«Влияние эндогенных кислот на организм человека»



Скачать 291.65 Kb.
Дата28.12.2017
Размер291.65 Kb.
#5811
ТипЛитература


Департамент образования города Москвы

Восточное окружное управление

ГБОУ Гимназия №1530 «Школа Ломоносова»

Исследовательский проект по химии и биологии.

На тему: «Влияние эндогенных кислот на организм человека»

Проект подготовил:

Курилович Даниил 8 в класс

Научные руководители:

Картышова Е.Г

Успенская Е.Н


Москва, 2015-2016



Содержание работы:

  1. Введение

  2. Эндогенные кислоты и их роль в жизнедеятельности организма человека

2.1. Органические кислоты в организме человека

2.2. Неорганические кислоты



  1. Буферные системы организма

3.1. Кислотно-щелочной баланс или кислотно-щелочное равновесие

  1. Химический эксперимент

  2. Заключение

  3. Литература

1.Введение.

В современном обществе много говорят о здоровом образе жизни, а что под этим подразумевается? Правильное питание,физические нагрузки, режим сна, отсутствие вредных привычек. Но мало кто задумывается что такое здоровье с точке зрения биохимии,а ответ прост это сохранение и поддержание нормальной среды организма для протекания всех биологических процессов, а нормальная среда организма это сохранение кислотно-щелочного баланса.Каждая среда организма имеет свой pH(слюна 7,4, кровь 7,43, лимфа 7,5 и т.д) и только две имеют кислотную среду моча и желудочный сок. Кислоты безусловно играют важные функции в организме человека такие как :пищевая,транспортная,антисептическая,противовоспалительная и конечно генетическая,но закисление организма может привести к необратимым последствиям. Летальный исход происходит при изменение pH на десятые единицы,то есть если норма, когда человек в полном здоровье это pH7,43, а летальный исход может наступить при pH 7,2. Конечно, изменение концентрации кислот в организме не всегда приводит к летальному исходу,но может вызывать различные патологические состояния .Так:повышение мочевой кислоты приводит к подагре, повышение соляной кислоты к таким неприятным симптомам как изжога,сбой нуклеиновых кислот приводит к различным генетическим мутациям, повышение салициловой кислота к эрозиям и т.д. Поэтому сохранение кислотно-щелочного баланса это главное функция организма


1.2. Цель нашего исследования:

Изучить влияние некоторых эндогенных кислот на организм человека.

1.3. Задачи нашего исследования:


  1. изучить литературу по проблеме исследования

  2. определить перечень рассматриваемых эндогенных кислот

  3. описание свойств и функций рассмотренных эндогенных кислот

  4. проанализировать действие буферных систем в организме человека

  5. провести химический эксперимент демонстрирующий влияние эндогенных кислот на организм человека

1.4. Методы работы



  1. анализ литературы

  2. химический эксперимент

2.Эндогенные кислоты

Кислоты ― это сложные вещества, состоящие из ионов водорода кислотного остатка.



Делятся кислоты на органические и неорганические.

Органические кислоты характеризуются тем, что в молекуле имеется одна или несколько карбоксильных групп. Наиболее широко органические кислоты встречаются в продуктах питания растительного и животного происхождения.

Они хорошо растворяются в воде и спирте.

Согласно присущим им свойствам, органические кислоты разделяют на две разные группы: летучие и не летучие.

К летучим кислотам относят такие, как уксусную, масляную, молочную, пропионовую, муравьиную, валериановую и др. Характерной особенностью летучих кислот является наличие запаха.

Нелетучие кислоты — это лимонная, винная, щавелевая, яблочная, гликолевая, глиоксилевая, пировиноградная, малоновая, янтарная, фумаровая, изолимонная и др.


2.1.ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Органические кислоты поддерживают кислотно-щелочное равновесие организма человека. Ключевой, очень важной функцией данных кислот является ощелачивание организма. Органические кислоты принимают непосредственное участие в процессах пищеварения, в энергетическом обмене веществ, активизируют перистальтику кишечника, замедляют развитие гнилостных бактерий и процессов брожения в толстом кишечнике, нормализуют ежедневный стул, стимулируют выделение желудочного сока в желудочно-кишечном тракте. Таким образом, они улучшают пищеварение, снижают кислотность среды (ощелачивают организм), снижают риск развития желудочно-кишечных заболеваний. Говоря о роли органических кислот в организме человека нужно учесть тот факт, что каждой органической кислоте присущи определенные функции. Из известных органических кислот можно отметить следующее:

— бензойная и салициловые кислоты оказывают антисептический эффект

— урсоловая и олеиновая кислоты препятствуют атрофии скелетных мышц, понижают уровень сахара в крови, расширяют венозные сосуды сердца, способствуют снижению веса

— уроновые кислоты утилизируют соли тяжелых металлов, радионуклиды, способствуют образованию аскорбиновой кислоты

— тартроновая кислота затормаживает превращение углеводов в жиры, тем самым предупреждает ожирение и атеросклероз

— галловая кислота оказывает противогрибковый и противовирусный эффект

— оксикоричные кислоты оказывают желчегонное и противоспалительное действие

— яблочная, лимонная, винная и оксикарбонная кислоты снижают риск образования в организме нитрозаминов (канцерогенных веществ), а также ощелачивают организм

— молочная кислота оказывает противоспалительное и антимикробное действие а также является питанием для полезных бактерий кишечника

- Никотиновая кислота в организме человека отвечает за окислительно-восстановительные процессы, в которых она участвует, способствует уменьшению сахара в крови и увеличению резервных запасов гликогена.

- янтарная кислота играет роль энергетического субстрата, участвуя в биохимических реакциях.

Источниками органических кислот в организме являются продукты питания растительного происхождения, т. е. овощи и фрукты. Как правило в плодах растений кислоты находятся в свободном состоянии, а в других их частях в связанных формах в виде солей и эфиров.

Концентрация органических кислот в растениях разная. В щавеле и шпинате содержание щавелевой кислоты достигает 16%, в яблоках уровень яблочной кислоты достигает 6%, в лимонах- 9% составляет уровень лимонной кислоты. Основные источники по содержанию отдельных видов органических кислот это:

1. Бензойная и салициловые кислоты – плоды клюквы, брусники, сливы, груши,  корица

2. Урсоловая и олеиновая кислоты — малина, облепиха, плоды боярышника, яблочная кожура ,трава лаванды , брусника, гранат, рябина

3. Уроновые кислоты – яблоки, груши, сливы, персики, алыча, морковь, свекла, капуста

4. Тартроновая кислота – кабачки, огурцы, капуста, айва, баклажаны

5. Галловая кислота – кора дуба, чай

6. Оксикоричные кислоты — мать-и-мачеха, листья подорожника, побеги топинамбура и артишока



7. Молочная кислота — прокисшее молоко, вино, пиво.
РОЛЬ НЕКОТОРЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА.
Янтарная кислота (бутандиовая или этан дикарбоновая кислота) Янтарная кислота имеет вид белого, кристаллообразного порошка и напоминает вкус лимонной кислоты. Янтарная кислота находится в любом организме, она вырабатывается в митохондриях (тельца размером в несколько микрон). Достаточно широко янтарная кислота применяется в области медицины.

Янтарную кислоту в большом количестве содержат сахарный тростник, недозревшие ягоды, репа, свекловица, люцерна. Ее можно найти и в некоторых продуктах: устрицы, сыр, кефир, ржаные изделия, простокваша, пивные дрожжи, вина с выдержанным сроком. Большинство, потребляемых нами продуктов, к сожалению, не содержат янтарную кислоту, но она разрешена к использованию в качестве пищевых добавок в пищевой промышленности, в том числе в виде вещества, повышающего срок годности продуктов, что обусловлено ее антиокислительной и фильтрующей эффективностью.

Каждый день наш организм вырабатывает и использует на собственные нужды 200 г янтарной кислоты (в организме она присутствует в виде анионов и солей). Если организм здоров, то ему, как правило, хватает производимого организмом, а также получаемого с пищей количества янтарной кислоты. Тем не менее, при наступлении неблагоприятных условий (стресс, большие физические нагрузки) резко увеличивается расход данного вещества, что приводит к ее нехватке. Результатом этого является ухудшение самочувствия, возникновение усталости и недомогания, снижение сопротивляемости организма к негативным воздействиям окружающей среды, нарушение работы отдельных систем и развитие различных заболеваний.

Кроме того, янтарная кислота обезвреживает свободные радикалы, обладает мощным антитоксичным свойством. В течение жизни организма образуются агрессивные формы кислорода, окисляющие и разрушающие клетки, что приводит к различным болезням (рак, инфаркт), старению и смерти. Янтарная кислота в сочетании с глюкозой, а также средствами, выводящими шлаки, снижают последствия интоксикации организма, повышают его способность противостоять отравляющим действиям некоторых веществ и свободных радикалов.

Сукцинаты (анионы или соль янтарной кислоты) способствуют восстановлению баланса биохимических реакций в организме, нормализации работы всех органов и тканей, что особенно хорошо для мозга, которому необходим бесперебойный доступ кислорода и энергии. На этом фоне янтарную кислоту часто назначают для предупреждения развития патологий мозга, что особенно часто случается с возрастом. Положительно сказывается она на нервной системе, восстанавливая ее и предупреждая стрессы.

Употребление янтарной кислоты улучшает сократительную способность сердца, что предупреждает нарушение кровообращения, появление отёков и нарушение функций всех органов и систем. Кислота стимулирует работу почек и печени, что способствует очищению организма от вредных веществ.

Янтарная кислота способствует восстановлению общего метаболизма в организме, укрепляет иммунитет, оказывает укрепляющее действие на работу почек и кишечника. Также янтарная кислота содействует выработке инсулина, что актуально при сахарном диабете, обладает свойством нейтрализации алкоголя в крови, препятствует развитию воспалительных процессов и аллергических реакций, а также обладает свойством усиливать действие других лекарств. Поэтому янтарная кислота является важнейшим элементом, продлевающим жизнь, а также средством лечения и защиты от различных заболеваний.

Никотиновая кислота в организме человека отвечает за некоторые окислительно-восстановительные процессы, в которых она участвует, способствует уменьшению сахара в крови и увеличению резервных запасов гликогена. Кроме того, никотиновая кислота оказывает нормализующее воздействие на снижение холестерина в крови, стимулирует повышение венозного и снижение артериального давления, увеличение скорости кровотока и учащение сердечных сокращений. Однако не стоит забывать, что обмен никотиновой кислоты очень тесно связан с обменом белка и при значительном белковом дефиците увеличивается её выведение с мочой. 

Никотиновая кислота в организме человека образуется под влиянием микрофлоры кишок из аминокислоты триптофана, которая поступает непосредственно с пищей. Тем не менее, в процессе биосинтеза белка, количество никотиновой кислоты в организме человека продуцируется сравнительно немного, поэтому с продуктами питания обязательно должны поступать в достаточном количестве белки и никотиновая кислота. Суточная потребность в ней зависит от интенсивности физических нагрузок и возраста, как у мужчин, так и у женщин. Её расход увеличивается при беременности и лактации, интенсивном умственном и физическом напряжении, стрессах и использовании антибиотиков, а также в условиях Крайнего Севера и слишком жаркого климата. 

Никотиновая кислота содержится в дрожжах, гречневой крупе, мясе, субпродуктах, рыбе, кофе, рисовых и пшеничных отрубях, при этом она прекрасно сохраняется при термической обработке и консервировании (только около 20% теряется при варке). Обеднение организма никотиновой кислотой приводит к гиповитаминозу, а тот в свою очередь вызывает тошноту, сонливость, головную боль, снижение работоспособности, подавленность. При пеллагре имеет место шершавость кожи, основными проявлениями которых становятся шелушение и пигментация отдельных фрагментов, воспалительные явления слизистых оболочек, а также нервно-психические расстройства, такие как полиневрит, галюциноз и потеря памяти. 

Избыток никотиновой кислоты в организме человека может привести к проблемам с печенью, например её жировой инфильтрации, которая образуется в результате нарушения липотропного фактора. При избытке никотиновой кислоты в организме человека, особенно при повышенной чувствительности к компонентам препарата, могут возникать головокружение, покраснение кожи верхней половины туловища и лица, чувство прилива к голове и кожные высыпания. Повышенное употребление никотиновой кислоты, рекомендовано тем людям, которые длительно страдают хроническими заболеваниями, после тяжёлых травм и сильных ожогов, а также при высоких эмоциональных и психических нагрузках. Ниацин это единственный в своём роде витамин, который традиционная медицина считает лекарством. Кроме того, он является одним из самых эффективных витаминов, нормализующих образование холестерина в крови.

Молочная кислота (лактат)образуется при разложении глюкозы, то есть принимает участие в энергетическом обмене. Регулирует мыщечные сокращения,участвует в образовании АТФ.Молочная кислота, образующаяся в мышцах, приводит к возникновению целого ряда неприятных симптомов. Человек начинает испытывать болевые ощущения во всем теле, а особенно в тех местах, которые подвергались интенсивным нагрузкам больше всего. Причем боли ощущаются достаточно сильно. К болевым ощущениям добавляется общая слабость, при которой любое лишнее движение вызывает дискомфорт. Может наблюдаться повышение температуры, как незначительное, так и до той степени, при которой понадобится немедленный прием жаропонижающих средств. Такое состояние может продолжаться до нескольких дней, но, в тех случаях, когда молочной кислоты образовалось немного, симптомы исчезнут довольно быстро и не принесут особых проблем. Еще одной неприятной особенностью молочной кислоты является способность провоцировать образование микротравм. Разумеется, в этом случае организм человека реагирует мгновенно и на поврежденные участки интенсивно выбрасываются иммунные клетки, запускающие регенерирующий процесс. Но в это время начинается и сильное воспаление, справиться с которым, не принимая никаких усилий, становится невозможно. Следует отметить, что к серьезному воспалительному процессу может привести не только обширное повреждение мышц, порой достаточно всего лишь маленькой травмы, чтобы вызвать подобные симптомы.



Если вы столкнулись с избыточной выработкой молочной кислоты внутри мышц, вам следует принять меры по максимально быстрому выведению этого вещества из организма. Это даст вам возможность понизить вероятность появления болевого синдрома, да и устранит жжение. 

Многие врачи утверждают, что на самом деле невозможно ускорить выведение молочной кислоты до тех пор, пока она не расщепится самостоятельно. Однако их оппоненты уверяют, что при помощи некоторых способов можно все-таки справиться с этой проблемой. 

Наиболее эффективным методом устранения и предупреждения болей после активных физических нагрузок – это посещение сауны. Под влиянием высоких температур в парной происходит расширение мышечных волокон, а также кровеносных сосудов, соответственно кровоток идет более интенсивно. Все это приводит к более ускоренному выводу молочной кислоты из тела.

CH3CH(OH)COOH



Салициловая кислота имеет давнюю историю. Еще в 1870 году немецкий химик Виктор Мейер впервые выделил экстракт салициловой кислоты из ивы. Латинское название рода ива -- Salix и дало название салициловой кислоте. Мейер также обнаружил анальгезирующее действие этого вещества.

В 1897 году Феликс Хоффман синтезировал первую ацетилсалициловую кислоту в лаборатории, а потом даже создал коммерческую технологию производства аспирина. После испытания препарата на животных в 1899 году фирма Bayer запатентовала торговую марку «Аспирин» и лекарство вошло в массовое производство.



Роль салициловой кислоты:

1- контролирует скорость отдельных метаболических процессов за счет регуляции активности ферментов. ( регулятивная функция)

2- известно, что уровень салициловой кислоты в организме возрастает в ответ на внедрение различных патогенов, а также на действие физического и химического стресса ( защитная иммунологическая)

3- обладает противовоспалительным эффектом ( участвует в механизме патофизиологии воспаленаия)

4- обладает антисептическим и анальгизирующим действием

Ранее считалось, что салициловая кислота попадает в организм человека с только из-вне с пищей , в частности с фруктами и овощами. Но последующие опыты показали, что вывод неверен.

Если животные не получают салициловую кислоту извне, а она в крови присутствует, значит, организм должен ее вырабатывать сам. Чтобы доказать этот тезис, ученые взяли образцы крови у животных из лондонского зоопарка. Содержание в сыворотке крови салициловой кислоты удалось измерить у различных классов животных -- млекопитающих, рептилий, птиц и ракообразных.

Отдельно исследования проводили на мышах. Одна группа мышей получала антибиотик неомицин по 100 мг/кг в день в течение четырех дней. Известно, что салициловая кислота синтезируется некоторыми видами бактерий, содержащимися в желудочно-кишечном тракте. Неомицин вводили подопытным мышам, чтобы уничтожить эти бактерии и тем самым остановить синтез салициловой кислоты. Параллельно авторы работы исследовали образцы крови у мышей, не получавших неомицин.

Не обошли вниманием экспериментаторы и людей. Шесть добровольцев --четверо мужчин и две женщины в возрасте 30--62 лет были пациентами хирургического отделения с частично или полностью удаленной прямой и обводной кишкой. Такой выбор пациентов был связан с необходимостью исключить возможность синтеза салициловой кислоты бактериями, в основном обитающими в прямой кишке. Пациенты в течение трех дней получали водно-молочную диету и не употребляли в пищу овощи и фрукты, чтобы исключить возможность попадания салициловой кислоты из пищи. Также они две недели не употребляли аспирин.

Пациентам добавляли в пищу маркированные 13С изотопы бензойной кислоты, а затем оценивали содержание салициловой кислоты в сыворотке крови и моче.

У получавших неомицин мышей концентрация салициловой кислоты была даже немного больше, чем у мышей, не получавших неомицин. Вывод -- кишечные бактерии не вносят существенного вклада в синтез салициловой кислоты.

Организм человека тоже сам синтезирует салициловую кислоту

Ученые обнаружили, что содержание салициловой кислоты в сыворотке крови и моче у шести пациентов было достаточно высоким и не менялось в течение эксперимента. Более того, после введения бензойной кислоты содержание салициловой кислоты оказывалось на треть больше, чем могло бы получиться из введенного вещества.

Исключив возможность попадания в организм салициловой кислоты с фруктами и овощами, приемом аспирина и синтезом бактериями желудочно-кишечного тракта, ученые утверждают, что происхождение салициловой кислоты в организме человека, по крайней мере частично, эндогенное.



По мнению ученых, салициловую кислоту можно считать новым классом биорегуляторов, которые синтезируются самим организмом и выполняют защитные функции. И это позволяет переосмыслить роль салициловой кислоты в патофизиологии человека .

( Материалы опубликованы12/2015номере Journal of Agricultural and Food Chemistry.)

С6н4(он)соон


Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Содержатся н/к в ДНК и РНК, то есть в ядре клетки и митохондриях. При нарушении обмена нуклеиновых кислот приводит к онкологии и генетическим мутациям.
2.2. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ И ИХ РОЛЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА.
В организме человека большую роль играют три неорганических кислоты. Это – фосфорная кислота, угольная и соляная. 

Фосфор в тканях организма содержится в виде фосфорной кислоты и органических соединений фосфорной кислоты (фосфатов)

Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфата кальция, остальной фосфор входит в состав мягких тканей и жидкостей. В мышцах происходит наиболее интенсивный обмен соединений фосфора. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот и т. д.Фосфор присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот и их производных, а также входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфорных эфиров углеводов, многих коферментов и других органических соединений.

Увеличивается содержание неорганического фосфора при молочной диете, а также при ряде заболеваний почек, при переломах в стадии заживления. сахарном диабете, акромегалии, аддисоновой болезни и др.; уменьшается концентрация неорганического фосфора в сыворотке крови при повышении функции паращитовидных желез и ряде других заболеваний. При голодании организм расходует фосфор, содержащийся в тканях, поэтому концентрация его в крови не меняется, и лишь при потере 40% общего количества содержание его в крови уменьшается на 10%.

В процессе биологической эволюции именно фосфорные соединения стали основными, универсальными хранителями генетической информации и переносчиками энергии во всех живых системах.

Неорганические соединения фосфора, в первую очередь неорганический фосфат крови, играют существенную роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия. Фосфор входит в состав важнейших органических фосфорилированных соединений организма: нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфолипидов, фосфопротеидов, фосфорных эфиров углеводов, витаминов, коферментов и других соединений, участвующих в различных метаболических процессах и играющих ключевую роль в жизнедеятельности организма.

Благодаря особенностям химические строения атомы фосфора, подобно атомам серы, способны к образованию богатых энергией связей в макроэргических соединениях: аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ), креатинфосфате и других. В процессе биологической эволюции именно фосфорные соединения стали основными, универсальными хранителями генетической информации и переносчиками энергии во всех живых системах.

Другая важная роль соединений Фосфора в организме заключается в том, что ферментативное присоединение фосфорильного остатка к различным органическим соединениям (фосфорилирование) служит как бы «пропуском» для их участия в обмене веществ, и, наоборот, отщепление фосфорильного остатка (дефосфорилирование) исключает эти соединения из активного обмена. Ферменты обмена фосфора — киназы, фосфорилазы и фосфатазы.

Главную роль в превращениях соединений фосфора в организме человека играет печень. Обмен фосфорных соединений регулируется

гормонами Фосфорная кислота входит в состав буферных систем крови. Буферными называются такие растворы, которые при добавлении небольших количеств кислот или оснований изменяют свой водородный показатель рН. Эти системы нужны для того, чтобы поддерживать кислотность крови в определенном и довольно узком интервале. Остатки фосфорной кислоты входят в остатки многих биологически активных веществ, например нуклеиновых кислот и многих ферментов. Наши кости состоят из гидроксида фосфата кальция Сa10(PO4)6(OH)2 или гидроксиапатита кальция, а зубы включают в себя фторапатит кальция Сa10(PO4)6F2

Угольная кислота играет одну из важнейших функций сохранения гомеостаза внутренней среды. Наибольшее значение для поддержания рН межклеточной жидкости и плазмы крови имеет бикарбонатная буферная система. Угольная кислота в плазме и межклеточной жидкости присутствует в четырех формах: физически растворенного угле­кислого газа (СО2), угольной кислоты (Н2СО,), аниона карбо­ната (СО32-) и аниона бикарбоната (НСО3). В условиях физио­логического диапазона рН больше всего содержание бикарбона­та, примерно в 20 раз меньше содержание растворенного угле­кислого газа и угольной кислоты, а ион карбоната практически отсутствует. Бикарбонат представлен в виде натриевых и калиевых солей.Углекислый газ повышая концентрацию в тканях организма стимулирует центр дыхания(продолговатый мозг). Важнейшая отличительная особенность процессов фиксации углекислоты заключается в механизмах генерирования макроэргических соединений (АТФ, НАД, НАДФ и т.д.).У гетеротрофов эти энергоемкие соединения образуются в процессе окисления органических субстратов (углеводов, жиров, белков).

Соляная кислота образуется в париетальных клетках. Создает такую концентрацию водородных ионов в желудке, при которой пепсины максимально активны, превращает пепсиногены в пепсины, вызывает денатурацию и набухание белков и тем самым способствует их ферментативному расщеплению, способствует створаживанию молока — превращению казеиногена под влиянием пепсинов(вырабатываемый главными клетками слизистой оболочки желудка, осуществляет расщепление белков пищи до пептидов(семейство веществ, молекулы которых построены из остатков α-аминокислот, соединённых в цепь пептидными (амидными) связями.). Присутствует в желудочном соке) и химозина(фермент, секретируемый главными клетками слизистой оболочки желудка в форме неактивного профермента прохимозина (прореннина). Также называется реннин). в казеин.  Нетрудно вспомнить из школьных уроков химии, что в растворе соляной кислоты легко растворяется гвоздь. При повышенной кислотности стенки желудка начинают испытывать разъедающее действие содержащейся в большом количестве соляной кислоты, доставляя человеку дискомфорт. При невнимательном отношении к этому процессу могут возникнуть серьезные заболевания желудка (гастрит,эрозия,язва).
3. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА

При метаболизме в клетках образуются различные кислоты. Большинство из них затем выделяется клетками в виде углекислого газа, который при помощи фермента карбоангидразы связывается в эритроцитах с гемоглобином и переносится в лёгкие. В лёгких углекислый газ замещается кислородом и удаляется при дыхании в окружающую среду. В обычных условиях в организме существует постоянный баланс между образующимся и выдыхаемым углекислым газом, и поэтому накопления кислот в тканях не происходит.

В результате метаболизма белков образуются нелетучие кислоты, такие как серная и фосфорная. Ежедневно при нормальном питании только за счёт продукции нелетучих кислот производится около одного ммоль/л ионов водорода на каждый килограмм массы тела. Если бы образование кислот происходило бесконтрольно, то за одни сутки концентрация ионов водорода в организме могла бы увеличиться от нормальной величины в 40 нмоль/л до 2 ммоль/л, а показатель рН соответственно снизился бы до 2.7. Для нормальной жизнедеятельности большинства клеток необходимы достаточно узкие пределы рН (6.9 - 7.8), и организм вынужден постоянно осуществлять нейтрализацию образующихся кислот. Этот процесс выполняют буферные системы, которые связывают избыток ионов водорода и контролируют их дальнейшие перемещения в организме. Регенерация буферных систем происходит в почках, освободившиеся ионы водорода экскретируются с мочой. Когда функция почек не нарушена, организму легко удаётся поддерживать оптимальную для себя рН - 7.4.

Основная функция буферных систем предотвращение значительных сдвигов рН путём взаимодействия буфера как с кислотой, так и с основанием. Действие буферных систем в организме направлено преимущественно на нейтрализацию образующихся кислот.

Н+ + буфер- <==> Н-буфер

В организме одновременно существует несколько различных буферных систем. В функциональном плане их можно разделить на бикарбонатную и небикарбонатную. Небикарбонатная буферная система включает гемоглобин, различные белки и фосфаты. Она наиболее активно действует в крови и внутри клеток.





Рис.1. Ион бикарбоната.

Бикарбонат является ключевым компонентом главной буферной системы организма. Она состоит из двух кислотно-основных частей, находящихся в динамическом равновесии: угольная кислота / бикарбонатный ион и бикарбонатный ион / карбонатный ион.




Кислоты, образующиеся в процессе метаболизма, нейтрализуются бикарбонатом. При рН около 7.4 в организме преобладает бикарбонатный ион, и его концентрация может в 20 раз превышать концентрацию угольной кислоты. По своей природе угольная кислота очень нестойкая и сразу же после своего образования расщепляется на углекислый газ и воду. Реакции образования и последующего быстрого расщепления угольной кислоты в организме настолько совершенны, что им часто не придают особого значения. Эти реакции катализируется ферментом карбоангидразой, который находится в эритроцитах и в почках. В зависимости от условий, обе реакции могут идти в том или ином направлении.

Если в закрытой системе появляется избыток углекислого газа, то равновесие этих реакций смещается влево, что приводит к незначительному снижению рН. Особенность бикарбонатной буферной системы состоит в том, что она открыта. Избыток ионов водорода связывается с бикарбонатом, образующийся при этом углекислый газ стимулирует дыхательный центр, вентиляция лёгких повышается, а излишки углекислого газа удаляются при дыхании. Так в организме поддерживается баланс рН. Чем больше в клетках образуется ионов водорода, тем больше расход бикарбонатного буфера. На этом этапе метаболизма подключаются почки, которые выводят избыток ионов водорода, и количество бикарбоната в организме восстанавливается.


Рис. 2. Буферные системы организма.

Небикарбонатные буферные системы активно функционируют в крови и внутри клеток. Фосфатный буфер может действовать как в составе органических молекул, так и в качестве свободных ионов. Одна его молекула способна связывать до трёх катионов водорода. Белки могут присоединять к своей полипептидной цепочке как кислотные, так и основные группы.

Буферная ёмкость белковой буферной системы может охватывать широкий диапазон рН. В зависимости от имеющейся величины рН она может связывать как гидроксильные группы, так и ионы водорода. Третья часть буферной ёмкости крови приходится на гемоглобин. Каждая молекула гемоглобина может нейтрализовать несколько ионов водорода. Когда кислород переходит из гемоглобина в ткани, способность гемоглобина связывать ионы водорода возрастает и наоборот: когда в лёгких происходит оксигенация гемоглобина, он теряет присоединённые ионы водорода. Освободившиеся ионы водорода реагируют с бикарбонатом, и в результате образуется углекислый газ и вода. Образовавшийся углекислый газ удаляется из лёгких при дыхании. Приведённый пример иллюстрирует процесс восстановления небикарбонатных буферных систем с помощью бикарбонатной буферной системы.



Этот процесс можно рассматривать как цепь реакций, в результате которых ион водорода перемещается между различными буферными системами, в конечном итоге достигая бикарбонатного буфера.


Как описано выше, образовавшиеся в результате метаболизма кислоты сразу же попадают под контроль различных буферных систем. Это препятствует резким сдвигам рН внутренней среды организма. Образующийся углекислый газ выделяется через лёгкие при дыхании, а нелетучие кислоты могут экскретироваться только почками.

Поддержание буферной ёмкости организма и восстановление различных буферных систем происходит за счёт восстановления уровня сывороточного бикарбоната. Этот процесс осуществляется в почках.

На первом этапе образования мочи (клубочковая фильтрация) образуется ультрафильтрат плазмы, представляющий собой первичную мочу, по составу аналогичную плазме. В первичной моче содержится значительное количество бикарбоната, который организму необходимо сохранить. Поэтому, когда уровень бикарбоната в плазме падает ниже физиологических показателей, в проксимальных канальцах почек при участии фермента карбоангидразы начинается процесс реабсорбции профильтрованных в клубочках бикарбонатных ионов.

Рис.3. Процесс сохранения ионов бикарбоната в почках.

Но одного сохранения бикарбоната недостаточно, так как большое его количество расходуется на восстановление других буферов организма и теряется при дыхании в виде углекислого газа. Количество бикарбоната в организме необходимо постоянно восполнять. Этот процесс осуществляется в дистальных канальцах при участии карбоангидразы. При этом в мочу секретируются ионы водорода, которые связываются с фосфатами или аммонием в канальцевом фильтрате, а бикарбонатные ионы возвращаются в кровь. Происходит секреция нелетучих кислот и восстановление бикарбоната.

В результате процессов, описанных выше, предотвращаются потери бикарбоната с мочой, и образуется дополнительное количество ионов бикарбоната, которое соответствует эндогенной продукции катионов водорода. При нормальных условиях происходит восстановление физиологического уровня бикарбоната в крови (24 - 27 ммоль/л).

Ухудшение функции почек ведёт к снижению секреции ионов водорода и реабсорбции бикарбоната, в организме происходит накопление кислот, а уровень бикарбоната плазмы падает ниже физиологической нормы. В начальной стадии почечной недостаточности за счёт гипервентиляции некоторое время может поддерживаться физиологический уровень рН плазмы, хотя затем всё равно развивается метаболический ацидоз. Для снижения кислотной нагрузки и улучшения самочувствия больных на этой стадии почечной недостаточности назначается диета с ограничением белка и таблетированный бикарбонат.

По мере прогрессирования почечной недостаточности в метаболизм вовлекаются все имеющиеся буферные запасы организма, включая карбонат, содержащийся в костях. В дальнейшем, когда симптомы становятся опасными для жизни, наступает необходимость в лечении диализом.

Несмотря на усилия врачей, большинство диализных больных постоянно находится в состоянии метаболического ацидоза. Это объясняется тем, что за время гемодиализау них не происходит адекватной коррекции кислотно-основного состояния.

В результате различных метаболических процессов в нашем организме постоянно образуются различные кислоты. Они сразу же нейтрализуются буферными системами, среди которых наиболее важной является бикарбонатная. Для поддержания постоянного уровня рН внутренней среды организма расходуется бикарбонат, что требует его постоянной регенерации. В норме этот процесс происходит в почках. У больных с почечной недостаточностью функцию почек замещает диализ, а буферная ёмкость крови восстанавливается посредством включения в состав диализирующего раствора различных буферных источников, наиболее физиологичным из которых является бикарбонат. Из-за недостаточной коррещии кислотно-основного состояния во время сеанса гемодиализа многие диализные больные постоянно находятся под воздействием метаболического ацидоза.


3.2 Кислотно-щелочной баланс организма (рН-баланс) человека или кислотно-щелочное равновесие (КЩР)


В наше время мы питаемся продуктами богатыми кислотами, не задумываясь о вреде такого питания. Мы привыкли считать только калории и употребляем много кислотных продуктов. Что же мы едим?

Кислотные продукты: все мясные, рыбные продукты, пастеризованное молоко, сыр, творог, масло, хлебные и бобовые злаки, мучные и кондитерские изделия, чай, кофе, алкоголь и т.д.

Щелочные продукты: все свежие овощи и зеленые корнеплоды, все овощные и фруктовые соки без сахара, молоко цельное, свежие фрукты, орехи и т.д.

Возьмём на заметку: -если продукт имеет кислый вкус, это не означает, что он является кислотным. Так, например лимон, является щелочным продуктом, хотя имеет кислый вкус, а мясо, является кислотным продуктом.

-если хотите, чтобы вы всегда оставались здоровыми, а ваш организм имел правильную рH cреду, тогда утром употребляйте кислотные продукты, а вечером щелочные, или наоборот.

Можете ли вы себе представить, что развитие многих болезней зависит от одной причины? Многие специалисты- диетологи эту скрытую опасность теперь обозначают двумя словами: кислота и щелочь.

Что такое pH? –это соотношение кислоты и щелочи в каком-либо растворе. При pH равном 7,0 говорят о нейтральной среде.

Чем ниже уровень pH – тем среда более кислая (от 6,9 до 0).

Щелочная среда имеет высокий уровень pH (от 7,1 до 14,0).

Тело человека на 80% состоит из воды, поэтому вода – это одна из наиболее важных его составляющих.


Организм человека постоянно стремится уравновесить это соотношение, поддерживая строго определенный уровень pH. При нарушенном балансе могут возникать множество серьезных заболеваний.

рН, или показатель кислотно-щелочного равновесия.



С помощью pH тест-полосок можно легко, быстро и точно определить уровень pH, не выходя из дома.

- Если уровень pH мочи колеблется в пределах 6,0-6,4 утром и 6,4-7,0 вечером, то ваш организм функционирует нормально.

- Если в слюне отметка уровня pH остается между 6,4-6,8 в течение всего дня – это также свидетельствует о здоровье вашего организма.

- Наиболее оптимальный уровень pH слюны и мочи слегка кислый, в пределах 6,4-6,5.

- Лучшее время для определения уровня pH – за 1 час до еды или спустя 2 часа после еды.

Регулярно проверяйте уровень вашего pH. Изменение показателей рН-баланса могут привести к печальным последствиям:
А) Повышенная кислотность в организме (самый распространенный случай).

Из-за неправильного питания и употребления в пищу кислых продуктов, а также недостатка воды происходит закисление организма.

Большинство нынешних продуктов питания кислые (батоны, булочки, газированные напитки, сахар и его заменители и т.д.).

При закисленности организма ухудшается перенос кислорода к органам и тканям, организм плохо усваивает минералы, а некоторые минералы, такие как Ca, Na, K, Mg выводятся из организма.

От недостатка минералов страдают жизненно важные органы, повышается риск сердечно сосудистых заболеваний, снижается иммунитет, появляется хрупкость костей и многое другое.

Состояние повышенной кислотности называется - Ацидоз. В течение 7 лет, проводилось исследование в Калифорнийском Университете (штат Сан-Франциско), где были обследованы 9 тыс. женщин. Результаты показали, что при постоянном повышенном уровне кислотности кости становятся ломкими. Специалисты, проводившие этот эксперимент, уверены, что большинство проблем женщин среднего возраста связано с излишним употреблением мясной и недостатком употребления овощной пищи. Поэтому организму ничего не остается, как забирать кальций из собственных костей, и с его помощью регулировать уровень рН.


Б) Повышенное содержание щёлочи в организме.

При повышенном содержании щелочи в организме, а это состояние называется - алкалоз, также как при ацидозе, нарушается усвоение минералов. Пища усваивается гораздо медленнее, что позволяет токсинам проникать из желудочно-кишечного тракта в кровь.

Повышенное содержание щелочи может спровоцировать:

• Проблемы с кожей и печенью.

• Разнообразные аллергические проявления, в том числе связанные с пищей и загрязнением окружающей среды.

Значение рН мочи:

Результаты рН тестов мочи показывают, насколько хорошо организм усваивает минералы, такие как кальций, натрий, калий и магний.

Значение рН слюны:

Результаты тестирования показывают активность ферментов пищеварительного тракта, особенно печени и желудка. Этот показатель дает представление о работе как всего организма в целом так и отдельных его систем.
Значение рН крови:

В норме этот показатель может меняться в пределах 7,3б - 7,42. Сдвиг этого показателя хотя бы на 0,1 может привести к тяжелой патологии. При сдвиге рН крови на 0,2 развивается коматозное состояние, на 0,3 - человек погибает.

Проверить свой кислотно-щелочной баланс можно с помощью pH тест-полосок

Как организм управляет уровнем кислотности:


• Выделяет кислоты - через желудочно-кишечный тракт, почки, легкие, кожу;

• Нейтрализует кислоты - с помощью минералов: кальций, магний, калий, натрий;

• Накапливает кислоты - в тканях, прежде всего в мышцах.

Что делать, если pH-баланс в норме?


Ответ простой – способствовать сохранению этого баланса в здоровой зоне.

1. Вода. Необходимо пить достаточное количество чистой воды, а конкретно - 30 мл на килограмм веса в день.

2. Еда. Если кислотно щелочное равновесие уже нарушено, то стоит задуматься о своем питании, и уменьшить потребление кислой еды (батоны, булочки, чипсы, сладости, газированные напитки и т.д.).

3. Ферменты. Без ферментов организм не способен регулировать уровень pH. Они оздоравливают и улучшают пищеварение, усвояемость минералов (особенно кальция).

4. Вывод токсинов из организма. Чтобы ежедневно выводить токсины из организма и препятствовать их накапливанию, необходимо придерживаться следующих правил: - ежедневно по 45 минут выполнять физические упражнения; - принимать после упражнений, если возможно, контрастный душ. - 1 — 2 раза в день, по 12 — 15 мин давать коже подышать свежим воздухом (чем больше, тем лучше); - не переедать;- выполнять принципы полноценного питания;- ежедневно пить простую хорошего качества воду (до 2,5 — 3 литров);

Таким образом, существует понятие кислотно-щелочного равновесия в организме. От него зависит функционирование всех внутренних органов и систем. Нарушение кислотно-щелочного равновесия опасно для организма.

Теперь Вы информированы и можете сами принять решение о том, как Вам следует питаться, чтобы обезопасить себя и своих близких от многих неприятностей со здоровьем.

4.ЭКСПЕРИМЕНТ


Мы провели серию опытов по изучению влияния 0,5% соляной кислоты ,что соответствует концентрации в желудочном соке, на белок(альбумин)

1.Куриный белок(альбумин)

В результате при добавлении в куриный белок 0,5% раствора соляной кислоты через какое-то время выпали белые хлопья. Произошла денатурация белка(альбумина)



Так же мы смоделировали работу кислотной и щелочной буферной системы.

1. Сначала мы взяли кислотную буферную систему, а точней уксусную буферную системы. Берем эквивалентные количества уксусной кислоты CH3COOH и ацетата натрия CH3COONa, а именно. 4,1г соли и 4,3мл 70% кислоты. Перелили в стакан со 100мл воды. И измерили pH,он был равен 4.

При добавлении незначительных количеств раствора HCl 1:2 и 1м р-ра NaOH, водородный показатель не изменился!

2. Потом мы взяли аммиачную буферную систему, мы взяли эквивалентные количества хлорида аммония 5г и гидроксида аммония 25мл 20% р-р. Перелили всю в колбу и измерили pH,он был равен 8. Потом мы добавили соляную кислоты 1:3 и р-р сульфита натрия. pH не изменился.



Заключение.

Проанализировав историю вопроса и проведя эксперимент можно сделать следующие выводы:


1 Эндогенные кислоты в организме играют роль в поддержании КЩБ, а следовательно отвечают за гомеостаз внутренней среды организмы.


Каталог: media -> work
work -> «путешествие по грузии»
work -> Лгк на Юго-Востоке (лгк гбоу московский Химический Лицей 1303)
work -> Исследование " nfc-технологии в школе "
work -> Фортификационные сооружения времен ВОВ на территории западного округа москвы
work -> Исследовательской работы
work -> Исследовательская работа по теме: «Миграционная ситуация в Германии в 2015-2016 году. Альтернативные решения»
work -> Проектная работа «Химические вещества и лекарства в домашней аптечке»
work -> Исследование процессов регенерации тканей животных и человека исследовательская работа Работа подготовлена ученицей 8

Скачать 291.65 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница