Выделительная система
Выделительные функции осуществляются желудочно-кишечным трактом; органами внешнего дыхания; потовыми, сальными, слезными, молочными и другими железами, а также почками (рис. 1.14), с помощью которых из организма удаляются продукты распада.
Рис. 1.14. Почки. Строение выделительной системы
Важным органом выделительной системы являются почки, которые непосредственно участвуют в регуляции водного и минерального обменов, обеспечивают кислотно-щелочное равновесие (баланс) в организме, образуют биологически активные вещества, например ренин, влияющий на уровень артериального давления.
Химическое строение организма человека
В состав организма человека входят органические и неорганические вещества. Вода составляет 60% массы тела, а минеральные вещества – в среднем 4%. Органические вещества представлены в основном белками (18%), жирами (15%), углеводами (2–3%). Все вещества организма, как и неживой природы, построены из атомов различных химических элементов.
В состав организма человека из 110 известных химических элементов входит в основном 24 (табл. 1.2). В зависимости от их количества в организме химические элементы делятся на основные, макро-, микро- и ультрамикроэлементы.
Таблица 1.2
Химические элементы, входящие в состав организма человека (по Н. И. Волкову)
|
Группа |
Химический элемент |
ОГЛАВЛЕНИЕ, % массы тела |
|
|
Основные элементы |
Кислород (О) |
65,0 |
Всего 99,9% |
|
Углерод (С) |
18,5 |
||
|
Водород (Н) |
9,5 |
||
|
Азот (N) |
3,2 |
||
|
Макроэлементы |
Кальций (Са) |
1,5 |
|
|
Фосфор (Р) |
1,0 |
||
|
Калий (К) |
0,4 |
||
|
Сера (S) |
0,3 |
||
|
Хлор (С1) |
0,2 |
||
|
Натрий (Na) |
0,2 |
||
|
Магний (Mg) |
0,1 |
||
|
Микро- и ультрамикроэлементы |
Бор (В) |
В сумме <0,1% |
|
|
Фтор (F) |
|||
|
Кремний (Si) |
|||
|
Ванадий (V) |
|||
|
Хром (Сг) |
|||
|
Марганец (Мп) |
|||
|
Железо (Fe) |
|||
|
Кобальт (Со) |
|||
|
Медь (Си) |
|||
|
Цинк(Zn) |
|||
|
Селен (Se) |
|||
|
Молибден (Мо) |
|||
|
Йод (J) |
|||
Отметим, что отдельные химические элементы неравномерно накапливаются в различных органах и тканях организма человека. Так, например, костная ткань накапливает кальций и фосфор, кровь – железо, щитовидная железа – йод, печень – медь, кожа – стронций и т.д.
Количественный и качественный состав химических элементов организма зависит как от внешних факторов среды (питание, экология и др.), так и функций отдельных органов.
Макроэлементы и их значимость в организме определяются тем, что они необходимы для осуществления многих биохимических процессов. Они являются незаменимыми факторами питания, так как в организме не образуются. ОГЛАВЛЕНИЕ минеральных веществ относительно невелико (4–10% сухой массы тела) и зависит от функционального состояния организма, его возраста, характера питания и условий внешней среды.
Кальций в организме человека составляет 40% общего количества всех минеральных веществ. Он входит в состав зубов и костей, придавая им прочность. Снижение поступления кальция в ткани организма приводит к выходу его из костей, что вызывает снижение их прочности (остеопороз), а также нарушение функций нервной системы, кровообращения, в том числе мышечной деятельности.
Фосфор составляет 22% от количества всех минеральных веществ. Около 80% его количества находится в тканях в виде фосфата кальция. Фосфор играет важную роль в процессах энергообразования, так как в виде остатков фосфорной кислоты входит в состав источников энергии – АТФ, АДФ, КрФ, различных нуклеотидов, а также в состав переносчиков водорода и некоторых продуктов обмена.
Натрий и калий содержатся во всех тканях и жидкостях организма. Калий преимущественно внутри клеток, натрий – во внеклеточном пространстве. Оба участвуют в проведении нервного импульса, возбуждении тканей, создании осмотического давления крови (осмотические активные ионы), поддержании кислотно-основного равновесия, а также влияют на активность ферментов Na±, К±, АТФазы. Эти элементы регулируют обмен воды в организме: ионы натрия удерживают воду в тканях и вызывают набухание белков (образование коллоидов), что приводит к появлению отеков; ионы калия, наоборот, усиливают выведение натрия и воды из организма. Недостаточность натрия и калия в организме вызывает нарушение деятельности ЦНС, сократительного аппарата мышц, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем, что приводит к снижению физической работоспособности.
Магний в тканях организма находится в определенном соотношении с кальцием. Он влияет на энергетический обмен, синтез белка, поскольку является активатором многих ферментов, которые называются киназами и выполняют функцию переноса фосфатной группы от молекулы АТФ на различные субстраты. Магний влияет также на возбудимость мышц, способствует выведению холестерина из организма.
Недостаточность его приводит к повышению нервно-мышечной возбудимости, появлению судорог и мышечной слабости.
Хлор относится к осмотическим активным веществам и участвует в регуляции осмотического давления и водного обмена клеток организма, используется для образования соляной кислоты (НС1) – обязательного компонента желудочного сока. Недостаточность хлора в организме может привести к снижению артериального давления, способствует заболеванию инфарктом миокарда, вызывает утомляемость, раздражительность, сонливость.
Микро- и ультрамикроэлементы. Железо играет очень важную роль в процессах аэробного энергообразования в организме. Оно входит в состав белков гемоглобина, миоглобина, которые осуществляют транспорт О2 и СО2 в организме, а также в состав цитохромов – компонентов дыхательной цепи, в которой протекают процессы биологического окисления и образования АТФ. Недостаточность железа в организме приводит к нарушению образования гемоглобина и снижению его концентрации в крови. Это может привести к развитию железодефицитной анемии, снижению кислородной емкости крови и резкому снижению физической работоспособности.
Цинк входит в состав многих ферментов энергетического обмена, а также ферментов карбоангидразы, которые катализирует обмен Н2СОэ и лактатдегидрогеназы, регулирующих окислительный распад молочной кислоты. Он участвует в создании активной структуры белка инсулина – гормона поджелудочной железы, усиливает действие гормонов гипофиза (гонадотропного) и половых желез (тестостерона, эстрогена) на процессы синтеза белка. Недостаточность цинка может привести к ослаблению иммунитета, потере аппетита, замедлению процессов роста.
Медь способствует росту организма, усиливает процессы кроветворения, влияет на скорость окисления глюкозы и распад гликогена. Она входит в состав ферментов дыхательной цепи, повышает активность липазы, пепсина и других ферментов.
Марганец, кобальт, хром используются организмом как активаторы многих ферментов, принимающих участие в обмене углеводов, белков, липидов, синтезе холестерина, влияют на процессы кроветворения, повышают защитные силы организма. Хром также усиливает синтез белков, проявляя анаболическое действие. Марганец участвует в синтезе витамина С, что весьма существенно для спортсменов.
Йод необходим для построения гормонов щитовидной железы – тироксина и его производных. Недостаточность его в организме приводит к заболеваниям щитовидной железы (эндемический зоб): 150 мкг удовлетворяют суточную потребность организма в йоде.
Фтор входит в состав зубной эмали и дентина. Избыток его подавляет процессы тканевого дыхания и окисления жирных кислот. Недостаточность фтора вызывает заболевание зубов (кариес), а избыток – пятнистость эмали (флюороз).
Селен оказывает антиоксидантное действие, т.е. защищает клетки от чрезмерного перекисного окисления липидов, которое приводит к накоплению в тканях вредных перекисей водорода. Последнее исследование свидетельствует о том, что селен укрепляет иммунную систему и препятствует возникновению раковых клеток, участвует в передаче генетической информации.