"Биологическая роль калия и натрия в организме"

Реферат

"Биологическая роль калия и

натрия в организме"

  Автор:

(курс, факультет)

Руководитель:

 

Оглавление

I.3 Физиологическая роль……………………………………………………………….…….….4

II.1. Общие сведения и эколого-физиологические данные………….…………6

II.2. Применение в медицине…………………………………………………….…………….7

III.3. Физиологическая роль калия в организме……………………….……………..7

В последние десятилетия отмечается ухудшение состояния общественного здоровья, связанное с воздействием факторов социально-экономического и экологического характера. Особое место в нарушении физиологических процессов и формировании патологических проявлений у человека принадлежит нарушению баланса химических элементов у человека под влиянием внешних и внутренних неблагоприятных факторов. Именно поэтому важно изучение физиологической роли элементов в организме человека.

Натрий (от лат. Natrium) – это блестящий, серебристый металл, быстро тускнеющий на воздухе. Устойчив к коррозии благодаря образованию защитной оксидной плёнки. Бурно реагирует с водой и концентрированными кислотами. В силу своей большой химической активности в природе встречается в виде химических соединений.

В медицине хлористый натрий применяют в виде изотонического 0,9% раствора при обезвоживании организма и как дезинтоксикационное средство, а также для промывания ран, глаз, слизистой оболочки носа, для поднятия осмотического давления крови, в виде гипертонического 3-5% раствора в хирургии – для очищения ран и при чрезмерно развившихся грануляциях ( молодая, богатая новообразованными сосудами и клеточными элементами соединительная ткань, заполняющая заживляющие раны, когда её края еще неплотно прилегают друг к другу; является нормальным этапом процесса заживления ран), перед операциями пересадки кожи. Гипертонический 10% раствор применяют внутривенно при лёгочных, желудочных, кишечных кровотечениях, а также для усиления диуреза (осмотический диурез – выделение большого объема мочи в результате повышенной экскреции осмотически активных веществ) и в качестве полосканий при заболеваниях горла. В послеоперационном периоде 2-5% раствор назначают в микроклизмах при атонии кишечника, а также для промывания желудка при отравлении нитратом серебра.

I.3 Физиологическая роль

В организм человека натрий поступает ежедневно в виде NaCl в достаточно больших количествах: 12-15г (4-6г «чистого» натрия), который содержится во многих пищевых продуктах: колбаса, сало, икра, соленая рыба, сыр, маслины, кукурузные хлопья.

Ионы натрия быстро и полностью всасываются на всех участках желудочно-кишечного тракта и в местах парентеральных инъекций. Ионы также легко проникают через кожу и легочный эпителий. Натрий в виде катиона Na+ участвует в поддержании гомеостаза (ионное равновесие, осмотическое давление в жидкостях). Натрий распространяется по всему организму: крови, мышцам, костям, внутренним органам, коже. Около 40% натрия находится в костной ткани ( принимает участие в минеральном обмене), в основном, во внеклеточной жидкости. Содержание натрия в теле здорового человека составляет 0,08%( 55-60 г на 70кг массы тела), а суточное потребление 4-7г.

Выводится натрий из организма, в основном, с мочой (95%),калом, потом. Максимальная экскреция натрия с мочой отмечается с 9-12 часов дня, тогда как минимальная - в ночные часы.

Натрий играет весьма важную роль в регуляции осмотического давления и водного обмена, при нарушении которых отмечаются следующие признаки: жажда ( именно поэтому в жаркую погоду необходимо принимать подсоленную воду), сухость слизистых оболочек, отечность кожи. Натрий оказывает значительное влияние и на белковый обмен. Обмен натрия находится под контролем щитовидной железы. При гипофункции щитовидной железы происходит задержка натрия в тканях. При гиперфункции количества натрия в коже уменьшается, а выделение его из организма усиливается.

Обмен натрия регулируется альдостероном (гормон коры надпочечников группы минералокортикоидов). Он увеличивает реабсорбцию (обратное всасывание воды и растворенных веществ)натрия и хлора в канальцах почки, что ведет к повышению содержания поваренной соли в крови, лимфе и тканевой жидкости. Одновременно он снижает реабсорбцию калия в канальцах почки, что усиливает потерю калия и уменьшает его содержание в организме.

Увеличение под влиянием альдостерона концентрации поваренной соли в крови и тканевой жидкости повышает их осмотическое давление, что приводит к задержке воды в организме и способствует повышению артериального давления. Усиленная реабсорбция может привести и к развитию алкалоза (понижению ph крови по сравнению с нормальным уровнем (≤7,37).

Недостаток альдостерона вызывает противоположные сдвиги. Реабсорбция натрия в канальцах почки уменьшается и в результате организм теряет столь большое количество натрия, что это ведёт к изменениям внутренней среды, несовместимым с жизнью, и через несколько дней после удаления коры надпочечников наступает смерть. Только введением больших количеств натрия или непосредственно минералокортикоидов можно поддержать жизнь животного с удаленными надпочечниками. Поэтому минералокортикоиды называют «гормонами, сохраняющими жизнь», а именно содержание натрия в организме. Поэтому при повышении количества натрия в организме (при введении в организм), тормозит секрецию альдостерона, что усиливает выделение натрия с мочой. Недостаток натрия в организме, напротив, вызывает повышение альдостерона и как следствие этого увеличение реабсорбции натрия в почечных канальцах. Альдостерон также уменьшает выделение натрия при сильном потоотделении: таким путем он может предотвратить потерю натрия при сильном потоотделении во время перегревания.

Минералокортикоиды, регулирующие содержание натрия в организме, способствуя его задержке в тканях и удержанию воды, усиливают явление отека тканей, возникающие при воспалении, а также и некоторые другие проявления воспалительных реакций. Минералокортикоиды - провоспалительные гормоны.

В организме натрий выполняет «внеклеточные» функции, среди которых:

• 
  Поддержание осмотического давления и ph среды
  
• 
  Формирование потенциала действия путём обмена с ионами калия
  
• 
  Транспорт углекислого газа
  
• 
  Гидратация белков
  
• 
  Солюбилизация (самопроизвольное проникновение низкомолекулярного вещества, слабо растворимого в данной среде) органических кислот
  

II.1. Общие сведения и эколого-физиологические данные

Калий (от лат. Kalium) – серебристо-белый мягкий металл, принадлежащий к семейству одновалентных щелочных металлов. Калий энергично образует перекиси с кислородом, вступает в реакции с большинством неметаллов, растворим в жидком аммиаке. Вследствие чрезвычайно большой химической активности, в природе в свободном состоянии не встречается, входит в состав минералов. Калий непосредственно вступает в реакции с большим количеством неметаллов со значительным выделением тепла. Энергично соединяется с кислородом в присутствии воды.

Характеристика	Данные
Атомный номер	19
Атомная масса	39,0983
Среднее содержание в окружающей среде	1,6%
Основные эколого-физиологические данные
Суточное поступление с продуктами питания	3-4г
Резорбция	95% (ЖКТ)
Период полувыведения из организма	58 суток
Среднее содержание в организме: г/70кг	140
костная ткань:	1470 мг/кг сырого веса
почки:	1,4-2,4 мг/кг сырого веса
печень:	2,2 мг/кг сырого веса
слюна:	900мг/мл
цельная кровь:	1622 мг/кг сырого веса
зубы (дентин):	400мг/кг
волосы:	150-663 мг/кг сырого веса
Токсическая доза для человека:	6 г

II.2. Применение в медицине

В медицине применяют несколько солей калия в качестве мочегонных и слабительных средств (азотно-натриевая соль, винно-калиевая, уксусно-калиевая соль); широко используется йодистый, бромистый, марганцевокислый калий, аспарагинат, оротат, хлорид калия и другие соединения.

III.3. Физиологическая роль калия в организме

В организм соединения калия поступают с пищей. Много калия содержится в молочных продуктах, мясе, какао, томатах, бобовых, картофеле, петрушке, абрикосах, изюме, черносливе, черном чае. Считается, что взрослый человек потребляет в день 2200-3000 мг калия. В организме человека содержится 160-180г калия (0,23% от общей массы тела). Биоусвояемость калия организмом составляет 90-95%. Соли калия легко всасываются и быстро выводятся из организма с мочой, потом через желудочно-кишечный тракт.

Калий является внутриклеточным катионом. Его концентрация в клетках на порядок выше, чем вне клеток. Главной функцией калия является формирование трансмембранного потенциала (Kin≥Kout) и распространение изменения потенциала по клеточной мембране путем обмена с ионами натрия по градиенту концентраций. Вместе с натрием и хлором, калий является постоянным составным элементом всех клеток и тканей. В организме эти элементы содержатся в определенном соотношении и обеспечивают постоянство внутренней среды. В виде катиона К+ калий участвует в поддержании гомеостаза (ионное равновесие, осмотическое давление в жидкостях организма). Хлориды калия и натрия участвуют, будучи сильными электролитами, в генерации и проведении электрических импульсов в нервной и мышечной ткани. Таким образом калий участвует в поддержании электролитической активности мозга, функционировании нервной ткани, сокращении скелетных и сердечных мышц. Калий регулирует активность важнейших ферментов как K+-АТФ-аза, ацетилкиназа, пируватфосфокиназа.

Терапевтическое значение калия связано с его раздражающим действием на слизистые оболочки и повышением тонуса гладких мышц (кишечник, матка),в силу чего его соединения используют в качестве слабительных средств. Калий вызывает расширение сосудов внутренних органов и сужение периферических сосудов, что способствует усилению мочеотделения. Калий замедляет ритм сердечных сокращений и, действуя аналогично блуждающему нерву, участвует в регулировании деятельности сердца.

Приведем основные функции калия в организме:

• 
  поддержание кислотно-щелочного равновесия;
  
• 
  обеспечение межклеточных контактов;
  
• 
  обеспечение биоэлектрической активности клеток;
  
• 
  поддержание нервно-мышечной возбудимости и проводимости;
  
• 
  участие в нервной регуляции сердечных сокращений;
  
• 
  поддержание водно-солевого баланса, осмотического давления;
  
• 
  роль катализатора при обмене углеводов и белков;
  
• 
  поддержание нормального уровня кровяного давления;
  
• 
  участие в обеспечении выделительной функции почек.
  

Попытки выяснить связь обмена веществ с движением ионов через мембрану привели к открытию так называемого натрий-калиевого насоса.

Проведение серии импульсов по нервному волокну сопровождается обогащением протоплазмы ионами натрия и потерей ионов калия. Для гигантского аксона кальмара подсчитано, что во время одиночного нервного импульса через каждый квадратный микрон мембраны внутрь протоплазмы поступает около 20000 ионов натрия и столько же ионов калия покидает волокно. В итоге при каждом импульсе аксон диаметром 0,5 мм теряет около одной миллионной общего содержания калия. Хотя эти потери очень незначительны, но при ритмическом следовании импульсов они, суммируясь, должны были бы привести к более или менее заметным изменения концентрационных градиентов. В конечном итоге разности концентраций ионов между наружной средой и протоплазмой должны были бы выровняться, если бы в мембране не существовал механизм, обеспечивающий активное выведение («выкачивание») из протоплазмы ионов натрия и «нагнетение» в неё ионов калия.

Такой механизм получил название натрий-калиевого насоса. Деятельность его связана с затратой энергии обмена веществ. Действительно, для того, чтобы выводить ионы натрия из протоплазмы в наружный раствор, где их концентрация превышает внутриклеточную, необходимо совершить определенную работу. В покое эта работа невелика, так как натриевая проницаемость покоящейся мембраны имеет очень низкие величины. При возбуждении же усиленное поступление ионов натрия внутрь протоплазмы активирует работу насоса, что обеспечивает восстановление нарушенных концентрационных градиентов. Следует, однако, подчеркнуть, что этот восстановительный процесс протекает очень медленно – в течение многих минут и даже часов.

Конкретный механизм работы натрий-калиевого насоса пока не выяснен. Предполагают, что в мембране в процессе обмена веществ образуются особые переносчики, которые связывают эти ионы и в такой связанной форме переносят их по обе стороны мембраны.

Вывод

Цель науки – установление (открытие) правил гармонии и порядка. «Субъектом медицины является человеческое тело, его здоровье и болезнь. Но если целью медицины является лечение и сохранение здоровья, тогда прежде чем получить сохранение здоровья и удалить причину причин, необходимо знать, какие элементы сотворили тело, как эти элементы распадаются, где и в какой точке процесс подойдет к концу и какие изменения элементов могут вызвать болезнь в будущем» (M. Said, 1983).

1. 
   А.В. Скальный «Химические элементы в физиологии и экологии человека»;
   
2. 
   Е.Б. Бабский «Физиология человека»;
   
3. 
   https://ru.wikipedia.org
   
4. 
   Лекционный материал по общей химии