Bài giảng Chương XV: Trao đổi nước và các chất khoáng

CHƯƠNG XV: TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ CÁC CHẤT KHOÁNG 15.1. VAI TRÒ SINH HỌC VÀ TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG CƠ THỂ 15.2. TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ QUÁ TRÌNH ĐIỀU HOÀ NƯỚC 15.3. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA CÁC CHẤT KHOÁNG15.1. VAI TRÒ SINH HỌC VÀ TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG CƠ THỂTất cả các phản ứng của cơ thể đều xảy ra trong môi trường nước. Độ phân cực cao của nước đã đáp ứng nhanh quá trình hoà tan của nhiều chất và phân ly các phân tử điện phân thành ion. Điều này giúp thúc đẩy nhanh tốc độ các phản ứng hoá học.Nước còn là chất tham gia trực tiếp của nhiều biến đổi hoá học. Khả năng phản ứng của nước rất cao. Thuỷ phân là một trong các phương thức phân huỷ các chất cao phân tử (thuỷ phân đường đa, lipit, protit và nucleotit) thành các chất đơn giản. Quá trình hyđrat hoá các phân tử hữu cơ có thể diễn ra trước quá trình oxy hoá sinh học (ví dụ trong chu trình axit tricacbonic, trong  - oxy hoá axit béo). Sự hyđrat hoá đã tạo ra một trong các chất cao năng lượng trong quá trình gluco phân. Quá trình hyđrat hoá và khử nước gắn liền với chuyển hoá đồng phân các chất khác nhau của cơ thể. Rất nhiều phản ứng sinh tổng hợp được hoàn thiện nhờ hấp thụ và đào thải nước.	Cùng với các chất khác nước tham gia như một nguyên liệu kiến tạo các cấu trúc tế bào. 	Rất nhiều các mô và cơ quan của cơ thể người chứa lượng nước rất lớn, trong các mô và cơ quan một phần nước được nằm ở trạng thái liên kết. Tuỳ thuộc vào mức độ liên kết, nước trong cơ thể có thể ở trạng thái liên kết hoàn toàn, bán liên kết hay nước tự do.	Nhờ độ nhớt thấp và khả năng hoà tan cao mà nước thực hiện chức năng vận chuyển trong cơ thể.	Nước liên kết hoàn toàn chiếm 13-15% lượng nước toàn bộ cơ thể. Nó tham gia trong thành phần màng hyđrat của các ion khoáng của đường đa, của protit và nucleotit. Nước chứa bên trong phân tử các polime sinh học, và tham gia hình thành cấu trúc không gian của chúng. Trong các cấu trúc có chứa nước liên kết hoàn toàn, do độ linh hoạt của nước đã làm tính dẫn điện cao.Nước bán liên kết nằm giữa các phân tử protit và các chất khác có cấu trúc hình sợi; trong các lỗ thông với riboxom và màng tế bào; trong nhân và ti lạp thể. Khác với nước liên kết hoàn toàn, nước bán liên kết có thể hoà tan các phân tử phân cực khác nhau và các ion và đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển chúng qua màng, tham gia giữ ổn định áp suất thẩm thấu. Mối liên kết của nước bán liên kết với các cấu trúc tế bào khá bền vững, thậm chí cắt hay nghiền nát mô chúng cũng không bị đào thải khỏi mô.Nước tự do là chất nền của máu, bạch huyết, dịch gian bào, dịch tuỷ sống, dịch bao khớp, nước bọt, dịch dạ dày và giữa các tế bào và môi trường bên ngoài được diễn ra, cung cấp cho các tế bào chất dinh dưỡng và oxy, đào thải ra ngoài các sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất bên trong tế bào. Nước tự do có vai trò quan trọng trong việc ổn định thân nhiệt, vì khi bay hơi mang theo nhiệt năng giúp cơ thể tránh bị đốt nóng. Nước trong thành phần của hoạt dịch là chất nhờn bôi trơn các bề mặt tiếp xúc của khớp.15.2. TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ QUÁ TRÌNH ĐIỀU HOÀ NƯỚC 	Nước chiếm tới 60-65% trọng lượng cơ thể. Ở nữ thấp hơn chút ít so với ở nam giới. Nhu cầu nước một ngày ở người trưởng thành vào khoảng 40g trên một kg trọng lượng (trọng lượng 70kg cần khoảng 2,5-2,8lít). Ở trẻ em nhu cầu cao hơn 2-4 lần trên một đơn vị kg trọng lượng. Nhu cầu nước phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường xung quanh, độ ẩm của không khí. Nếu cơ thể mất tới 20% nước sẽ đe doạ đến tính mạng.Nhu cầu nước của cơ thể được đáp ứng từ nguồn cung cấp bên ngoài và bên trong. Nguồn cung cấp bên ngoài là từ nước uống (gần 1lít /ngày đêm), từ thức ăn lỏng (khoảng 0,7 l) và từ thức ăn cứng (khoảng 0,7 l). Nước được hấp thụ suốt dọc hệ tiêu hoá, chủ yếu là ở ruột. Nguồn cung cấp bên trong - là quá trình phân huỷ oxy hoá các chất trong cơ thể (khoảng 0,3-0,4 l/ngày đêm). Lượng nước từ nguồn cung cấp bên trong phụ thuộc vào đặc điểm của chất bị phân huỷ. Ví dụ : khi oxy hoá 100g mỡ tạo ra 107 ml nước, 100g protit - 41 ml, 100g hydrat cacbon - 55ml. Sự hình thành nước nội bào tăng trong thời gian hoạt động cơ, cũng như khi cơ thể bị lạnh.Quá trình cung cấp nước được điều tiết bởi cảm giác khát xuất hiện do tăng áp lực thẩm thấu của huyết tương và bạch huyết khi quá trình đào thải nước khỏi cơ thể tăng hay nguồn cung cấp nước theo thức ăn bị hạn chế, hoặc do ăn nhiều muối. Sự biến đổi áp lực thẩm thấu được cảm nhận bởi cơ quan nội cảm thụ áp lực và thông tin được chuyển tới thần kinh trung ương. Trung khu điều hoà nước còn được kích thích bởi thể dịch. Nước từ bên ngoài được hấp thụ sau 8-10 phút. Vì vậy, sau khi uống nước, cơn khát không giảm ngay. Khi mệt mỏi, hưng phấn cao do xúc động mạnh hay rối loạn điều tiết thẩm thấu có thể xuất hiện cảm giác khát giả do niêm mạc khoang miệng và hầu bị khô. Cảm giác này có thể được khắc phục bằng cách xúc miệng nước nhiễm toan nhẹ. Nước đi vào cơ thể được phân chia cho các môi trường lỏng và các tế bào cơ thể: khoảng 60% ở bên trong tế bào (nước nội bào), khoảng 15% trong dịch gian bào (nước ngoại bào), khoảng 8% trong thành phần các dịch khác của cơ thể. Hàm lượng nước trong các mô và các cơ quan khác nhau không giống nhau.Mô và cơ quan Nước % Mô và cơ quan Nước % Chất xám của não84Cơ 76Chất trắng của não70Da72Thận82Gan70Tim79Xương46Phổi79Mô mỡ 25-30 Máu 80-85 15.3. VAI TRÒ SINH HỌC CỦA CÁC CHẤT KHOÁNGTrao đổi nước trong cơ thể luôn liên quan chặt chẽ với quá trình chuyển hoá các chất khoáng. Vai trò của chúng rất đa dạng. Các chất khoáng tham gia vào thành phần cấu tạo các mô. Chúng đặc biệt có rất nhiều trong mô xương và răng. Khối lượng chính của các chất khoáng trong mô xương là canxi photphoaxit, và ít hơn là cacbonat canxi. Các ion magie, kali, natri, clo, fluo có chứa trong mô xương với một lượng nhỏ. Các ion kim loại có vai trò trong việc giữ cấu trúc không gian của các polyme sinh học, đặc biệt là của protit và axit nucleic. Như ion kẽm tham gia vào quá trình tạo nên dạng protit hoạt hoá- hocmon insulin; nhờ có sự tham gia của sắt đã tạo nên cấu trúc bậc ba và bậc bốn của hemo- globin và myoglobin; các ion magie có khả năng liên kết một số riboxom thành polyxom trong quá trình tổng hợp protit; các ion sắt, đồng, niken, kẽm, mangan, coban tham gia trong quá trình tạo axit nucleic.Nhiều ion tham gia điều tiết hoạt tính của men, tạo nên các cấu trúc bậc ba, bậc bốn bền vững của men, liên kết coenzym với men chưa hoạt hoá, tham gia vào thành phần các coenzym.... Ví dụ : Clo tham gia quá trình hoạt hoá amilaza, Canxi hoạt hoá men creatinphotphokinaza, ion Ca, K và Mg hoạt hoá các men thuỷ phân. Ion Mg xúc tác liên kết ATP trong trung tâm hoạt tính của men thuỷ phân ATP. Ion kẽm được phát hiện trong trung tâm hoạt tính của men cacboxipeptiđaza. Ion sắt là thành phần quan trọng nhất của nhóm phụ xitocrom có chứa đồng thời ion đồng, ion sắt trong các phân tử myoglobin và hemoglobin có khả năng liên kết với oxy và các khí khác.