της Δήμητρας Σπανού καθηγήτριας χημικού στο 1ο Γυμν. Δάφνης
αφιερώνεται στην Ν.
Πεπλάνηται ο πλάνος
ο πλανηθείς λυτρούται
σοφία σοι Θεέ μου
Τριβόλοι και παγίδες
οδοί του τρισαθλίου
παράρονος Ιούδα
Συναπολούνται πάντες
οι σταυρωτές σου λόγε
Υιέ Θεού παντάναξ
από τα εγκώμια της Μεγάλης Παρασκευής
Τα ανόργανα άλατα του ανθρώπινου οργανισμού
Τα ανόργανα άλατα είναι συνήθως ενώσεις κρυσταλλικές με υψηλά σημεία τήξεως και βρασμού.
Πολλά άλατα είναι απαραίτητα γιατί παίζουν σημαντικό δομικό και λειτουργικό ρόλο στον οργανισμό.
Η διαλυτότητές τους στο νερό διαφέρει, υπάρχουν από πολύ ευδιάλυτα όπως το χλωριούχο Νάτριο έως δυσδιάλυτα όπως ο θειϊκός σίδηρος ή αδιάλυτα όπως ο θειούχος σίδηρος.
Κατά την διάλυσή τους στο νερό στον οργανισμό, τα άλατα διϊστανται
α. στα κατιόντα τους (Na+, K+, Mg++, Ca++, ) ορισμένα εκ των οποίων βρίσκονται σε πολύ μικρές ποσότητες (ίχνη) της τάξης μg/g όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, το μαγγάνιο, το μαγνήσιο, το κοβάλτιο, κ.α που συμμετέχουν σε ενζυμικές αντιδράσεις, σε λειτουργίες του οργανισμού ή σε σύνδεση με βιταμίνες
β. στα ανιόντα τους που μπορεί να είναι στοιχεία (Cl-, F-, Ι-, S--) ή πολυατομικές ρίζες (PO4---, NO2- κ.λ.π.) Συμμετέχουν στην διαβίβαση μυνήματος στο νευρικό σύστημα, στο ανοσοποιητικόστην κατασκευή ισχυρών αντισωμάτων, στην κατασκευή των νουκλεινικών οξέων DNA, RNA κ.α.
Πολλά άλατα είναι απαραίτητα στον ανθρώπινο οργανισμό, γιατί παίζουν σημαντικό δομικό και λειτουργικό ρόλο και αποτελούν το 4% της μάζας του ανθρώπινου σώματος.
Η ομοιόσταση των ιοντων στα σωματικά υγρά (ιοντική ισορροπία)
Στον οργανισμό, οι συγκεντρώσειτο των διαφόρων ιόντων πρέπει να διατηρούνται εντός των ορίων τους, τόσο στον ενδοκυττάριο, όσο και στον εξωκυττάριο χώρο. Για αυτόν τον λόγο λειτουργεί κι εδώ η ομοιόσταση και υπάρχουν ομοιοστατικοί μηχανισμοι
Τα ιόντα αυτά προσλαμβάνονται συνεχώς με την τροφή της οποίας είναι απαραίτητα συστατικά Παραδείγματα όπως το ασβέστιο που περιέχεται στα γαλακτοκομικά, ο σίδηρος που περιέχεται στο συκώτι, στο σπανάκι, στις φακές κ.α., το μαγνήσιο στο κακάο και στα λαχανικά, το κάλιο στα φρούτα και στη σοκολάτα, το νάτριο στο αλάτι,
ώστε να διατηρείται το ισοζύγιό τους
εφόσον αποβάλλονται από τον οργανισμό, κυρίως με τα κόπρανα, τα ούρα και τον ιδρώτα. Κατα την ανάπτυξη του σώματος ο ισολογισμός τους πρέπει να είναι θετικός
Οι ηλεκτρολύτες του οργανισμού
Τα υδατικά διαλύματα λοιπόν μπορεί να είναι μοριακά ή ιοντικά (ηλεκτρολυτικά)
Οι ηλεκτρολύτες που υπάρχουν στον οργανισμό μας βρίσκονται στα υγρά του ενδοκυττάριου και εξωκυττάριου χώρου και μέσω της ωσμωτικής πίεσης ρυθμίζουν την κίνησή τους δια μέσου των μεμβρανών του οργανισμου και δι αυτής την λειτουργία συστημάτων όπως το νευρικό , το ενδοκρινικό, το μυϊκό κ.λ.π.
Ο όγκος, η κατανομή και η σύσταση των υγρών αυτών καθορίζει την καλή λειτουργία των κυττάρων και του οργανισμού. Βρίσκονται στον ενδοκυττάριο χώρο, στον εξωκυττάριο χώρο, στον ενδιάμεσο χώρο, στην λέμφο, και στο πλάσμα του αιματος.
Στον εξωκυττάριο χώρο οι σημαντικότεροι ηλεκτρολύτες είναι το νάτριο , ενώ στον ενδοκυττάριο το κάλιο, το μαγνήσιο και τα φωσφορικά ιόντα
Ας σημειώσουμε ότι τα διαλύματα ηλεκτρολυτών, εμφανίζουν μεγαλύτερη ωσμωτική πίεση και επομένως κίνηση δια μέσου μεμβρανών εφόσον τα σωματίδια που βρίσκονται στο διάλυμα είναι περισσότερα λόγω της ηλεκτρολυτικής διάστασης.
Για να κατανοήσουμε καλύτερα την σημασία των ηλεκτρολυτών αυτών χρησιμοποιούμε άλλη μονάδα στην οποία συμπεριλαμβάνεται εκτός από την περιεκτικότητά τους στα διαλύματα τους και η ηλεκτρολυτική τους δυνατότητα. Είναι το χιλιοστοισοδύναμο των ιόντων ανά λίτρο.
mEq/l = mg% σθένος/ ατομικό βάρος
Οι φυσιολογικές τιμές των ανιόντων και κατιόντων στο πλάσμα σε γραμμοϊσοδύναμα στο λίτρο είναι οι εξής:
Κατιόντα: Na+ 44mEq/l , K+ 5 mEq/l , Ca++ 5 mEq/l, Mg++2 mEq/l Σύνολο 156 mEq/l
Ανιόντα: Cl- 104 mEq/l, HCO3 27 mEq/l, HPO4-- 2 mEq/l, SO4-- 1 mEq/l Σύνολο 134 mEq/l
Στην τιμή των ανιόντων καταμετρώνται οργανικά ιόντα 22 mEq/l
Έτσι οι τιμές των ανιόντων και κατιόντων εξισώνονται. (Ισοιοντία)
Η ισοιοντία βρίσκεται κάτω από ορμονικό έλεγχο και διατηρείται με τους εξής τρόπους:
1ο. Με εκλεκτική κατακράτηση ιόντων στους νεφρούς
2ο. Με διακίνησή τους μεταξύ ενδοκυττάριου και εξωκυττάριου χώρου
Ο ρόλος των νεφρών στην ιοντική ισορροπία
Η ωσμωτική πίεση του εξωτερικού χώρου, διατηρείται σταθερή με την λειτουργία των νεφρών που ελέγχουν τις συγκεντρώσεις ουσιών στο αίμα, παράγοντας υποτονα, υπέρτονα ή ισοτονικά ούρα.
Αρχικά το πλάσμα διηθείται στο αγγειώδες σπείραμα των νεφρών παράγοντας το προούρο ή αρχικό ούρο. Μέσα από την μεμβράνη από όπου γίνεται η διήθηση αυτή (νεφρικός ηθμός) διέρχονται ελεύθερα το νερό και όλες οι κρυσταλλοειδείς ουσίες που βρίσκονται διαλυμένες στο πλάσμα αλλά και κάποιες μεγαλομοριακές ουσίες σχετικά μικρού μοριακού βάρους, γλυκόζη, αμινοξέα, κ.α. . Αποκλείονται τα λευκώματα και λιπαρά οξέα συνδεδεμένα με λευκώματα.
Η διήθηση βασίζεται σε πιεσεις όπως ενδοτριχοειδή, υδροστατική, κολλοωσμωτική, πιεζοπλευρική που εμφανίζονται στην διάταξη, όπως και στην έκταση του νεφρικού ηθμού. Αν και το ποσό που διηθείται στους νεφρούς είναι κατά μέσο όρο 150 λίτρα το 24ωρο, τα 99% απορροφούνται ώστε από τα διάφορα τμήματα των σωληναρίων του νεφρώνα και τα αθροιστικά σωληνάρια, έτσι τα τελικά ούρα είναι 1-1,5 λίτρα το 24ωρο.
Τα ανιόντα επαναπορροφούνται στον αυλό του σωληναρίου των νεφρών με ενεργητικό μηχανισμό και παραλαμβάνονται από το αίμα.
Τα ανόργανα ιόντα φωσφορικά (PO4---) , θειϊκά(SO4--) , επαναπορροφώνται με ενεργητικό μηχανισμό, εάν η παρουσία τους στο αίμα βρεθεί κάτω από την κανονική τιμή αποδίδονται στο αίμα. Πλεονάζοντα ποσά από τα ιόντα αυτά, αποβάλλονται με τα ούρα.
Την διαδικασία ελέγχουν οι ορμόνες παραθορμόνη (ελάττωση) και καλσικονίνη (αύξηση)
Τα όξινα ανθρακικά ιόντα επαναπορροφώνται ανάλογα με τις ανάγκες για οξεοβασική ισορροπία
Το ανιόν χλωρίου επανέρχεται στο αίμα παθητικάμε ωσμωτικές διαδικασίες από τον αυλό του σωληναρίου προς τα έξω, σε ποσό ανάλογο με τα κατιόντα νατρίου
Τα κατιόντα
Το νάτριο επαναπορροφώνται σε ποσοστό 70% από το ποσό που διηθείται στο προουρό
Παρόμοια του καλίου επαναπορροφώνται κατά 70% εις το εσπειραμένο σωληνάριο των νεφρών με ενεργητική επαναπορρόφηση.
Τα ιόντα ασβέστιου (Ca++) και το μαγνήσιου (Mg++) κατά 50 -60%
Κίνηση ιόντων και νερού δια μέσου βιολογικών μεμβρανών
Εξ άλλου η ρύθμιση των συγκεντρώσεων ιόντων στα υγρά του σώματος ρυθμίζονται με την διακίνησή τους μεταξύ ενδοκυττάριου και εξωκυττάριου χώρου δια μέσου της κυτταρικής μεμβράνης.
Σε υδατικά διαλύματα που χωρίζονται από ημιπερατές μεμβράισων συγκεντρώσεων. Το φαινόμενο αυτό δημιουργεί πίεση εκετέρωθεν της νες όπως είναι οι βιολογικές μεμβράνες του οργανισμού, η διαφορά στην περιεκτικότητα ουσιών των δύο διαλυμάτων εκετέρωθεν της μεμβράνης έχει σαν αποτέλεσμα την κίνηση μορίων και ιόντων έως ότου τα διαλύματα γίνουν iισοτονικά
Αν θεωρήσουμε δύο διαλύματα που χωρίζονται με ημιπερατή βιολογική μεμβράνη που επιτρέπει την ελεύθερη διακίνηση μορίων νερού και το πρώτο διάλυμα είναι πυκνότερο από το δεύτερο, τότε μόρια νερού του αραιότερου που διαθέτουν μεγαλύτερη κινητική ενέργεια από το πυκνότερο και εξ αιτίας αυτού, ασκούν μεγαλύτερη πίεση (Ωσμωτική)
Μόρια περνούν μέσω της μεμβράνης των κυττάρων, από το αραιότερο προς το πυκνότερο διάλυμα έως ότου εξισωθούν οι ωσμωτικές πιέσεις. (Ισοτονικά)
Ας σημειώσουμε ότι τα διαλύματα ηλεκτρολυτών, εμφανίζουν μεγαλύτερη ωσμωτική πίεση και επομένως κίνηση δια μέσου μεμβρανών εφόσον τα σωματίδια που βρίσκονται στο διάλυμα είναι περισσότερα λόγω της ηλεκτρολυτικής διάστασης.
Η διακίνηση όμως νερού και ουσιών δια μέσου μεμβρανών δεν αφορά μόνο τον εσωκυττάριο και τον εξωκυττάριο χώρο, αλλά και άλλους που χωρίζονται με ανάλογες μεμβράνες όπως των τριχοειδών αγγείων του αίματος και του μεσοκυττάριου χώρου.
Η ίδιοι μηχανισμοί συναντώνται και στην διακίνηση νερού και ιόντων σε εσωτερικές μεμβράνες των κυττάρων όπως σε μεμβράνες σε κενοτόπια, μιτοχόνδρια κ.α.
Δήμητρα Σπανού
ΠΗΓΕΣ
https://www.eef.edu.gr/media/2429/e_h00013.pdf
https://docplayer.gr/79967696-Didaskalia-theoritikon-mathimaton-fysiologia-i-oyropoiitiko-systima-foteini-malli.html
https://docplayer.gr/119527-Kefalaio-trito-viologikes-memvranes.html