Электролиты в организме человека

Аватар пользователя Доктор
Body: 
Общие данные
 
Под электролитами понимают соли, кислоты, основания, которые в водном растворе в большей или меньшей степени распадаются (диссоциируют) на свободные подвижные ионы.
 
Натрий и хлор, например, находятся в кристалле поваренной соли также в виде ионов, но связанных ионной решеткой. В процессе растворения она вследствие диссоциации становится подвижной, и решетчатая структура разрывается молекулами воды.
 
Ионы представляют собой электрически заряженные частицы, которые при диссоциации электролитов становятся подвижными в водном растворе, их соединению препятствуют молекулы воды.
 
Добавим, например, поваренную соль в воду,— ионы натрия и хлора станут подвижными. В поле постоянного тока (рис. 3) положительно заряженные частицы двигаются катоду (катионы), отрицательно заряженные — к аноду (анионы).
Валентность соответствует значению положительного или отрицательного заряда.
Основные катионы, находящиеся в организме:
 
натрий Na+
калий К+
кальций Са2+
магний Mg2+
 
Основные анионы, находящиеся в организме:
 
хлор С1—
гидрокарбонат НСО3—
фосфат Н2РО4—; НРО42—
сульфат SО42—
белки
Рис. 3. Движение катионов и анионов в поле постоянного тока.
 
 
 
Радикалы органических кислот: ацетат — (уксусная кислота), пируват — (пировиноградная кислота), лактат — (молочная кислота), бета-гидроксибутират — (бета-гидроксимасляная кислота), ацетоацетат — (ацетоуксусная кислота).
 
 Измерение концентрации (мг/дл — мэкв/л)
 
Электролиты можно взвесить и после этого определить их концентрацию в объеме жидкости. Например, этим методом определено, что в 1 дл плазмы находится 327 мг натрия.
Эта величина не дает непосредственно читаемой информации для понимания биологических процессов. Количество катионов и анионов принято измерять в эквивалентах, т. е. в экв или мэкв (рис.4).
 
1 мэкв предполагает количество вещества, эквивалентное его положительному или отрицательному заряду.
 
Для расчета экв или мэкв необходимо знать:
 
— ионную массу;
— величину заряда (валентность).
 
Рис. 4. Различие в единицах измерения.
а – 23 мг ионов натрия связывают 35,5 мг ионов хлора, 24,3 мг ионов магния связывают 71 мг иона хлора;
б — 1 мэкв ионов натрия связывает 1 мэкв ионов хлора, 2 мэкв ионов ионов магния связыва 2 мэкв ионов хлора.
Обоснование: 1 мэкв ионов натрия = 23 мг (относительная атомная масса 23), 1 мэкв ионов магния=12,2 мг
(относительная атомная масса 24,3); 1 мэкв ионов хлора=35,5 мг (относительная атомная масса 35,5).
 
 
Из этих данных можно рассчитать экв или мэкв:
 
относительная атомная или молекулярная масса (г)
1 экв = -------------------------------------------------------------------------
валентность
 
 
В биологии рассчитывают обычно меньшие величины — мэкв:
 
 
относительная атомная или молекулярная масса (мг)
1 мэкв = -------------------------------------------------------------------------
валентность
 
 
Следует еще упомянуть, что число положительных зарядов в растворе всегда соответствует числу отрицательных.
 
Данные для пересчета
1 мэкв натрия =23,0 мг 1 г натрия =43,5 мэкв
1 мэкв калия =39,1 мг 1 г калия =25,6 мэкв
1 мэкв кальция =20,0 мг 1 г кальция =49,9 мэкв
1 мэкв магния =12,2 мг 1 г магния =82,0 мэкв
1 мэкв хлора =35,5 мг 1 г хлора =28,2 мэкв
1 мэкв гидрокарбоната =61,0 мг 1 г гидрокарбоната =16,4 мэкв
1 г хлорида натрия содержит 17,1 мэкв натрия и 17,1 мэкв хлора 1 г гидрокарбоната натрия содержит 11,9 мэкв натрия и 11,9 мэкв гидро-карбоната
1 г лактата натрия содержит 8,9 мэкв натрия и 8,9 мэкв лактата 1 г хлорида калия содержит 13,4 мэкв калия и 13,4 мэкв хлора 1 г гидрокарбоната калия содержит 10,0 мэкв калия и 10,0 мэкв гидрокарбоната
1 г однозамещенного фосфата калия (KH2PO4) содержит 7,4 мэко калия и 7,4 мэкв первичного фосфата
1 г двузамещенного фосфата калия (K2HPO4) содержит 11,5 мэкв калия и 11,5 мэкв вторичного фосфата
 
 
Внимание: мэкв не является мерой величины концентрации. Необходимо знать, в каком объеме жидкости находится данное количество мэкв (например, мэкв/л плазмы).
 
Пересчет мг/дл в мэкв/л
 
Если необходимо пересчитать мг/дл в мэкв/л, то используют следующую формулу: для катионов и анионов
 
мг/дл Х 10 Х валентность
мэкв/л = -----------------------------------------—----------------------------
относительная атомная или молекулярная масса (мг)
 
для белков мэкв/л = г/дл Х 2,41
 
 
С учетом значений рН шлазмы более точный расчет (Неisler и Schorer) будет следующим:
 
мэкв/л = г/дл Х 1,04 (рН 5,08)
 
После введения системы единиц СИ концентрации катионов и анионов будут обозначаться в ммоль/л (1 ммоль = относительной атомной или молекулярной массе в мг). Для однозарядных ионов (например, Na+, K+) значения не изменяются (1 ммоль=1 мэкв), для многовалентных они будут другими (Са2+: 1 ммоль = 2 мэкв).
 
Рис. 5. Изменение объема эритроцитов в зависимости от осмотического дав-ления растворов хлорида натрия различной концентрации.
а — гипотонический раствор хлорида натрия: набухание эритроцитов вплоть до разрыва (гемолиз);
б — изотонический раствор хлорида натрия; в — гипертонический раствор хлорида натрия;
сморщивание эритроцитов (форма сморщенного яблока).
 
 
Осмоляльность/Осмолярность
 
Осмоляльность означает осмотическое число на 1 кг растворителя, осмолярность — на 1 л раствора.
 
Осмотическое давление раствора зависит от числа осмотически активных частиц (ионов и недиссоциированных молекул), которые находятся в определенном объеме.
 
Единица осмотического давления — осмоль или мосммоль (миллиосммоль). Если 1 моль глюкозы (относительная молекулярная масса 180,2; 1 моль= 180,2 г) находится в 1 кг воды, то этот раствор имеет «идеальную» осмоляльность, равную 1 осммоль. Если же внести в 1 кг воды 1 моль поваренной соли (относительная молекулярная масса = 58,4; 1 моль = 58,4 г), то образуется «идеальная» осмоляльность в 2 осммоль, так как поваренная соль распадается на ионы натрия и хлора, вследствие чего в растворе появляется удвоенное число частиц в отличие от глюкозы. В растворах, содержащих полностью диссоциирующие соли, осмотическое Давление упрощенно можно определить по числу катионов и анионов (так называемая идеальная осмоляльность). При этом, конечно, пренебрегают межионным взаимодействием, которое влияет на осмоляльность и ведет к «реальной» осмоляльности.
Осмотические соотношения ответственны за распределение воды ,в различные жидкостные пространства в ортанизме (рис. 5, см. также 1.4.3).
Осмотическое давление определяют измерением снижения точки замерзания (осмометрия).
 
Осмоляльность плазмы
 
Осмоляльность плазмы составляет 290 мосммоль (кг воды 38°С), (Geigy).
Плазма состоит в основном из диссоциирующих электролитов, при этом натрий по приближенному расчету определяет половину осмоляльности плазмы. Влияние неэлектролитов в нормальном состоянии незначительно: Глюкоза: 100 мг/дл = 5,5 мосммоль/л плазмы (Geigy) Мочевина: 100 мг/дл=17,2 мосммоль/л плазмы (Geigy) На основе этих представлений можно рассчитать осмоляльность плазмы, если известно количество натрия, мочевины и глюкозы (Mansberger et al.):
 
Различия между расчетной и измеренной осмоляльностью доказывают присутствие неизвестных растворенных веществ (токсины?) и служат показаниями для гемодиализа (Mans-berger и соавт.).
Низкая осмоляльность наблюдается только при гипонатриемии; гиперосмоляльное состояние, наоборот, многозначно (Mansberger et al.: гипернатриемия; гиперглюкоземия; уремия; неизвестные вещества; комбинация многих факторов).
Для практических целей из приведенных рассуждений можно сделать вывод, что концентрация натрия в плазме определяет ее осмоляльность. Отклонения наблюдаются особенно часто при диабете, уремии и в присутствии неизвестных растворенных веществ. В связи с этим точное измерение осмоляльности необходимо в каждом отдельном случае.
 
Эффективное осмотическое давление
 
Для определения отклонений в осмотическом давлении используют полупроницаемые мембраны. Вещества, частично проходящие через клеточные мембраны, например мочевина, вызывают отклонения осмотического давления только в тех количествах, которые препятствуют проницаемости клеточных мембран. Таким образом, эффективное осмотическое давление создается только истинными ионами.
 
Тоничность
 
Нормальная осмоляльность плазмы (290 мосммоль/кг воды) является отправной точкой для тоничности.
Изотоническими растворами являются (приближенно):
—1/6 молярные растворы солей, молекулы которых полностью диссоциируют
на 2 иона, например 1/6 молярный раствор поваренной соли;
— 1/3 молярные растворы, если растворяемое вещество не диссоциирует, например 1/3 молярный раствор глюкозы.
 
Растворы, которые обнаруживают меньшую по сравнению c плазмой осмоляльность, яляются гипотоническими; растворы, обладающие более высокой осмоляльностью, являются гипертоническими.
 
Осмоляльность клетки соответствует таковой плазмы [Black, Moore, Burck, 1962]. При этом нужно учитывать, что часть электролитов в клетке остается недиссоциированной. На осмотическое давление в клетке постоянно влияет обмен веществ: при распаде больших молекулярных соединений на определенное количество более мелких осмоляльность повышается, при синтезе она снижается.
 
Коллоидно-осмотическое давление
 
Коллоидно-осмотическое давление соответствует степени участия белков в осмоляльности.
Так как белковые молекулы очень большие, число частиц на единицу массы значительно меньше, чем в случае электролитов. Коллоидно-осмотическое давление плазменных белков составляет только 1,6 мосммоль/кг воды (25 мм рт. ст.). Это составляет 0,55% общей осмоляльности плазмы. Наибольший вклад вносит альбумин (85%, Geigy). Несмотря на малую величину осмоляльности плазмы, коллоидно-осмотическое давление имеет большое значение, потому что белки могут выходить из кровеносного русла только медленно. Из этого становится ясным влияние коллоидно-осмотического давления на распределение воды между плазмой и межтканевой жидкостью. Падение концентрации альбумина в плазме, например, снижает ее способность Удерживать воду (гипопротеинемический отек; восстановление объема циркулирующей крови).
 
 Распределение катионов и анионов в отдельных жидкостных пространствах
 
Как можно видеть из рис. 6, концентрация электролитов в отдельных жидкостных пространствах тела неодинакова. Плазма и межтканевая жидкость существенно отличаются только по содержанию в них белков: межтканевая жидкость содержит белка приблизительно 0,4 г/дл (Geigy), лимфа — 3,9 г/дл (Groh и соавт.), однако плазма — 6,6—8,0 г/дл(Geigy). Небольшие различия в ионном составе плазмы и межтканевой жидкости обусловлены Gibbs-Donnan-разделе-нием.
 
 
Рис. 6. Распределение катионов и анионов на отдельные компоненты в мэкв/л плазмы или интерстициальной жидкости и в мэкв/кг воды для внутриклеточной жидкости.
Представлено в форме так называемой монограммы левая половина каждого столбика — катионы, правая—анионы (Geigy).
 
 
Весьма различна концентрация электролитов во внутри- и внеклеточном жидкостных пространствах: во внеклеточном содержатся главным образом натрий, хлор и гидрокарбонат, во внутриклеточном — калий, магний и фосфат, а также определяется высокая концентрация сульфата и белков.
Различия в разделении ионов между клетками и внеклеточным пространством существуют не только у человека, на и у всех животных и растений (Rapqport).
Эти различия в концентрации поддзрживаются вопреки тенденции к выравниванию вследствие диффузии через мембрану. Разность концентраций образует биоэлектрический потенциал, необходимый для возбудимости нервов и мышц. Сохранение (различий в концентрациях калия и натрия между клетками и внеклеточным пространством является активным запасом клетки, связанным с энергией обмена веществ, Он, вероятнее всего, расходуется на активные транспортные механизмы, удаление натрия из клетки («натриевый насос»), а также накопление калия («калиевый насос»).
Категория: 

Комментарии

Аватар пользователя Выпускник мед универа

Полезная статья, публикуйте побольше такого.

Карпе диэм!!!

Страницы