvielām tas piedalās šūnu veidošanā un daudzās vielmaiņas reakcijās. Ūdens ir iesaistīts ķermeņa temperatūras regulēšanā; iztvaikojot, tas atdzesē ķermeni, pasargājot to no pārkaršanas. Cilvēka organismā ūdens tiek sadalīts starp šūnām un starpšūnu telpām (12.8. tabula).

Ūdens uzsūcas gremošanas traktā. Minimālā ikdienas ūdens nepieciešamība cilvēkam, kas sver 70 kg, ir 2-2,5 litri. No tiem tikai 350 ml veidojas oksidācijas procesos, aptuveni 1 litrs nonāk organismā ar pārtiku, bet aptuveni 1 litrs - ar izdzerto šķidrumu. Apmēram 60% ūdens no organisma izdalās caur nierēm, 33% caur ādu un plaušām, 6% caur zarnām, un tikai 2% šķidruma tiek aizturēti.

Jaundzimušā ķermenis satur relatīvi liels skaitsūdens (12.11. attēls; 12.9. tabula). Zīdainim tas ir 75% no ķermeņa svara, bet pieaugušajam - 50-60%. Ar vecumu intracelulārā šķidruma tilpums palielinās, savukārt ūdens daudzums starpšūnu vielā samazinās. Tā kā bērna ķermeņa virsma ir lielāka un vielmaiņa ir intensīvāka nekā pieaugušajam, bērniem ūdens caur plaušām un ādu tiek izvadīts intensīvāk nekā pieaugušajiem. Piemēram, bērns, kas sver 7 kg dienā, izdala 1/2 no ārpusšūnu šķidruma, bet pieaugušais - 1/7. Ūdens zarnās bērniem uzsūcas daudz ātrāk nekā pieaugušajiem. Nepietiekami attīstītās slāpju sajūtas un osmoreceptoru zemās jutības dēļ bērni ir vairāk pakļauti dehidratācijai nekā pieaugušie.

Antidiurētisks līdzeklis Aizmugurējās hipofīzes hormons (ADH) uzlabo ūdens reabsorbciju no primārā urīna

12.8. tabula

Šķidruma sadalījums pieauguša cilvēka ķermenī

Šķidruma sadalījums dažāda vecuma bērnu organismā,

% no ķermeņa svara

Rīsi. 12.11.Ūdens daudzums (in% no ķermeņa svara) cilvēka organismā dažādos vecumos

12.9. tabula

nieru kanāliņos (kā rezultātā samazinās urīna daudzums), kā arī ietekmē asins sāls sastāvu. Ar ADH daudzuma samazināšanos asinīs attīstās cukura diabēts insipidus, kurā dienā izdalās līdz 10-20 litriem urīna. Kopā ar virsnieru garozas hormoniem ADH regulē ūdens-sāļu metabolismu organismā.

Ūdenī šķīstošie sāļi ir būtiski, lai uzturētu bufersistēmas un cilvēka ķermeņa šķidrumu pH. Svarīgākie no tiem ir nātrija, kālija, kalcija, magnija hlorīdi un fosfāti. Ja pārtikā trūkst noteiktu sāļu, īpaši nātrija un kālija, rodas ūdens un sāls līdzsvara pārkāpumi, kas izraisa dehidratāciju, tūsku un asinsspiediena traucējumus.

Minerālu klātbūtne ir saistīta ar uzbudināmības fenomenu (nātrijs, kālijs, hlors), kaulu (kalcijs, fosfors), nervu elementu, muskuļu augšanu un attīstību. Tie veicina normālu sirds darbību un nervu sistēma, izmanto hemoglobīna (dzelzs), kuņģa sulas sālsskābes (hlora) veidošanai.

Bērnam augot, sāļu daudzums organismā uzkrājas: jaundzimušajam sāļi veido 2,55% no ķermeņa svara, pieaugušajam - 5%. Augoša bērna ķermenim īpaši nepieciešama papildu daudzu minerālvielu uzņemšana. Īpaši augsta bērniem ir nepieciešamība pēc kalcija un fosfora, kas nepieciešami veidošanās procesam kaulu audi. Vislielākā nepieciešamība pēc kalcija tiek atzīmēta pirmajā dzīves gadā un pubertātes laikā. Pirmajā dzīves gadā kalcijs nepieciešams astoņas reizes vairāk nekā otrajā un 13 reizes vairāk nekā trešajā gadā, tad nepieciešamība pēc kalcija samazinās. Pirmsskolas un skolas vecumā ikdienas nepieciešamība pēc kalcija ir 0,68-2,36 g.

Pieaugušajiem, samazinoties kalcija uzņemšanai organismā, tas tiek izskalots no kaulaudiem asinīs, nodrošinot tā sastāva noturību (12.12. att.). Gluži pretēji, bērniem ar kalcija trūkumu pārtikā to aiztur kaulu audi, kas izraisa vēl lielāku tā daudzuma samazināšanos asinīs.

Rīsi. 12.12.

un. Normālam osifikācijas procesam pirmsskolas vecuma bērniem kalcija un fosfora uzņemšanas attiecībai jābūt vienādai ar vienu. 8-10 gadu vecumā kalcijs ir nepieciešams nedaudz mazāk nekā fosfors proporcijā 1:1,5. Vecākajā skolas vecumā šī attiecība mainās fosfora satura pieauguma virzienā un tai jābūt vienādai ar 1:2. Dienas nepieciešamība pēc fosfora ir 1,5-4,0 g.

Cilvēkiem ražo epitēlijķermenīšu dziedzeri parathormons(PtH), kas regulē kalcija un fosfora apmaiņu organismā. Ar epitēlijķermenīšu hipofunkciju samazinās kalcija saturs asinīs, kas izraisa konvulsīvas kāju, roku, rumpja un sejas muskuļu kontrakcijas, t.s. tetānija.Šīs parādības ir saistītas ar neiromuskulāro audu uzbudināmības palielināšanos kalcija trūkuma dēļ asinīs un līdz ar to arī šūnu citoplazmā. Ar nepietiekamu PTH izdalīšanos kauli kļūst vājāki, lūzumi slikti dzīst, zobi viegli lūzt. Bērni un barojošās mātes ir īpaši jutīgas pret epitēlijķermenīšu hormonālās funkcijas nepietiekamību. Kalcija metabolismā tiek iesaistīti arī estrogēni, ko ražo dzimumdziedzeri - olnīcas, un vairogdziedzera hormons kalcitonīns.

Jautājumi un uzdevumi paškontrolei

1. Pastāstiet par vielmaiņu un tās posmiem.
2. Kādas ķermeņa enerģijas izmaksu novērtēšanas metodes jūs zināt?
3. Dodiet vispārējās apmaiņas raksturlielumu. Kādas ir vīriešu un sieviešu vielmaiņas atšķirības?
4. Kas ir bazālā apmaiņa? Kāda ir tā nozīme? Kādas ir novērtēšanas metodes? Kā pamata vielmaiņas ātrums mainās līdz ar vecumu?
5. Ko jūs zināt par enerģijas apmaiņu? Kā tas mainās līdz ar vecumu?
6. Aprakstiet nišas specifisko dinamisko darbību.
7. Kā apmainīties ar pamata barības vielas vai tas mainās ar vecumu?
8. Pastāstiet par ūdens un minerālvielu apmaiņu. Kāda ir ūdens nepieciešamība bērniem un pieaugušajiem?
9. Kā tiek veikta olbaltumvielu, tauku, ogļhidrātu, minerālvielu metabolisma hormonālā regulēšana? Kā tas mainās līdz ar vecumu?

Minerālu metabolisms ir to vielu absorbcijas, asimilācijas, izplatīšanas, pārveidošanas un izvadīšanas procesu kopums, kas tajā atrodas galvenokārt neorganisku savienojumu veidā. Bioloģiskā šķidruma sastāvā esošās minerālvielas veido organisma iekšējo vidi ar nemainīgām fizikālām un ķīmiskām īpašībām, kas nodrošina normālu šūnu un audu darbību. Vairāku minerālvielu satura un koncentrācijas noteikšana ķermeņa šķidrumos ir svarīgs diagnostikas tests daudzām slimībām. Dažos gadījumos slimības cēlonis ir minerālvielu metabolisma pārkāpums, citos tas ir tikai slimības simptoms, bet jebkuru slimību zināmā mērā pavada ūdens-minerālu metabolisma pārkāpums.

Pēc daudzuma galvenā ķermeņa minerālsavienojumu daļa ir nātrija, kālija, kalcija un magnija hlorīds, fosfāts un karbonāts. Turklāt organismā ir dzelzs, mangāna, cinka, vara, kobalta, joda un vairāku citu mikroelementu savienojumi.

Minerālie sāļi ķermeņa ūdens vidē daļēji vai pilnībā izšķīst un pastāv jonu veidā. Minerālvielas var būt arī nešķīstošu savienojumu veidā. 99% ķermeņa kalcija, 87% fosfora un 50% magnija ir koncentrēti kaulu un skrimšļa audos. Minerālvielas ir daļa no daudziem organiskiem savienojumiem, piemēram, olbaltumvielām. Minerālu sastāvs daži pieauguša cilvēka audi ir norādīti tabulā.

Dažu pieauguša cilvēka audu minerālais sastāvs (uz 1 kg svaigu audu svara)

Auduma nosaukums	Nātrijs	Kālijs	Kalcijs	Magnijs	Hlors	Fosfors (kodes)
Auduma nosaukums	miliekvivalenti
Āda	79,3	23,7	9,5	3,1	71,4	14,0
Smadzenes	55,2	84,6	4,0	11,4	40,5	100,0
nieres	82,0	45,0	7,0	8,6	67,8	57,0
Aknas	45,6	55,0	3,1	16,4	41,3	93,0
Sirds muskulis	57,8	64,0	3,8	13,2	45,6	49,0
Skeleta muskulis	36,3	100,0	2,6	16,7	22,1	58,8

Pārtika ir galvenais ķermeņa minerālvielu avots. Lielākais skaits minerālsāļi atrodams gaļā, pienā, melnajā maizē, pākšaugos un dārzeņos.

No kuņģa-zarnu trakta minerālvielas nonāk asinīs un limfā. Dažu metālu (Ca, Fe, Cu, Co, Zn) joni jau procesā vai pēc absorbcijas tiek apvienoti ar specifiskiem proteīniem.

Minerālvielu pārpalikums cilvēkam izdalās galvenokārt caur nierēm (Na, K, Cl, I joni), kā arī caur zarnām (Ca, Fe, Cu joni u.c.). Pilnīga ievērojama sāļu pārpalikuma likvidēšana, kas visbiežāk notiek ar pārmērīgu galda sāls patēriņu, notiek tikai tad, ja nav dzeršanas ierobežojumu. Tas ir saistīts ar faktu, ka cilvēka urīns satur ne vairāk kā 2% sāļu (maksimālā koncentrācija, ar kādu var strādāt nieres).

Ūdens-sāls apmaiņa

Ūdens-sāļu vielmaiņa ir minerālvielu metabolisma sastāvdaļa, tas ir ūdens un sāļu, galvenokārt NaCl, nonākšanas organismā procesu kopums, to izplatība iekšējā vidē un izvadīšana no organisma. Normāla ūdens-sāļu vielmaiņa nodrošina nemainīgu asins un citu ķermeņa šķidrumu daudzumu, osmotisko spiedienu un skābju-bāzes līdzsvaru. Galvenais minerāls, kas regulē osmotisko spiedienu organismā, ir nātrijs, aptuveni 95% no asins plazmas osmotiskā spiediena regulē šis minerāls.

Ūdens-sāļu vielmaiņa ir procesu kopums ūdens un sāļu (elektrolītu) iekļūšanai organismā, izplatībai iekšējā vidē un izvadīšanai no organisma. Ūdens-sāls metabolisma regulēšanas sistēmas nodrošina kopējās izšķīdušo daļiņu koncentrācijas, jonu sastāva un skābju-bāzes līdzsvara, kā arī ķermeņa šķidrumu tilpuma un kvalitatīvā sastāva noturību.

Cilvēka ķermenis sastāv no vidēji 65% ūdens (60 līdz 70% no ķermeņa svara), kas ir trīs šķidrās fāzēs – intracelulārā, ārpusšūnu un transcelulārā. Lielākais ūdens daudzums (40 - 45%) atrodas šūnu iekšienē. Ekstracelulārais šķidrums ietver (procentos no ķermeņa svara) asins plazmu (5%), intersticiālu šķidrumu (16%) un limfu (2%). Transcelulārais šķidrums (1 - 3%) tiek izolēts no traukiem ar epitēlija slāni un ir tuvu ārpusšūnu sastāvam. Tas ir cerebrospinālais un intraokulārais šķidrums, kā arī vēdera dobuma, pleiras, perikarda, locītavu maisiņu un kuņģa-zarnu trakta šķidrums.

Ūdens un elektrolītu līdzsvars cilvēkiem tiek aprēķināts no ikdienas uzņemtā ūdens un elektrolītu daudzuma un izvadīšanas no organisma. Ūdens organismā nonāk dzeršanas veidā – aptuveni 1,2 litri un ar pārtiku – aptuveni 1 litrs. Vielmaiņas procesā veidojas aptuveni 0,3 litri ūdens (no 100 gramiem tauku, 100 gramiem ogļhidrātu un 100 gramiem olbaltumvielu veidojas attiecīgi 107, 55 un 41 ml ūdens). Pieauguša cilvēka ikdienas nepieciešamība pēc elektrolītiem ir aptuveni: nātrijs - 215, kālijs - 75, kalcijs - 60, magnijs - 35, hlors - 215, fosfāts - 105 mEq dienā. Šīs vielas uzsūcas kuņģa-zarnu traktā un nonāk asinsritē. Īslaicīgi tie var nogulsnēties aknās. Pārmērīgs ūdens un elektrolīti tiek izvadīti caur nierēm, plaušām, zarnām un ādu. Vidēji dienā ūdens izdalās ar urīnu 1,0 - 1,4 litri, ar izkārnījumiem - 0,2, ar ādu un sviedriem - 0,5, plaušām - 0,4 litri.

Ūdens, kas nonāk organismā, tiek sadalīts starp dažādām šķidruma fāzēm atkarībā no osmotiski aktīvo vielu koncentrācijas tajās. Ūdens kustības virziens ir atkarīgs no osmotiskā gradienta, un to nosaka citoplazmas membrānas stāvoklis. Ūdens sadalījumu starp šūnu un starpšūnu šķidrumu ietekmē nevis kopējais ārpusšūnu šķidruma osmotiskais spiediens, bet gan tā efektīvais osmotiskais spiediens, ko nosaka vielu koncentrācija šķidrumā, kas slikti iziet cauri šūnas membrānai.

Cilvēkiem un dzīvniekiem viena no galvenajām konstantēm ir asins pH, kas tiek uzturēts aptuveni 7,36 līmenī. Asinīs ir vairākas bufersistēmas – bikarbonāts, fosfāts, plazmas olbaltumvielas un hemoglobīns –, kas uztur asins pH nemainīgā līmenī. Bet būtībā asins plazmas pH ir atkarīgs no oglekļa dioksīda daļējā spiediena un HCO3 koncentrācijas.

Dzīvnieku un cilvēku atsevišķi orgāni un audi būtiski atšķiras pēc ūdens un elektrolītu satura.

Ūdens saturs dažādos pieauguša cilvēka orgānos un audos līdz audu svaram

Jonu asimetrijas uzturēšana starp intracelulāro un ārpusšūnu šķidrumu ir ārkārtīgi svarīga visu orgānu un sistēmu šūnu darbībai. Asinīs un citos ārpusšūnu šķidrumos nātrija, hlora un bikarbonāta jonu koncentrācija ir augsta; šūnās galvenie elektrolīti ir kālijs, magnijs un organiskie fosfāti.

Dažādu dziedzeru izdalītie bioloģiskie šķidrumi pēc jonu sastāva atšķiras no asins plazmas. Piens ir izosmotisks attiecībā pret asinīm, bet tajā ir zemāka nātrija koncentrācija nekā plazmā un lielāks kalcija, kālija un fosfātu saturs. Sviedros ir zemāka nātrija jonu koncentrācija nekā asins plazmā; Žults daudzu jonu satura ziņā ir ļoti tuvu asins plazmai.

Daudzi joni, īpaši metālu joni, ir olbaltumvielu, tostarp fermentu, sastāvdaļas. Apmēram 30% no visiem zināmajiem fermentiem, lai pilnībā izpaustos to katalītiskā aktivitāte, ir nepieciešama minerālvielu klātbūtne, visbiežāk tie ir K, Na, Mq, Ca, Zn, Cu, Mn, Fe.

Ūdens-sāls metabolisma regulēšanā izšķiroša loma ir nierēm un īpašu hormonu grupai.

Lai uzturētu ūdens un sāls metabolismu pareizā līmenī, jāievēro vairāki noteikumi:

1. Dzeriet pareizo ūdens daudzumu visas dienas garumā

2. Mēģiniet lietot minerālūdeni, galda (negāzēto) ūdeni.

3. Tā kā galvenais minerālsāļu avots ir augļi un dārzeņi, tos vajadzētu ēst regulāri (katru dienu).

4. Ja nepieciešams, lietojiet uztura bagātinātājus (bioloģiski aktīvās piedevas) pie ierastā uztura, tādā veidā var ātri piesātināt organismu ar minerālsāļiem.

Papildu raksti ar noderīgu informāciju

Ūdens un minerālsāļu apmaiņas iezīmes bērniem

Vecāki, lai izglītotu vesels bērns, nepieciešams dziļāk iedziļināties jaunākās paaudzes fizioloģiskajās īpatnībās. Bērni no pieaugušajiem atšķiras ne tikai ar augumu un nedrošām reizināšanas tabulas zināšanām, bet arī ar procesiem, kas notiek ķermeņa iekšienē.

Minerālu metabolisma traucējumi cilvēkiem

Katru sekundi cilvēka ķermenī notiek liels skaits ķīmisku reakciju un dažādi iemesli ir iespējami pārkāpumi šajā mehānismā, ko atkļūdo daba.

Pieaugušais cilvēks dienā patērē apmēram 2,5 litrus ūdens. Turklāt organismā kā viens no enerģijas apmaiņas galaproduktiem veidojas ap 300 ml vielmaiņas ūdens. Atbilstoši vajadzībām cilvēks dienas laikā zaudē apmēram 1,5 litrus ūdens urīna veidā, 0,9 litrus iztvaikojot caur plaušām un ādu (bez svīšanas) un aptuveni 0,1 litru ar izkārnījumiem. Tādējādi ūdens apmaiņa normālos apstākļos nepārsniedz 5% no ķermeņa svara dienā. Ķermeņa temperatūras paaugstināšanās un augstas kaloriju pārtikas produkti veicina ūdens izdalīšanos caur ādu un plaušām, kā arī palielina tā patēriņu.

Ūdens un minerālsāļu trūkums izraisa smagus traucējumus un nāvi.

Audu normālu darbību nodrošina ne tikai noteiktu sāļu klātbūtne tajos, bet arī to stingri noteiktās kvantitatīvās attiecības. Ar pārmērīgu minerālsāļu uzņemšanu organismā tie var nogulsnēties rezervju veidā. Nātrijs un hlors nogulsnējas zemādas audos, kālijs - skeleta muskuļos, kalcijs un fosfors - kaulos.

Viss nepieciešamais ķermenim minerālu elementi nāk ar pārtiku un ūdeni. Lielākā daļa minerālsāļu viegli uzsūcas asinīs; to izvadīšana no organisma notiek galvenokārt ar urīnu un sviedriem. Ar intensīvu muskuļu darbību, nepieciešamība pēc dažiem minerālvielas palielinās.

Ūdens metabolisma regulēšanu galvenokārt kontrolē hipotalāma, hipofīzes un virsnieru dziedzeru hormoni.. Minerālsāļi rada noteiktu osmotisko spiedienu, kas ir tik nepieciešams šūnu dzīvībai.

Ar jauktu uzturu pieaugušais saņem visas nepieciešamās minerālvielas pietiekamā daudzumā.

Vitamīni vielmaiņas procesos spēlē katalizatoru lomu. Tās ir ķīmiskas dabas vielas, kas nepieciešamas normālai vielmaiņai, augšanai, organisma attīstībai, augstas veiktspējas un veselības uzturēšanai.

Vitamīni ir sadalīti ūdenī šķīstošs (B, C, P grupa utt.) Un.

taukos šķīstošs (A, D, E, K).

Pietiekama vitamīnu uzņemšana organismā ir atkarīga no pareiza uztura

un normāla gremošanas procesu darbība; dažus vitamīnus (K, B) baktērijas sintezē zarnās. Nepietiekama vitamīnu uzņemšana organismā (hipovitaminoze) vai pilnīga to neesamība (avitaminoze) izraisa daudzu funkciju pārkāpumu.

vitamīni- dažādas bioloģiski aktīvās vielas ķīmiskā daba. Tie mums nepieciešami normālai vielmaiņai un fizioloģisko procesu norisei, organisma attīstībai un augšanai, palielinot tā izturību pret dažādiem nelabvēlīgiem vides faktoriem.

A vitamīns- Nepieciešams normālai ķermeņa augšanai un attīstībai.

B1 vitamīns- spēlē svarīgu lomu gremošanas orgānu un centrālās nervu sistēmas (CNS) darbībā

B2 vitamīns- spēlē nozīmīgu lomu ogļhidrātu, olbaltumvielu un tauku metabolismā, audu elpošanas procesos, veicina enerģijas ražošanu organismā.

C vitamīns(askorbīnskābe) - palielina organisma izturību pret kaitīgiem vides faktoriem, īpaši pret infekcijas izraisītājiem.

D vitamīns- regulē kalcija un fosfātu transportu, piedalās kaulu audu sintēzē, veicina to augšanu.

Bāzes vielmaiņa, faktori, kas ietekmē tā vērtību. Definīcijas nosacījumi. Ikdienas enerģijas patēriņš dažādās aktivitātēs.

Atkarībā no organisma aktivitātes un vides faktoru ietekmes uz to izšķir trīs enerģijas metabolisma līmeņus: pamata vielmaiņu, enerģijas patēriņu miera stāvoklī un enerģijas patēriņu dažāda veida darba laikā.

BX- enerģijas izmaksas ir saistītas ar minimālā šūnu dzīvībai nepieciešamo oksidatīvo procesu līmeņa uzturēšanu un ar pastāvīgi strādājošu orgānu un sistēmu - elpošanas muskuļu, sirds, nieru, aknu darbību. Daļa no enerģijas patēriņa pamata vielmaiņas ziņā ir saistīta ar muskuļu tonusa uzturēšanu. Siltumenerģijas izdalīšanās visu šo procesu laikā nodrošina siltuma ražošanu, kas nepieciešama ķermeņa temperatūras uzturēšanai nemainīgā līmenī, parasti augstāka par ārējās vides temperatūru.

Definīcijas termini bazālā vielmaiņa: priekšmetam jābūt

1) muskuļu miera stāvoklī (guļus stāvoklī ar atslābinātiem muskuļiem), nepakļaujoties kairinājumiem, kas izraisa emocionālu stresu;

2) tukšā dūšā, t.i., 12-16 stundas pēc ēšanas;

3) ārējā "komforta" temperatūrā (18-20 ° C), kas neizraisa aukstuma vai karstuma sajūtu.

BX noteikts nomoda stāvoklī. Miega laikā oksidatīvo procesu līmenis un līdz ar to arī organisma enerģijas izmaksas ir par 8-10% zemākas nekā miera stāvoklī nomoda laikā. Lielākā daļa bazālās apmaiņas pieaugušie veseliem cilvēkiem vidēji apmēram 1800-2100 kcal. Ar aktīvu muskuļu darbību enerģijas patēriņš palielinās ļoti ātri: un jo grūtāks ir šāds muskuļu darbs, jo vairāk enerģijas cilvēks tērē.

nodaļaIV.13.

Minerālu apmaiņa

Minerālu metabolisms ir minerālvielu absorbcijas, izplatīšanas, asimilācijas un izvadīšanas procesu kopums, kas organismā atrodas galvenokārt neorganisku savienojumu veidā.

Kopumā ķermenī ir atrodami vairāk nekā 70 D.I. tabulas elementi. Mendeļejevs, 47 no tiem pastāvīgi atrodas un tiek saukti par biogēniem. Minerālvielām ir svarīga loma skābju-bāzes līdzsvara, osmotiskā spiediena, asins koagulācijas sistēmas uzturēšanā, daudzu enzīmu sistēmu regulēšanā utt., t.i. ir ļoti svarīgas homeostāzes izveidē un uzturēšanā.

Pēc kvantitatīvā satura organismā tos iedala makroelementi, ja ir vairāk nekā 0,01% ķermeņa svara (K, Ca, Mg, Na, P, Cl) un mikroelementi ( Mn, Zn, Cr, Cu, Fe, Co, Al, Se). Galvenā ķermeņa minerālvielu daļa ir nātrija, kalcija, kālija, magnija hlorīds, fosfāts un karbonāts. Sāļi ķermeņa šķidrumos ir daļēji vai pilnīgi disociētā veidā, tāpēc minerālvielas atrodas jonu - katjonu un anjonu veidā.

Minerālu funkcijas:

1) plastmasa (kalcijs, fosfors, magnijs);

2) osmotiskā spiediena uzturēšana (kālijs, nātrijs, hlors);

3) bioloģisko šķidrumu (fosfora, kālija, nātrija) buferizācijas uzturēšana;

4) audu (visu elementu) koloidālo īpašību saglabāšana;

5) detoksikācija (dzelzs citohroma P-450 sastāvā, sērs glutationa sastāvā);

6) nervu impulsa vadīšana (nātrijs, kālijs);

7) līdzdalība fermentatīvā katalīzē kā kofaktors vai inhibitors;

8) dalība hormonālajā regulācijā (jods, cinks un kobalts ir daļa no hormoniem).

Minerālvielu starpposma un beigu metabolisms

Minerālvielas organismā nonāk brīvā vai iesieta forma. Joni jau uzsūcas kuņģī, galvenā minerālvielu daļa - zarnās ar aktīvu transportēšanu, piedaloties nesējproteīniem. No kuņģa-zarnu trakta tie nonāk asinīs un limfā, kur saistās ar specifiskiem transporta proteīniem. Minerālvielas izdalās galvenokārt sāļu un jonu veidā.

Ar urīnu: nātrijs, kālijs, kalcijs, magnijs, hlors, kobalts, jods, broms, fluors.

Ar fekālijām: dzelzs, kalcijs, varš, cinks, mangāns, molibdēns un smagie metāli.

Atsevišķu elementu raksturojums

Nātrijs - ekstracelulārā nodalījuma galvenais katjons. Sastāda 0,08% no ķermeņa svara. Spēlē lielu lomu osmotiskā spiediena uzturēšanā. Ja nātrija uzņemšana organismā nav vai ir ierobežota, tā izdalīšanās ar urīnu gandrīz pilnībā apstājas. Tas tiek absorbēts tievās zarnas augšējā daļā, piedaloties nesējproteīniem, un tam ir nepieciešams ATP patēriņš. Ikdienas nepieciešamība mainās atkarībā no organisma ekskrēcijas-sāļu piegādes. Nogulsnējas ādā un muskuļos. Nātrija zudums zarnās notiek ar caureju.

1) piedalās elektroķīmiskā potenciāla veidošanā un uzturēšanā uz šūnu plazmas membrānām;

2) regulē ūdens-sāļu metabolisma stāvokli;

3) piedalās fermentu regulēšanā;

4) komponents K + - Na + sūknis.

Hlors ir vissvarīgākais anjons ārpusšūnu telpā. Tas ir 0,06% no ķermeņa svara. Lielākā daļa no tā ir atrodama kuņģa sulā. Piedalās osmotiskā līdzsvara uzturēšanā. Aktivizē amilāzi un peptidāzes. Uzsūcas augšējā zarnā, izdalās galvenokārt ar urīnu. Hlora un nātrija koncentrācija parasti mainās paralēli.

Kālijs - ir 0,25% no ķermeņa svara. Āršūnu telpa satur tikai 2% no kopējā daudzuma, un pārējais atrodas šūnās, kur tas ir saistīts ar ogļhidrātu savienojumiem. Uzsūcas visā kuņģa-zarnu traktā. Daļa no kālija nogulsnējas aknās un ādā, bet pārējais nonāk vispārējā asinsritē. Apmaiņa notiek ļoti ātri muskuļos, zarnās, nierēs un aknās. Eritrocītos un nervu šūnās lēnāka kālija apmaiņa. Tam ir vadošā loma nervu impulsu veidošanā un vadīšanā. Nepieciešams proteīnu sintēzei (uz 1 g proteīna - 20 mg kālija jonu), ATP, glikogēns, piedalās miera potenciāla veidošanā. Tas izdalās galvenokārt ar urīnu un mazāk ar izkārnījumiem.

Kalcijs ir ārpusšūnu katjons. Tas veido 1,9% no ķermeņa svara. Saturs palielinās augšanas vai grūtniecības laikā. Tas darbojas kā neatņemama atbalsta audu vai membrānu sastāvdaļa, piedalās nervu impulsa vadīšanā un muskuļu kontrakcijas ierosināšanā, kā arī ir viens no hemokoagulācijas faktoriem. Nodrošina membrānu integritāti (ietekmē caurlaidību), jo veicina membrānas proteīnu blīvu iepakošanu. Kalcijs ierobežotā mērā piedalās osmotiskā līdzsvara uzturēšanā. Kopā ar insulīnu tas aktivizē glikozes iekļūšanu šūnās. Uzsūcas augšējā zarnā. Tās asimilācijas pakāpe ir atkarīga no vides pH (kalcija sāļi iekšā skāba vide nešķīstošs). Tauki un fosfāti traucē kalcija uzsūkšanos. Pilnīgai uzsūkšanai no zarnām ir nepieciešama D 3 vitamīna aktīvās formas klātbūtne.

Lielākā daļa kalcija ir kaulu audos (99%) kā daļa no karbonāta apatīta 3Ca 2 (PO 4) 2 mikrokristāliem.· CaCO 3 un hidroksilapatīts 3Ca 2 (PO 4) 2· SaOH. Kopējais kalcija daudzums asinīs ietver trīs frakcijas: ar olbaltumvielām saistīto, jonizēto un nejonizēto (kas sastāv no citrāta, fosfāta un sulfāta).

Magnijs - ir 0,05% no ķermeņa svara. Tās šūnas satur 10 reizes vairāk nekā ārpusšūnu šķidrumā. Daudz magnija muskuļu un kaulu audos, kā arī nervu un aknu audos. Veido kompleksus ar ATP, citrātu, vairākiem proteīniem.

1) ir daļa no gandrīz 300 fermentiem;

2) magnija kompleksi ar fosfolipīdiem samazina šūnu membrānu plūstamību;

3) piedalās normālas ķermeņa temperatūras uzturēšanā;

4) piedalās neiromuskulārā aparāta darbā.

neorganiskais fosfors - galvenokārt atrodams kaulaudos. Sastāda 1% no ķermeņa svara. Asins plazmā pie fizioloģiskā pH fosfora ir 80% divvērtīgā un 20% vienvērtīgā fosforskābes anjona. Fosfors ir daļa no koenzīmiem, nukleīnskābēm, fosfoproteīniem, fosfolipīdiem. Kopā ar kalciju fosfors veido apatītu, kaulu audu pamatu.

Varš ir daļa no daudziem fermentiem un bioloģiski aktīviem metaloproteīniem. Piedalās kolagēna un elastīna sintēzē. Ir sastāvdaļa citohroms c elektronu transportēšanas ķēde.

Sērs – ir 0,08%. Tas nonāk organismā saistītā veidā kā daļa no AA un sulfāta joniem. Tā ir daļa no žultsskābēm un hormoniem. Kā daļa no glutations piedalās indes biotransformācijā.

Dzelzs ir daļa no dzelzi saturošiem proteīniem un hemoglobīna, citohromu, peroksidāžu hema.

Cinks - ir vairāku enzīmu kofaktors.

Kobalts daļa no vitamīna B12.

Ūdens un elektrolītu apmaiņa

Ūdens-elektrolītu metabolisms ir ūdens un elektrolītu uzņemšanas, absorbcijas, sadales un izvadīšanas no organisma procesu kopums. Tas nodrošina jonu sastāva noturību, skābju-bāzes līdzsvaru un šķidrumu daudzumu ķermeņa iekšējā vidē. Ūdens tajā spēlē vadošo lomu.

Ūdens funkcijas:

1) ķermeņa iekšējā vide;

2) strukturālā;

3) vielu absorbcija un transportēšana;

4) dalība bioķīmiskajās reakcijās (hidrolīze, disociācija, hidratācija, dehidratācija);

5) apmaiņas gala produkts;

6) vielmaiņas galaproduktu izdalīšanās, piedaloties nierēm.

Ūdeni, kas nonāk pārtikas (ar pārtiku) ceļā, sauc par eksogēnu, un ūdeni, kas veidojas kā bioķīmisko pārvērtību produkts, sauc par endogēnu.

Ūdens ir visu šūnu un audu neatņemama sastāvdaļa, un tas organismā atrodas formā sāls šķīdumi. Pieauguša cilvēka ķermenī 50-65% ir ūdens, bērniem - 80% vai vairāk. Dažādos orgānos un audos ūdens saturs masas vienībā nav vienāds. Vismazāk tas ir kaulos (20%) un taukaudos (30%). Muskuļi satur 70% ūdens iekšējie orgāni- 75-85% no to masas. Augstākais un nemainīgākais ūdens saturs asinīs (92%).

Ūdens un minerālsāļu trūkums izraisa smagus traucējumus un nāvi. Pilnīga badošanās, bet, ņemot ūdeni, cilvēks to pacieš 40-45 dienas, bez ūdens - tikai 5-7 dienas. Ar minerālu badu, neskatoties uz pietiekamu citu uzturvielu un ūdens uzņemšanu, dzīvnieki piedzīvoja apetītes zudumu, atteikšanos ēst, novājēšanu un nāvi.

Pie normālas vides temperatūras un mitruma pieauguša cilvēka ikdienas ūdens bilance ir 2,2-2,8 litri. Apmēram 1,5 l šķidruma nāk izdzertā ūdens veidā, 600-900 ml - sastāvā pārtikas produkti un oksidatīvo reakciju rezultātā veidojas 300-400 ml. Ķermenis zaudē apmēram 1,5 litrus dienā ar urīnu, 400-600 ml ar sviedriem, 350-400 ml ar izelpotu gaisu un 100-150 ml ar izkārnījumiem.

Minerālsāļu apmaiņai organismā ir liela nozīme tā dzīvībai svarīgai darbībai. Tie ir atrodami visos audos, veidojot aptuveni 0,9% no kopējā cilvēka ķermeņa svara. Šūnas satur daudz minerālvielu (kāliju, kalciju, nātriju, fosforu, magniju, dzelzi, jodu, sēru, hloru un citus). Audu normālu darbību nodrošina ne tikai noteiktu sāļu klātbūtne tajos, bet arī to stingri noteiktās kvantitatīvās attiecības. Ar pārmērīgu minerālsāļu uzņemšanu organismā tie var nogulsnēties rezervju veidā. Nātrijs un hlors nogulsnējas zemādas audos, kālijs - skeleta muskuļos, kalcijs un fosfors - kaulos.

Fizioloģiskā nozīme dažādi minerālsāļi. Tie veido lielāko daļu kaulaudu, nosaka osmotiskā spiediena līmeni, piedalās bufersistēmu veidošanā un ietekmē vielmaiņu. Minerālvielu loma ir liela nervu un muskuļu audu uzbudinājuma procesos, elektrisko potenciālu rašanās šūnās, kā arī asins koagulācijā un skābekļa pārnesē ar to.

Visi organismam nepieciešamie minerālelementi nāk ar pārtiku un ūdeni. Lielākā daļa minerālsāļu viegli uzsūcas asinīs; to izvadīšana no organisma notiek galvenokārt ar urīnu un sviedriem. Ar intensīvu muskuļu darbību palielinās nepieciešamība pēc noteiktiem minerāliem.

Un īsumā par vitamīnu nozīmi, kas nepilda ne enerģētisko, ne plastisko funkciju, būdami enzīmu sistēmu sastāvdaļas, pilda katalizatoru lomu vielmaiņas procesos. Tās ir ķīmiskas dabas vielas, kas nepieciešamas normālai vielmaiņai, augšanai, organisma attīstībai, augstas veiktspējas un veselības uzturēšanai.

Vitamīnus iedala ūdenī šķīstošajos (B, C, P u.c. grupa) un.

taukos šķīstošs (A, D, E, K). Pietiekama vitamīnu uzņemšana organismā ir atkarīga no pareiza uztura un normālas gremošanas procesu darbības; dažus vitamīnus (K, B) baktērijas sintezē zarnās. Nepietiekama vitamīnu uzņemšana organismā (hipovitaminoze) vai pilnīga to neesamība (avitaminoze) izraisa daudzu funkciju pārkāpumu.

ENERĢIJAS APMAIŅA

Organismam jāsaglabā enerģijas bilance starp uzņemto un patērēto enerģiju. Dzīvie organismi saņem enerģiju potenciālo rezervju veidā, kas uzkrātas ogļhidrātu, tauku un olbaltumvielu molekulu ķīmiskajās saitēs. Bioloģiskās oksidācijas procesā šī enerģija tiek atbrīvota un galvenokārt tiek izmantota ATP sintēzei.

ATP rezerves šūnās ir nelielas, tāpēc tās ir pastāvīgi jāatjauno. Šo procesu veic barības vielu oksidēšana. Enerģijas rezervi pārtikā izsaka tās kaloriju saturs, t.i., spēja oksidācijas laikā atbrīvot vienu vai otru enerģijas daudzumu. Enerģijas patēriņš ir atkarīgs no vecuma un dzimuma, veiktā darba veida un apjoma, gada laika, veselības stāvokļa un citiem faktoriem.

Enerģijas vielmaiņas intensitāti organismā nosaka, izmantojot kalorimetriju. Enerģijas apmaiņu var noteikt ar tiešās un netiešās kalorimetrijas metodēm.

Tiešā kalorimetrija ir balstīta uz ķermeņa radītā siltuma mērīšanu un tiek veikta, izmantojot īpašas kameras (kalorimetri). Šis siltums nosaka iztērētās enerģijas daudzumu. Tiešā kalorimetrija ir visprecīzākā metode, taču tai nepieciešami ilgstoši novērojumi, lielapjoma speciāls aprīkojums, un tā ir nepieņemama daudzu veidu profesionālajās un sporta aktivitātēs.

Daudz vienkāršāk ir noteikt enerģijas patēriņu ar netiešās kalorimetrijas metodēm. Viena no tām (netiešās elpošanas kalorimetrija) ir balstīta uz gāzu apmaiņas izpēti, t.i., uz ķermeņa patērētā skābekļa un šajā laikā izelpotā oglekļa dioksīda daudzuma noteikšanu. Šim nolūkam tiek izmantoti dažādi gāzes analizatori.

Lai oksidētu dažādas barības vielas, ir nepieciešams atšķirīgs skābekļa daudzums. Enerģijas daudzumu, kas izdalās, izmantojot 1 litru skābekļa, sauc par tā kaloriju ekvivalentu. Oksidējot ogļhidrātus, kaloriju ekvivalents ir 5,05 kcal, oksidējot taukus - 4,7 kcal un olbaltumvielas - 4,85 kcal.

Organisms parasti oksidē barības vielu maisījumu, tāpēc O kaloriju ekvivalents svārstās no 4,7 līdz 5,05 kcal. Palielinoties oksidētajam ogļhidrātu maisījumam, kaloriju ekvivalents palielinās, un, palielinoties tauku daudzumam, tas samazinās.

Kaloriju ekvivalenta O vērtību atpazīst pēc elpošanas koeficienta (DC) līmeņa - izelpotā oglekļa dioksīda relatīvā tilpuma pret absorbētā skābekļa tilpumu (CO / O). Līdzstrāvas vērtība ir atkarīga no oksidēto vielu sastāva. Tas ir 1,0 ogļhidrātu oksidēšanai, 0,7 tauku oksidācijai un 0,8 olbaltumvielām. Kad barības vielu maisījums tiek oksidēts, tā vērtība svārstās 0,8-0,9 robežās.

Otrajā netiešās kalorimetrijas metodē (barības kalorimetrija) tiek ņemts vērā uzņemtās pārtikas kaloriju saturs un tiek kontrolēts ķermeņa svars. Ķermeņa svara noturība norāda uz līdzsvaru starp enerģijas resursu ieplūdi organismā un to patēriņu. Tomēr, izmantojot šo metodi, ir iespējamas būtiskas kļūdas; turklāt tas neļauj noteikt enerģijas patēriņu īsiem laika periodiem.

Bāzes vielmaiņa ir enerģijas daudzums, ko organisms tērē pilnīgas muskuļu atpūtas laikā, 12-14 stundas pēc ēšanas un 20-22 °C apkārtējās vides temperatūrā. Pieaugušam cilvēkam tas ir vidēji 1 kcal uz 1 kg ķermeņa svara 1 stundā. Cilvēkiem ar ķermeņa masu 70 kg vidējais bazālais metabolisms ir aptuveni 1700 kcal. Tās parastās svārstības ir! 10%. Sievietēm bazālais metabolisms ir nedaudz zemāks nekā vīriešiem; bērniem tas ir augstāks nekā pieaugušajiem.

Enerģijas patēriņš relatīvā miera stāvoklī pārsniedz bazālā metabolisma vērtību. Tas ir saistīts ar gremošanas procesu ietekmi uz enerģijas apmaiņu, termoregulāciju ārpus komforta zonas un enerģijas patēriņu, lai uzturētu cilvēka ķermeņa stāju.

Enerģijas patēriņu dažāda veida darbā nosaka cilvēka darbības raksturs. Ikdienas enerģijas patēriņš šādos gadījumos ietver pamata vielmaiņas apjomu un enerģiju, kas nepieciešama noteikta veida darbu veikšanai. Pēc ražošanas darbības rakstura un enerģijas patēriņa apjoma pieaugušos iedzīvotājus var iedalīt 4 grupās: 1) garīga darba cilvēki, viņu ikdienas enerģijas patēriņš ir 2200-3000 kcal; 2) cilvēki, kas veic mehanizēto darbu un izdevumus-146

ēdot 2300-3200 kcal dienā; 3) daļēji mehanizēta darba cilvēki ar ikdienas enerģijas patēriņu 2500-3400 kcal; 4) nemehanizēta smaga fiziska darba cilvēki, kuru enerģijas patēriņš sasniedz 3500-4000 kcal. Sportisko aktivitāšu laikā enerģijas patēriņš var būt 4500-5000 kcal vai vairāk. Šis apstāklis jāņem vērā, sastādot sportistu uzturu, kam būtu jānodrošina iztērētās enerģijas papildināšana.

Ne visa ķermenī izdalītā enerģija tiek tērēta mehāniskam darbam. Lielākā daļa no tā tiek pārvērsta siltumā. Enerģijas daudzumu, kas tiek patērēts, veicot darbu, sauc par veiktspējas koeficientu (COP). Cilvēkiem efektivitāte nepārsniedz 20-25%. Muskuļu aktivitātes efektivitāte ir atkarīga no kustību jaudas, struktūras un tempa, no darbā iesaistīto muskuļu skaita un cilvēka sagatavotības pakāpes.

Minerālūdens piegāde uz mājām jebkurā dienā