Bài giảng Sinh hóa học - Phần II: Trao đổi chất và năng lượng sinh học - Chương V: Sự trao đổi nước và chất khoáng

11 BÀI GIẢNG SINH HÓA HỌC Phần II TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG SINH HỌC Chương V SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ CHẤT KHOÁNG 2 Chương V SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ CHẤT KHOÁNG 1. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC 1.1. NƯỚC TRONG CƠ THỂ • 1.2. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA NƯỚC • 1.3. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC • 1.4. ĐIỀU HÒA TRAO ĐỔI NƯỚC 2.SỰ TRAO ĐỔI CÁC CHẤT KHOÁNG • 2.1. CHẤT KHOÁNG TRONG CƠ THỂ • 2.2. VAI TRÒ SINH HỌC CHUNG CỦA CHẤT KHOÁNG • 2.3. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ KHOÁNG 3 1. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Nước là thành phần vô cơ chiếm số lượng lớn nhất trong cơ thể: - Động vật non : 70 – 80% thể trọng. - Động vật trưởng thành : 55 – 60% thể trọng.
Nước là thành phần bắt buộc của mọi sinh thể. Thực nghiệm cho thấy có thể làm mất toàn bộ mỡ dự trữ hoặc ½ lượng protein của cơ thể không nguy hại đến tính mạng bằng khi cơ thể mật đi 10-20% lượng nước 4 1.1. NƯỚC TRONG CƠ THỂ Trong cơ thể nước phân bố :  40% dịch nội bào (nước ở trong tế bào). Nước liên kết với protein -> tạo nên trạng thái keo của TB chất.  20% dịch ngoại bào (5% huyết tương, 15% dịch gian bào).  Phần còn lại tham gia trao đổi giữa huyết tương và các dịch khác của cơ thể, trong đó quan trọng là dịch tiêu hóa được tiết ra và tái hấp thu vào máu và một số lượng lớn nước tiểu ban đầu được tiết qua cầu thận và 99% được tái hấp thu ở ống thận. 25 (40%) (20%) 6 152154198 (5)(0,1)162648Protein 5555Ion hữu cơ 10,510,52010SO42- 212110050HPO42- 303027271111HCO3- 11411410310333Cl- Anion 152154198 2131,52613Mg2+ 2152,521Ca2+ 4444160160K+ 1441441421421010Na+ Cation mEq/lmM/lmEq/lmM/lmEq/lmM/l DỊCH GIAN BÀOHUYẾT TƯƠNGDỊCH NỘI BÀO THÀNH PHẦN ION CỦA DỊCH CƠ THỂ 7 Ghi chú : Đương lượng (Eq = Equivalent) là lượng (biểu thị bằng mol) của một chất dưới dạng ion tương ứng với một điện tích (hóa trị) của ion : Eq = mol/điện tích ion 1 mEq /lit = 1 mM/lit x điện tích ion • TÓM LẠI • - Protein huyết tương > dịch gian bào • - Na+ và Cl- dịch gian bào > dịch nội bào • Na+ chủ yếu nằm ở khu vực ngoài tế bào. • - K+ và PO43- dịch gian bào < dịch nội bào K+ chủ yếu nằm ở khu vực trong tế bào • Σ cation = Σanion ở mỗi khu vực • Sự cân bằng nước và các chất điện giải là nhờ hoạt động của các màng ngăn cách như màng TB, thành mạch, da, niêm mạc . 8  Máu đóng vai trò trung tâm trong quá trình trao đổi nước và các chất hòa tan (chất dinh dưỡng và chất cặn bã), đó là nội môi (môi trường nội tại) của sinh thể.  Các thông số của máu luôn được bảo đảm sự hằng định (ổn định động), chúng chỉ giao động trong những giới hạn sinh lý nhất định.  Khi một trị số của một thông số nào đó vượt qúa giới hạn sinh lý (cao hoặc thấp hơn) thì chúng phản ánh một trạng thái bệnh lý nào đó. Có nhiều cơ chế duy trì sự hằng định nội môi, trong đó thận đóng vai trò rất quan trọng nhờ chức năng tạo thành nước tiểu của chúng. 39 1.2. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA NƯỚC 1) Nước là môi trường nội tại của mọi sinh thể. 2) Phương tiện vận chuyển các chất dinh dưỡng đến mô bào và vận chuyển các chất cặn bã từ mô bào đến cơ quan bài tiết. 3) Vai trò điều hòa thân nhiệt. 4) Vai trò bảo vệ. 5) Tham gia trực tiếp vào các phản ứng sinh hóa học. 10 1.3. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC • Sự trao đổi nước liên quan chặt chẽ với trao đổi chất điện giải :
Ưu trương (tăng điện giải) : →mất nước trong TB → teo HC. Khát nước, khô môi, buồn nôn, ít nước tiểu. Điều trị : uống nước, truyền dịch.
Nhược trương (giảm điện giải) : do thiếu muối, ra mồ hôi nhiều, nôn ói→mất nước ngoài TB, giảm thể tích máu, HC trương, có thể vỡ (tiêu huyết). Cần bổ sung điện giải theo nước uống và TĂ.
Truyền dịch phải đẳng trương. 11 1.4.ĐIỀU HÒA TRAO ĐỔI NƯỚC
Điều hòa thần kinh : do trung tâm khát nằm giữa nhân bụng hạ não và trung tâm cảm thụ thẩm thấu và thể tích.
Điều hòa hormone : - ADH (antidiuretic hormone – H kháng lợi niệu) của thùy sau tuyến yên→ tăng tái hấp thu nước ở ống lượn xa và ống góp nước tiểu. - Aldosterone của vùng vỏ nang thượng thận, tăng tái hấp thu Na+ và tăng bài thải K+ ở ống lượn xa → Na+ tăng, K+ giảm → trương lực dịch thể tăng→ nước được giữ lại. 12 2.SỰ TRAO ĐỔI CÁC CHẤT KHOÁNG • 2.1. CHẤT KHOÁNG TRONG CƠ THỂ • Chất khoáng chiếm 1/20 thể trọng (3-5%).
Phân loại theo khối lượng :  Khoáng đa lượng (kg, g) : Ca, Mg, Na, K, P, S và Cl.  Khoáng vi lượng (mg, µg) : Fe, Cu, Co, Mn, I, Zn .  Khoáng siêu vi lượng (vết) : As, Pb, Hg .
Phân loại theo chức năng :  Nhóm tham gia cấu trúc : Ca, P , F, Mg  Nhóm tham gia duy trì ASTT và cân bằng acid-base : Na, K, Cl .  Nhóm tham gia xúc tác : Fe, Cu, Mg, Co, Se  Nhóm chưa rõ chức năng : Ag, Pb, Hg . 413 2.2. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA CHẤT KHOÁNG 1) Vai trò tạo hình : thường thuộc về nhóm khoáng đa lượng : Ca, P, Mg và F trong cấu tạo mô xương, răng ; S trong tóc, lông, sừng, móng; P trong cấu tạo màng sinh học 2) Vai trò duy trì ASTT  ASTT chi phối chiều hướng và tốc độ trao đổi nước và ảnh hưởng đến các chức phận sinh lý khác của cơ thể.  Động vật : trị số ASTT : 6,6 ÷ 7,7 atm 1/4 trị số do protein, ¾ do chất điện giải, trong đó quan trọng nhất là NaCl, gốc bicarbonate và gốc phosphate) 14 - ASTT máu động vật tương đương dd NaCl 0,9 %; - Động vật máu lạnh 0,7%; - Chim và bò sát 1,1% -> Dung dịch nước muối sinh lý (đẳng trương) (dung dịch Ringer) : NaCl KCl CaCl2 NaHCO3 (gam/lít) ĐV máu nóng : 8,5 0,2 0,2 0,1 ĐV máu lạnh : 6,5 – 7 0,1 0,1 0,1 -> Dung dịch sinh lý ngọt : thay NaCl bằng glucose 5% 15 • 3) Các hệ thống đệm : Hệ thống đệm bao gồm một acid yếu và muối của nó, giữ cho pH môi trường ổn định trong một giới hạn nào đó. Thí dụ pH máu gia súc, gia cầm (B.5-5, trang 162) : Loài động vật pH - Ngựa 7,20 – 7,60 - Bò cái 7,47 - 7,90 - Cừu 7,40 – 7,58 - Dê 7,40 – 7,65 - Gia cầm 7,20 – 7,5- - Heo 7,85 – 7,87 16
Hệ thống đệm trong huyết tương  Bicarbonate : H2CO3/NaHCO3  Phosphate : NaH2PO4/Na2HPO4  Protein : H protein/Proteinate  Hệ thống đệm các acid hữu cơ/muối của chúng
Hệ thống đệm trong hồng cầu  Ở mô bào : H.Hb/K.Hb  Ở phổi : H.HbO2/K.HbO2
H+ tăng : NaHCO3 Na+ + HCO3- HCO3- + H+ H2CO3 CO2 + H2O
OH- tăng : H2CO3 H+ + HCO3- H+ + OH- H2O 517 • 4) Chất khoáng tham gia xúc tác các phản ứng sinh học : đa số thuộc nhóm vi lượng, chúng tham gia trong thành phần các coenzyme : Fe3+ trong cytochrome, Cu2+ trong cytochrome oxydase, Mg2+ hoạt hóa ATP . 18 2.3. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA MỘT SỐ NGUYÊN TỐ KHOÁNG 1) Khoáng đa lượng  Calcium (Ca) và phosphor (P)  Sodium (Na), potassium (K), chlorine (Cl)  Magnesium (Mg)  Sulfur (S) 2) Khoáng vi lượng  Iron (sắt)  Copper (đồng)  Cobalt  Zinc (kẽm)  Manganese  Iodine  Selenium