dr Danijela Kirovski, vanredni profesor

Katedra za fiziologiju i biohemijuFakultet 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

Ćel.memb u mirovanju

Na+ (142)K+(5)

Na+ (15)

K+ (150)

ECT

ICTCa+ (2)

Ca+ (5)

Mg+ (27)

Mg+ (2)

Ćel.memb u mirovanju

HCO3- (27)

HCO3- (10)

Proteinati- (63)

Proteinat- (16)

RASPOREĐENOST MAKROELEMENATA (mEq/l)

ANJONIECT

ICT

Cl- (1)

Cl- (103)HPO4- (2)

HPO4- (100)

SO4- (1)

SO4- (20) Org kise (5)

SASTAV EKSTRACELULARNE TEČNOSTI

katjoni anjoni

Na+ 142

(mEq/L) (mEq/L)

K+ 5Ca2+ 5Mg2+ 2

HCO3- 27Cl- 103HPO4- 2SO4- 1Organ.kis 5Proteinati 16

SASTAV INTRACELULARNE TEČNOSTI

katjoni anjoni

Na+ 15

(mEq/L) (mEq/L)

K+ 150Ca2+ 2Mg2+ 27

HCO3- 10Cl- 1HPO4- 100SO4- 20Proteinati 63

Razlika između plazme i intersticijalne tečnosti je u sadržaju proteina

KRETANJE JONA IZMEĐU ODELJAKA Fiziologija ćelijske membrane

Fiziologija ćelijske membraneDvosloj lipida i proteini (funkcija membrane!)

Ekstracelularna tečnost

Citoplazma

FLChol

Glikolipidi

PERIFERNI PROTEINTRANSMEMBRANSKI PROTEIN

Proteini ćelijske membranePERIFERNI PROTEIN

Identifikacija ćelije, enzimi

TRANSMEMBRANSKI PROTEINI

Kanali, pumpe, nosači, receptori

TRANSMEMBRANSKI PROTEINI

Kanali

Pasivan kanal Aktivan kanal

Kanali za jone (K, Na, Ca..)...voduKroz njih joni prolaze difuzijom – sa mesta veće na mesto manje koncentracije

TRANSMEMBRANSKI PROTEINI KanaliPasivan kanal1. Kalijumov kanal 2. Natrijumov kanal

TRANSMEMBRANSKI PROTEINI KanaliAktivan kanal1. Ligand zavistan 3. Voltažno zavistan

2. Strečing kanal

DIFUZIJA

TRANSMEMBRANSKI PROTEINI

Pumpe

ATP

Niska conc

Visoka conc

Na/K pumpa

“PUMPA”“PUMPA”

Ca pumpa, H pumpa AKTIVAN TRANSPORT

TRANSMEMBRANSKI PROTEINI

Nosači

“NOSAČ”“NOSAČ”

Visoka konc

Niska konc

GLUT

Na/Ca, Na/glukoza, Na/ak

Uniport, sinport, antiport

OLAKŠANA DIFUZIJASEKUNDARNI AKTIVAN TRANSPORT

ISTI JON MOŽE DA SE TRANSPORTUJE NA RAZLIČITE NAČINE

TRANSMEMBRANSKI PROTEINI

Receptori (proteinski)

Sekundarni glasnici:

– cAMP

– Inozitol trifosfat (IP3)

– Diacilglicerol (DAG)

– cGMPK+ Channel

guanilatcyclase

cGMP

PKG

Fosfolipaza C

IP3 DAG

Ca2+ PKC

PIP2

Aktivira enzima ili otvara Ca kanale

Odvaja arahidosnku kiselinu

Tipovi transportakroz ćelijsku membranu

1.DIFUZIJA (prosta i kroz kanale)2. OLAKŠANA DIFUZIJA (nosaći)3. AKTIVAN TRANSPORT (pumpe)4. SEKUNDARNI AKTIVAN TRANSPORT5. CITOZE

Fiziologija ćelije ekcitabilnog tkiva Membranski potencijal mirovanja – MPM

(Kalijumov potencijal)

Membrana u mirovanju

Natrijumovi joniHloridi

Kalijumovi joniOrganski joni

KATJONI

ANJONI

MPM Neuroni (od -60 do -70 mV)debeli -90 mV

Ćel.memb u mirovanju

Na+K+

K+K+

A-

ECT

ICT

1. Pasivni kalijumovi kanali 2. Na/K pumpa 3. Donanov efekat

- 70 mv

Ekcitabilna tkiva Membranski potencijal mirovanja – MPM

(Kalijumov potencijal)

Ekcitabilna tkivaHIPOPOLIRASANOST I HIPERPOLARISANOST MEMBRANE

HIPOPOLARISANOST – smanjena polarisanost membrane (smanjena razlika između spoljašnje i unutrašnje strane membrane)Zbog povećane propustljivosti Na i/ili Ca

MPM Neuroni (od -60 do -70 mV)debeli -90 mV

Na/Ca

Hipopolarizacija

Ekcitabilna tkivaHIPOPOLIRASANOST I HIPERPOLARISANOST MEMBRANE

HIPERPOLARISANOST – povećana polarisanost membrane (povećana razlika između spoljašnje i unutrašnje strane membrane)Zbog povećane propustljivosti Ka i/ili Cl

MPM Neuroni (od -60 do -70 mV)debeli -90 mV

KHiperplarizacija

Na/Ca

Cl

Kada se ekcituju desi seAp = impuls = biostruja

1. MPM2. 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 - DEPOLARIZACIJA5. Zatvaraju se Na/Ca kanali a otvaraju voltažno zavisni K kanali (+15 mV)

6. Kalijum izlazi iz ćelije - REPOLARIZACIJA7. Kalijum i dalje izlazi i preko MPM - HIPERPOLARIZACIJA

8. Zatvaraju se kanali za K9. 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

NATRIJUMKako se transportuje?

Kanali, pumpe, nosači

2. Ultrafiltracija kroz kapilare

1. Kroz ćelijsku membranu

Enterociti: proksimalni deo tankog creva (sekundarni aktivni tansport)

NATRIJUM

Održavanje balansaUNOS Na ELIMINACIJA Na

BILANS NATRIJUMA

Hrana(biljna-nedovoljno)SO-brikete

MokraćaZnojFeces

Mleko

HOMEOSTATSKI MEHANIZMI ZA ODRŽAVANJE BILANSA NATRIJUMA

ALDOSTERON

NADBUBREŽNE ŽLEZDE-ALDOSTERON

1. Vezivanje aldosteronaza receptor u citoplazmi

Hormon receptor kompleks inicira transripciju

2.

Sintetišu se noviproteinski kanalii pumpe

3.

Sintetiše proteine koji modifikuju postojećeproteine

4.

Rezultat je povećanje reapsorpcije Na isekrecije K

5.

Reapsorpcija Na iz mokraće, pljuvačke, znoja, želudačnog soka

K+

K+

Na+Na+

Na+

K+

Na+

K+

Aldosteron

voda

Uloga kalijuma u organizmu

1. NEUROMIŠIĆNA RAZDRAŽLJIVOST

Ćel.memb u mirovanju

Na+K+

K+K+

A-

ECT

ICT

1. Pasivni kalijumovi kanali 2. Na/K pumpa 3. Donanov efekat

- 70 mv

Membranski potencijal mirovanja – MPM(Kalijumov potencijal)

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)

KALIJUM

Održavanje balansaUNOS K ELIMINACIJA K

BILANS KALIJUMA

Hrana(dovoljno)

Mokraća

Feces

HOMEOSTATSKI MEHANIZMI ZA ODRŽAVANJE BILANSA KALIJUMA

ALDOSTERON

NADBUBREŽNE ŽLEZDE-ALDOSTERON

1. Vezivanje aldosteronaza receptor u citoplazmi

Hormon receptor kompleks inicira transripciju

2.

Sintetišu se noviproteinski kanalii pumpe

3.

Sintetiše proteine koji modifikuju postojećeproteine

4.

Rezultat je povećanje reapsorpcije Na isekrecije K

5.

Reapsorpcija Na iz mokraće, pljuvačke, znoja, želudačnog soka

K+

K+

Na+Na+

Na+

K+

Na+

K+

Aldosteron

voda

Uloga kalcijuma u organiumu

Ca reguliše ulaz Na u mišićne ćelije1. NEUROMIŠIĆNA RAZDRAŽLJIVOST

2. ULOGA U MIŠIĆNOJ KONTRAKCIJIOslobađanje iz cisterni, vezivanje za troponin, aktivacija...

Uloga kalcijuma u organiumu

3. ULOGA U KOAGULACIJI KRVI

Uloga kalcijuma u organizmu

4. ULOGA U MEHANIČKOJ ČVRSTINI KOSTI

Uloga kalcijuma u organizmu

Kalcijum daje čvrstinu a kolagen elastičnost

HR komplekspovećava Ca: Otvaranjem kanalaPreko IP3 Ca se vezuje za kalmodulin koji reguliše rad enzima

Ca++

ATP ADP + Pi

Ca++

signal

calmodulin

endoplasmic reticulum

Ca++

Ca++-ATPase

Ca++-release channel

outside of cell

ATP ADP + Pi

Ca++

signal-activated

channelcytosol Ca++-ATPase

Ca++

IP3

5. ULOGA U PRENOSU SIGNALA (sekundarni glasnik)Uloga kalcijuma u organizmu

KALCIJUM

Koliko ga ima?

Ekstracelularno: 2 – 3,5 mmol/l (plazma)..7 mmol/l

Intracelularno: (smešten u ER – cisterne)

UKUPNI KALCIJUM je slobodni (jonski) + vezani (za albumine)Jonski – 50 % i slobodno prolazi kroz kapilarni zid...

KALCIJUMKako se transportuje?

1. Kroz ćelijsku membranu (transcelularno), paracelularno

Enterociti: celo tanko crevo a duodenum uz vitamin D

KALCIJUM

Održavanje balansaUNOS Ca ELIMINACIJA Ca

BILANS KALCIJUMA

Hrana(neorganska) Mokraća

Znoj

Feces

Mleko

HOMEOSTATSKI MEHANIZMI ZA ODRŽAVANJE BILANSA KALCIJUMA

VITAMIN D, PARATHORMON

TIREOKALCITONIN

Uloga magnezijuma u organizmu

Kontrakcija mišićaPrenos impulsa(holinesteraza)

1. AKTIVACIJA MIŠIĆNE KONTRAKCIJE

Uloga magnezijuma u organizmu

4. AKTIVATOR ENZIMA (ATP-ADP i drugi)

MAGNEZIJUM

Gde ga ima?

Depoi su: skeletni sistem (62%), druga tkiva (37%)ECT (1%)

Sa K je glavni IC katjon

Ekstracelularno: 2 mmol/l

UKUPNI MAGNEZIJUM je slobodni (jonski) + vezani (za albumine)Jonski – 70 % i slobodno prolazi kroz kapilarni zid...

Intracelularno

MAGNEZIJUMKako se transportuje?

Enterociti: paracelularno, transelularno

CREVO...resorpcija zavisi od forme i interakcije

MAGNEZIJUM

Održavanje balansaUNOS Mg ELIMINACIJA Mg

BILANS MAGNEZIJUMA

Hrana Mokraća

FecesMleko

HOMEOSTATSKI MEHANIZMI ZA ODRŽAVANJE BILANSA MAGNEZIJUMA

Tireoidea, paratireoidea, nadbubrežne žlezde

HLORIDIHLORIDIHLORIDI: 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 HCLIZLUČUJE SE MOKRAĆOM

BIKARBONATIBIKARBONATIBIKARBONATI: IC i EC

UNOS HRANOM, ENDOGENA SINTEZA

TRANSPORT UGLJEN DIOKSIDADAJU ALKALNU REAKCIJU: PLJUVAČKE GOVEDAPANKREASNOM SOKUCREVNOM SOKU

Održava elektrohemijsku reakciju u plazmi (bikarbonatni i fosfatni pufer)

FOSFATIFOSFATI

75 % U KOSTIMAKONCENTRACIJA U PLAZMI 2 do 3 mmol/l

VEZAN ZA Ca – ČVRSTINA KOSTIU SASTAVU JEDINJENJA BOGATIH ENERGIJOM

Održava elektrohemijsku reakciju u plazmi (bikarbonatni i fosfatni pufer)

SUMPORSUMPOR

U KOŽI i tvorevinama – ulazi u sastav keratina

Unosi se kao TIOAMINOKISELINE

U jetri sinteza INSULINA