Обмен воды и минеральных веществ

Содержание

1.Вода в организме:  содержание и биологический функции………………2

2.Обмен воды………………………………………………………………….3

3. Минеральные вещества: содержание и биологический функции……….4

4.Минеральный обмен………………………………………………………...7

5.Особенности обмена воды и минеральных соединений при занятиях физической культурой и спортом……………………………………………7

 

1.Вода  в организме: содержание и биологический функции.

Вода составляет 60-80 % от массы  тела взрослого человека, т. е. при  массе 70 кг на долю воды в организме  будет приходиться от 42 до 50 литров. Распределяется она следующим образом: около 70 % находится внутри клеток в  составе цитоплазмы, около 23 % распределено в межклеточном пространстве, образуя  тканевую жидкость, и около 7 % циркулирует  в сосудистом русле (кровь, лимфа). Чем моложе организм, тем больше в нем воды, старение сопровождается постепенным обезвоживанием клеток.

Вода в  организме присутствует 2 видов:

1. Экзогенная (поступающая извне)

2. Эндогенная (образующаяся при окислении жиров)

Преобладание в организме  человека (по сравнению с другими  веществами) воды предопределило широкий  спектр ее биологических функций. Вода участвует в следующих процессах:

• в растворении многих веществ, что способствует увеличению скорости химических реакций;
• в создании условий для метаболических реакций, так как вода является средой, где они протекают;
• в транспорте веществ при усвоении пищи в желудочно- кишечном тракте, доставке питательных веществ к клеткам и выделении из организма продуктов обмена с мочой и потом;
• в поддержании структур и функций клеточных органелл; благодаря этому свойству достигается тонкая упорядоченность химических процессов в организме; увеличение количества воды в организме может вызывать, например, набухание митохондрии, что ведет к изменению энергообразования (АТФ) в них;
• в метаболизме углеводов, липидов, белков, АТФ (гидролиз, гидратация, дегидрирование); например, реакция распада АТФ протекает с участием воды и называется гидролизом АТФ;
• в поддержании кислотно-основного равновесия среды организма, так как вода частично диссоциирует на ионы Н⁺ и ОН^- ,

     - в создании осмотического давления, зависящего от концентрации органических и неорганических веществ, растворенные в ней, а также от степени гидратации белков;

  - в механической защите трущихся поверхностей (в качестве смазки), таких как суставы, связки, мышцы;

• в процессах терморегуляции организма, т. к. около 50 % отдаваемого тепла выделяется из организма путем испарения воды.

Таким образом, вода поддерживает динамическое постоянство химического состава, осмотического давления, метаболических реакций и температуры тела, что обеспечивает постоянство внутренней среды (гомеостаз) и кислотно-основное равновесие организма.

Потребность в воде взрослого  человека равна приблизительно 40 мл на 1 кг массы тела или 2,0-2,5 л в сутки. Количество потребляемой воды зависит от возраста (для детей оно в 2-4 раза выше, чем для взрослого), массы тела человека, двигательной активности, климатических и температурных условий.

Наш организм нуждается в  постоянном поступлении воды.

В организме происходит постоянный обмен воды , причём в состоянии физиологического покоя приход и расход воды должны быть относительно равны. Это равновесие между потреблением и выделением, воды в процессах жизнедеятельности называется водный баланс.

 

2.Обмен воды

Обмен воды находится под  контролем нервной и эндокринной систем. Дефицит воды в организме формирует чувство жажды. Механизм этого явления следующий: уменьшение количества воды в организме, в первую очередь, вызывает сгущение крови, и в ней, по сравнению с другими тканями, повышается осмотическое давление.

Изменившееся осмотическое давление воспринимается, осморецепторами расположеннвми на слизистой кровеносных сосудов, и передается в кору головного мозга, где на основе безусловного рефлекса формируется чувство жажды. В ответ на него из задней доли гипофиза в кровь поступает гормон вазопрес- син (вырабатывается он гипоталамусом, а хранится в задней доле гипофиза). Под воздействием вазопрессина в извитых канальцах почек усиливается реабсорбция воды, т. е. вода задерживается в организме, он ее экономит. Поэтому вазопрессин называют антидиуретическим (уменьшающим потерю воды) гормоном. Секреция этого гормона повышается при снижении объема плазмы крови, что способствует задержанию воды в организме и нормализует объем плазмы крови.

Кроме вазопрессина удержанию  воды в организме способствует гормон альдостерон. Он вырабатывается корковым слоем надпочечников и относится к группе минералкортикоидов. Под влиянием альдостерона в извитых канальцах почек усиливается всасывание ионов натрия и увеличивается выведение ионов калия.

Ионы натрия задерживают  воду в организме за счет гидратной оболочки, т. е. каждый ион натрия удерживает несколько молекул воды. Концентрация натрия в плазме крови и других тканях непосредственно влияет на содержание в них воды. Ионы калия способствуют выведению воды из организма.

В регуляции водного обмена участвуют тироксин (гормон щитовидной железы), паратгормон (гормон паращитовидных железез), половые гормоны. При избытке этих гормонов выведение воды усиливается, при недостатке - снижается.

Для организма неблагоприятны как недостаток, так и избыток воды.

 

3. Минеральные вещества: содержание и биологический функции.

Минеральные вещества составляют от 1 до 3 % от массы тела человека и  зависят от возраста, характера питания, функциональной и двигательной активности. В организме минеральные вещества не образуются, поэтому они являются незаменимым фактором питания.

Большинство минеральных  веществ в воде хорошо растворимы и находятся в тканях в виде ионов.

Минеральные соли поступают  в организм с пищей и водой  за исключением поваренной соли.

 

Функции минеральных солей:

1. Биологические постоянные гомеостаза

2. Создают и поддерживают осмотическое давление крови

3. Поддерживают pH крови – 7,36 – 7,42

4. Участвуют в ферментативных реакциях

5. Участвуют в водно – солевом обмене

6. Принимают участие в процессах возбуждения, торможения, мышечного сокращения, свертываемости крови

7. Являются составной частью костей, гемоглобина, пищеварительных соков

Виды  минеральных солей:

• макроэлементы  - минералы, количество которых в организме измеряется сотнями или десятками граммов (натрий, магний, калий, кальций, фосфор, хлор)
• микроэлементы -  минералы, количество которых измеряется единицами граммов, миллиграммами и микрограммами (железо, марганец, кобальт, цинк, фтор, йод) – необходимы в очень небольших количествах

 

Натрий поступает в организм в виде поваренной соли – это единственная соль, которую добавляют к пище. Суточная потребность в натрии – 15 гр. Натрий участвует в поддержании осмотического равновесия, влияет на рост, регулирует работу сердечной мышцы. Дефицит натрия приводит к слабости, апатии, подергиванию мышц.

Калий поступает в организм  с овощами, фруктами и мясом. Суточная потребность – 2 гр. Он регулирует сердечный ритм и поддерживает АД, автоматизм сердечной мышцы, важен для питания клеток, деятельности мышц, поддержания водно – солевого баланса, нейроэндокринной регуляции. Поддерживает  осмотическое давление, стимулирует образование ацетилхолина. Дефицит калия приводит к слабости, сонливости, нарушению рефлексов. Увеличение калия может привести к остановке сердца.

Хлор поступает в организм виде поваренной соли. Участвует в поддержании осмотического давления крови, входит в состав соляной кислоты желудочного сока.

Кальций поступает в организм с молочными продуктами (особенно сырами), зеленью. Это важная константа крови, входит в состав костей (9 – 11 мг/ %). 

В организме взрослого  человека содержится 1-2 кг кальция, из них 99% входит в состав костной и хрящевой тканей, остальное содержится  в мягких тканях и межклеточной жидкости.  Уменьшение кальция приводит к кальциевой тетании и смерти в результате прекращения дыхания. Он необходим для процесса свертывания крови. Кальций уменьшает проницаемость клеточных мембран, активирует амилазу и липазу, стимулирует работу миокарда, способствует выведению свинца из костной ткани, играет во всех стадиях свертывания крови, оказывает антистрессовое воздействие, выводит тяжелые металлы, радионуклиды, обладает антиаллергическим действием. Он играет важную роль в сокращении мышц, снижает риск высокого АД, гипертонии  беременных,  рождения недоношенных детей, предохраняет от рака матки, поджелудочной железы и толстой кишки. Суточная потребность – 0,8 гр.

Фосфор поступает в организм с молочными продуктами,  мясом и злаками. Суточная потребность – 1,5 гр. Содержится в костях и зубах. Входит в состав АТФ. Дефицит приводит к деминерализации костей.

Магний оказывает влияние на тонус мышечной оболочки сосудов, снимает спазмы, понижает АД, снижает уровень холестерина в крови. Дефицит вызывает нарушения в эмоциональной сфере, он незаменим для профилактики стресса и синдрома хронической усталости. Суточная  дозировка – 500 мг.

Медь участвует в синтезе коллагена и эластина, защищает от свободных радикалов, участвует в синтезе гемоглобина, необходима для усвоения железа, участвует в кроветворении, обладает противовоспалительным действием, необходима для вынашивания плода. Суточная дозировка 20 мг. Дефицит приводит к преждевременному старению кожи и сосудов, повышению уровня холестерина, инсультам, задержке полового развития и бесплодию.

Цинк  (микроэлемент) входит в состав ферментов, укрепляет иммунитет, стимулирует работу всей гормональной системы, поджелудочной железы, стимулирует синтез гормона роста, тестостерона. Отвечает за обоняние, зрение, вкус  и необходим для заживления ран. Цинк участвует в синтезе и сохранении инсулина. Суточная дозировка 200 мг. Дефицит приводит к снижению иммунитета, аппетита, анемии, аллергии и дерматиту, нарушению половых функций у мужчин. Содержится в семенах тыквы и подсолнечника.

Железо поступает в организм с мясом, печенью и бобовыми. Суточная потребность – 15млг. Является составной частью гемоглобина и дыхательных ферментов. В организме содержится 3 гр железа. Дефицит железа приводит к малокровию.

Йод поступает в организм с водой, протекающей через горные породы и обогащающийся  там йодом. Также он может поступать с йодированной солью или морепродуктами. Суточная потребность – 0,03 мг. Участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. Дефицит приводи к возникновению  зоба.

Хром необходим для нормальной жизнедеятельности сосудов и сердечной мышцы, активности инсулина, способствует снижению уровня холестерина крови. Дефицит приводит к апатии и быстрому утомлению. Суточная дозировка – 200 мкг.

Марганец входит в состав ферментов, участвует в реакциях иммунитета, стимулирует процессы мышления, кроветворения и тканевого дыхания. Суточная дозировка – 10 мг. дефицит приводит к переутомлению, снижению внимания, памяти, нарушению сна, сахарному диабету и новообразованиям косвенно.

Кремний важен для поддержания стенок сосудов (придает прочность, эластичность и проницаемость). Дефицит приводит к инсультам и кровоизлияниям.

Селен – важнейший из микроэлементов. Он обладает защитным действием для организма – продлевает жизнь. Предохраняет от рака, стимулирует иммунитет, является антиоксидантом, способствует росту и развитию организма.

 

 

 

Дефицит приводит к:

• нарушению роста и развития
• воспалению в суставах
• слабости мышц
• склонности к новообразованиям
• заболеваниям печени
• нарушению работы щитовидной железы
• мужскому бесплодию
• ухудшению зрения
• преждевременному старению

 

 

4.Минеральный обмен

Минеральные вещества, поступающие  с пищей, всасываются в тонком кишечнике и током крови заносятся в печень. Здесь, ионы, необходимые для работы печени, задерживаются, а остальные доставляются к различным органам и тканям. Выводятся минералы почками в составе мочи, кожей в составе пота и кишечником в составе кала.

Регуляция минерального обмена находится под контролем нервной  и гуморальных систем. Рецепторы, расположенные в стенках кровеносных  сосудов, реагируют на изменение  осмотического давления крови. Со стороны желез внутренней секреции на сигналы из ЦНС реагируют кора надпочечников (минерал- кортикоиды), щитовидная железа (тироксин), паращитовидные (паратгормон и кальцитонин). Кроме этого, в регуляции обмена фосфора и кальция принимает участие витамин Д.

 

 

5.Особенности обмена воды и минеральных соединений при занятиях физической культурой и спортом.

Тяжелая мышечная работа, занятия физическими упражнениями, спортом вызывают существенные изменения в водно-минеральном балансе организма, обмене воды и минеральных соединений. При этом происходящие изменения зависят от параметров выполняемой тренировочной и соревновательной нагрузок (их интенсивности, продолжительности) и специфики вида спорта. Систематические занятия любыми видами спорта, связанными со значительными мышечными нагрузками, приводит к заметному увеличению минерального компонента костной ткани. Особенно заметно повышается содержание минеральных веществ в костной ткани у представителей видов спорта, в которых присутствуют большие нагрузки на костную систему: тяжелой атлетикой, акробатических прыжков, прыжков на батуте, прыжков с трамплина, легкоатлетических прыжков и др.