dr Danijela Kirovski, vanredni profesor Katedra za fiziologiju i biohemiju Fakultet veterinarske medicine
KOLIKO IMA ELEMENATA U ORGANIZMU? Preko 20 elemenata (neorganskih materija) Ugljenik, kiseonik, vodonik, azot, sumpor, fosfor, natrijum, kalcijum, jod, hlor, brom, fluor, gvožđe, bakar, mangan, kobalt, selen, zink, molibden, bor, silicijum U zavisnosti od količinske zastupljenosti u organizmu: a. MAKROELEMENTI (više od 100 mg/kg TM) (natrijum, kalijum, kalcijum, magnezijum, hloridi, fosfati, sulfati) a. MIKROELEMENTI (manje od 100 mg/kg TM) (gvožđe, bakar, mangan, jod, fluor, selen, zink, kobalt i dr)
RASPOREĐENOST MAKROELEMENATA (meq/l) KATJONI K+(5) Na+ (142) Ca+ (5) Mg+ (2) ECT Ćel.memb u mirovanju Na+ (15) Ca+ (2) Mg+ (27) ICT K+ (150)
RASPOREĐENOST MAKROELEMENATA (meq/l) ANJONI ECT HCO3- (27) Cl- (103) SO4- (1) HPO4- (2) Proteinat- (16) Ćel.memb u mirovanju Cl- (1) HCO3- (10) SO4- (20) Org kise (5) HPO4- (100) ICT Proteinati- (63)
SASTAV EKSTRACELULARNE TEČNOSTI katjoni (meq/l) Na + 142 K + 5 Ca 2+ 5 Mg 2+ 2 anjoni (meq/l) HCO 3-27 Cl - 103 HPO 4-2 SO 4-1 Organ.kis 5 Proteinati 16 SASTAV INTRACELULARNE TEČNOSTI katjoni (meq/l) anjoni (meq/l) Razlika između plazme i intersticijalne tečnosti je u sadržaju proteina Na + 15 K + 150 Ca 2+ 2 Mg 2+ 27 HCO 3-10 Cl - 1 HPO 4-100 SO 4-20 Proteinati 63
KRETANJE JONA IZMEĐU ODELJAKA Fiziologija ćelijske membrane
Fiziologija ćelijske membrane Dvosloj lipida i proteini (funkcija membrane!) Ekstracelularna tečnost Glikolipidi FL Chol TRANSMEMBRANSKI PROTEIN PERIFERNI PROTEIN Citoplazma
Proteini ćelijske membrane PERIFERNI PROTEIN Identifikacija ćelije, enzimi TRANSMEMBRANSKI PROTEINI Kanali, pumpe, nosači, receptori
TRANSMEMBRANSKI PROTEINI Kanali Pasivan kanal Aktivan kanal Kanali za jone (K, Na, Ca..)...vodu Kroz njih joni prolaze difuzijom sa mesta veće na mesto manje koncentracije
TRANSMEMBRANSKI PROTEINI Pasivan kanal Kanali 1. Kalijumov kanal 2. Natrijumov kanal
TRANSMEMBRANSKI PROTEINI Aktivan kanal 1. Ligand zavistan Kanali 3. Voltažno zavistan 2. Strečing kanal DIFUZIJA
TRANSMEMBRANSKI PROTEINI Pumpe Na/K pumpa Niska conc ATP Visoka conc PUMPA Ca pumpa, H pumpa AKTIVAN TRANSPORT
TRANSMEMBRANSKI PROTEINI Nosači Uniport, sinport, antiport Na/Ca, Na/glukoza, Na/ak Visoka konc GLUT Niska konc NOSAČ OLAKŠANA DIFUZIJA SEKUNDARNI AKTIVAN TRANSPORT
ISTI JON MOŽE DA SE TRANSPORTUJE NA RAZLIČITE NAČINE
TRANSMEMBRANSKI PROTEINI Receptori (proteinski) Sekundarni glasnici: camp Inozitol trifosfat (IP 3 ) guanilat cyclase Diacilglicerol (DAG) K+ Channel Fosfolipaza C cgmp cgmp PIP 2 IP3 Ca 2+ DAG PKC PKG Odvaja arahidosnku kiselinu Aktivira enzima ili otvara Ca kanale
Tipovi transporta kroz ćelijsku membranu 1.DIFUZIJA (prosta i kroz kanale) 2. OLAKŠANA DIFUZIJA (nosaći) 3. AKTIVAN TRANSPORT (pumpe) 4. SEKUNDARNI AKTIVAN TRANSPORT 5. CITOZE
Fiziologija ćelije ekcitabilnog tkiva Membranski potencijal mirovanja MPM (Kalijumov potencijal) Natrijumovi joni Hloridi KATJONI MPM Neuroni (od -60 do -70 mv) debeli -90 mv ANJONI Kalijumovi joni Organski joni Membrana u mirovanju
Ekcitabilna tkiva Membranski potencijal mirovanja MPM K+ (Kalijumov potencijal) Na+ ECT Ćel.memb u mirovanju ICT K+ K+ 1. Pasivni kalijumovi kanali 2. Na/K pumpa 3. Donanov efekat - 70 mv A-
Ekcitabilna tkiva HIPOPOLIRASANOST I HIPERPOLARISANOST MEMBRANE HIPOPOLARISANOST smanjena polarisanost membrane (smanjena razlika između spoljašnje i unutrašnje strane membrane) Zbog povećane propustljivosti Na i/ili Ca Na/Ca Hipopolarizacija MPM Neuroni (od -60 do -70 mv) debeli -90 mv
Ekcitabilna tkiva HIPOPOLIRASANOST I HIPERPOLARISANOST MEMBRANE HIPERPOLARISANOST povećana polarisanost membrane (povećana razlika između spoljašnje i unutrašnje strane membrane) Zbog povećane propustljivosti Ka i/ili Cl Na/Ca Cl K Hiperplarizacija MPM Neuroni (od -60 do -70 mv) debeli -90 mv
1. MPM Kada se ekcituju desi se Ap = impuls = biostruja 2. Stimulus koji dovodi do HIPOPOLARIZACIJE (otvara kanale za Na/Ca i ulaz Na/Ca) 3. Ulaskom Na jona dostiže se PRAG i otvaraju se voltažno zavisni kanali za Na(-55 mv) 4. Ulaze Na joni - DEPOLARIZACIJA 5. Zatvaraju se Na/Ca kanali a otvaraju voltažno zavisni K kanali (+15 mv) 6. Kalijum izlazi iz ćelije - REPOLARIZACIJA 7. Kalijum i dalje izlazi i preko MPM - HIPERPOLARIZACIJA 8. Zatvaraju se kanali za K 9. MPM
Uloga natrijuma u organizmu 1. NEUROMIŠIĆNA RAZDRAŽLJIVOST (depolarizacija membrane)
Uloga natrijuma u organizmu 2. ODRŽAVA (Na-hlorid) OSMOTSKI PRITISAK KRVI krvi i tako reguliše zapreminu krvi i krvni pritisak
Uloga natrijuma u organimu 3. Održava elektrohemijsku reakciju u plazmi (bikarbonatni i fosfatni pufer)
Uloga natrijuma u organizmu 4. ENZIMSKO RAZLAGANJE (glikogena) i TRANSPORT AK
NATRIJUM Koliko ga ima? Ekstracelularno: 140-146 mmol/l (krvna plazma) Intracelularno: 15 mmol/l Depoi su: skeletni sistem i potkožno vezivno tkivo
NATRIJUM Kako se transportuje? 1. Kroz ćelijsku membranu Kanali, pumpe, nosači Enterociti: proksimalni deo tankog creva (sekundarni aktivni tansport) 2. Ultrafiltracija kroz kapilare
NATRIJUM Održavanje balansa UNOS Na ELIMINACIJA Na Hrana Mokraća (biljna-nedovoljno) Znoj SO-brikete Feces Mleko BILANS NATRIJUMA
HOMEOSTATSKI MEHANIZMI ZA ODRŽAVANJE BILANSA NATRIJUMA ALDOSTERON
NADBUBREŽNE ŽLEZDE-ALDOSTERON Reapsorpcija Na iz mokraće, pljuvačke, znoja, želudačnog soka 1. Vezivanje aldosterona za receptor u citoplazmi Aldosteron 2. Hormon receptor kompleks inicira transripciju 3. Sintetišu se novi proteinski kanali i pumpe K + K + K + Na + Na + Na + K + voda Na + 4. 5. Sintetiše proteine koj modifikuju postojeće proteine Rezultat je povećanje reapsorpcije Na i sekrecije K
Uloga kalijuma u organizmu 1. NEUROMIŠIĆNA RAZDRAŽLJIVOST Membranski potencijal mirovanja MPM (Kalijumov potencijal) K+ Na+ ECT ICT Ćel.memb u mirovanju - 70 mv A- K+ K+ 1. Pasivni kalijumovi kanali 2. Na/K pumpa 3. Donanov efekat
Uloga kalijuma u organizmu 2. ODRŽAVA OSMOTSKI PRITISAK U ĆELIJI
Uloga kalijuma u organizmu 3. Održava elektrohemijsku reakciju u ćeliji (bikarbonatni i fosfatni pufer)
KALIJUM Uloga kalijuma u organizmu 4. AKTIVACIJA ENZIMA
KALIJUM Koliko ga ima? Ekstracelularno: u krvnoj plazmi je 2 mmol/l Intracelularno: K je glavni ICK (90% je IC)
Hrana (dovoljno) KALIJUM Održavanje balansa UNOS K ELIMINACIJA K Mokraća Feces BILANS KALIJUMA
HOMEOSTATSKI MEHANIZMI ZA ODRŽAVANJE BILANSA KALIJUMA ALDOSTERON
NADBUBREŽNE ŽLEZDE-ALDOSTERON Reapsorpcija Na iz mokraće, pljuvačke, znoja, želudačnog soka 1. Vezivanje aldosterona za receptor u citoplazmi Aldosteron 2. Hormon receptor kompleks inicira transripciju 3. Sintetišu se novi proteinski kanali i pumpe K + K + K + Na + Na + Na + K + voda Na + 4. 5. Sintetiše proteine koj modifikuju postojeće proteine Rezultat je povećanje reapsorpcije Na i sekrecije K
Uloga kalcijuma u organiumu 1. NEUROMIŠIĆNA RAZDRAŽLJIVOST Ca reguliše ulaz Na u mišićne ćelije
Uloga kalcijuma u organiumu 2. ULOGA U MIŠIĆNOJ KONTRAKCIJI Oslobađanje iz cisterni, vezivanje za troponin, aktivacija...
Uloga kalcijuma u organizmu 3. ULOGA U KOAGULACIJI KRVI
Uloga kalcijuma u organizmu 4. ULOGA U MEHANIČKOJ ČVRSTINI KOSTI Kalcijum daje čvrstinu a kolagen elastičnost
Uloga kalcijuma u organizmu 5. ULOGA U PRENOSU SIGNALA (sekundarni glasnik) Ca ++ calmodulin HR kompleks povećava Ca: Otvaranjem kanala Preko IP3 Ca se vezuje za kalmodulin koji reguliše rad enzima signal IP3 ATP Ca ++ Ca ++ Ca ++ -release channel Ca ++ -ATPase ADP + P i endoplasmic reticulum cytosol ATP Ca ++ ADP + P i Ca ++ -ATPase signalactivated channel outside of cell Ca ++
KALCIJUM Koliko ga ima? Ekstracelularno: 2 3,5 mmol/l (plazma)..7 mmol/l UKUPNI KALCIJUM je slobodni (jonski) + vezani (za albumine) Jonski 50 % i slobodno prolazi kroz kapilarni zid... Intracelularno: (smešten u ER cisterne)
KALCIJUM Kako se transportuje? 1. Kroz ćelijsku membranu (transcelularno), paracelularno Enterociti: celo tanko crevo a duodenum uz vitamin D
KALCIJUM Održavanje balansa UNOS Ca ELIMINACIJA Ca Hrana (neorganska) Feces Mokraća Znoj Mleko BILANS KALCIJUMA
HOMEOSTATSKI MEHANIZMI ZA ODRŽAVANJE BILANSA KALCIJUMA VITAMIN D, PARATHORMON TIREOKALCITONIN
Uloga magnezijuma u organizmu 1. AKTIVACIJA MIŠIĆNE KONTRAKCIJE Prenos impulsa (holinesteraza) Kontrakcija mišića
Uloga magnezijuma u organizmu 4. AKTIVATOR ENZIMA (ATP-ADP i drugi)
MAGNEZIJUM Gde ga ima? Ekstracelularno: 2 mmol/l UKUPNI MAGNEZIJUM je slobodni (jonski) + vezani (za albumine) Jonski 70 % i slobodno prolazi kroz kapilarni zid... Intracelularno Sa K je glavni IC katjon Depoi su: skeletni sistem (62%), druga tkiva (37%) ECT (1%)
MAGNEZIJUM Kako se transportuje? CREVO...resorpcija zavisi od forme i interakcije Enterociti: paracelularno, transelularno
MAGNEZIJUM Održavanje balansa UNOS Mg ELIMINACIJA Mg Hrana Mokraća Feces Mleko BILANS MAGNEZIJUMA
HOMEOSTATSKI MEHANIZMI ZA ODRŽAVANJE BILANSA MAGNEZIJUMA Tireoidea, paratireoidea, nadbubrežne žlezde
HLORIDI HLORIDI: glavni EC anjon VEZAN ZA Na (unos, resorpcija, uloga) ODRŽAVA (Na-hlorid) OSMOTSKI PRITISAK KRVI krvi i tako reguliše zapreminu krvi i krvni pritisak AKTIVATOR ENZIMA, SINTEZA HCL IZLUČUJE SE MOKRAĆOM
BIKARBONATI BIKARBONATI: IC i EC UNOS HRANOM, ENDOGENA SINTEZA Održava elektrohemijsku reakciju u plazmi (bikarbonatni i fosfatni pufer) TRANSPORT UGLJEN DIOKSIDA DAJU ALKALNU REAKCIJU: PLJUVAČKE GOVEDA PANKREASNOM SOKU CREVNOM SOKU
75 % U KOSTIMA FOSFATI KONCENTRACIJA U PLAZMI 2 do 3 mmol/l Održava elektrohemijsku reakciju u plazmi (bikarbonatni i fosfatni pufer) VEZAN ZA Ca ČVRSTINA KOSTI U SASTAVU JEDINJENJA BOGATIH ENERGIJOM
SUMPOR U KOŽI i tvorevinama ulazi u sastav keratina Unosi se kao TIOAMINOKISELINE U jetri sinteza INSULINA