Мусил Я., Новикова О., Кунц К. Современная биохимия в схемах

Подождите немного. Документ загружается.

ФЕРМЕНТАТИВНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ

ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПОНЕНТОВ

СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ

Деградация макромолекул представляется ме-

нее сложным процессом при его формальном опи-

сании. Для ее протекания нет необходимости

в образовании сложных структур с точно ориенти-

рованным в пространстве катализатором. Как

и другие типы деградации, этот процесс не требует

энергии - напротив, энергия выделяется. В основе

механизма лежит постепенное гидролитическое

расщепление гликозидных связей между отдельны-

ми структурными элементами. В соответствии

с природой разрываемых связей участвующие

в этом ферменты должны обладать высокой суб-

стратной специфичностью. Так, ксилозидаза и ман-

нозидаза абсолютно специфичны к определенной

конфигурации (поэтому точнее их называют β-кси-

лозидазой и α-маннозидазой). Ферменты класса ги-

дролаз находятся в лизосомах, и большинство из

них имеет оптимум действия в кислой области рН.

Во время катаболизма они действуют чрезвычайно

согласованно, вследствии чего отдельные сахара са-

харидной части молекул гликопротеина отщепляют-

ся один за другим в той же последовательности, в

которой они соединялись при синтезе. На схеме

расщепления гипотетического протеогликана (гли-

копротеина) указаны места действия отдельных фер-

ментов: 1 - нейраминидаза, 2 - β-D-галактозидаза,

3 - N-ацетил-β-D-глюкозаминидаза, 4 - α-D-маннози-

даза, 5 - 4'-L-аспартилглюкозамин-амидогидролаза,

6 - N-ацетил-α-D-галактозаминидаза, 7 - β-D-ксило-

зидаза, 8 - β-D-гликозидаза, 9 - α-L-фукозидаза, 10 -

α-D-галактозидаза, 11 - катепсины А, В, С, D,

12 - коллагеназа, 13 - ариламидаза, 14 - карбокси-

пептидаза (ферменты 11-14 расположены в лизосо-

мах). Отсутствие какого-либо из ферментов может

приводить к возникновению наследственных дефек-

тов метаболизма. При этом в ткани накапливается

неразрушенный протеогликан, а с мочой выде-

ляются значительные количества метаболитов.

171

172

КОСТНЫЙ МАТЕРИАЛ

По составу и структуре материал кости напо-

минает гидроксилапатит Са

(РО

)

(ОН)

. В части

кристаллов две гидроксильные группы замещены

на карбонатные (карбонатапатит), а в дентине на

фтор (фторапатит).

Кристаллы гидроксилапатита в кости связаны

с поверхностью коллагеновых нитей, но только

в определенных центрах. In vivo гидроксилапатит

синтезируется в две стадии. На первой образуется

аморфный осадок фосфата кальция, а на второй

происходит кристаллизация. Замещение Са

на

другие ионы из окружающей среды (Sr

, Ва

, Y

) обычно протекает на первой стадии.

После кристаллизации замешение Са

в кристал-

лической решетке практически не происходит.

УСЛОВИЯ МИНЕРАЛИЗАЦИИ

Фосфат кальция осаждается из раствора в нера-

створимой форме, как только превышается про-

изведение растворимости (ПР), равное 2,7•10

-7

(при ионной силе 0,16).

Осаждение не происходит в сыворотке крови

(концентрация

Са

1,46±0,05

мкМ,

фосфата

2,33±0,05 мкМ, а ПР всего 2,25•10

-7

) и

в хряще (ПР = 1,77•10

-7

). Образованию нера-

створимой формы фосфата благоприятствует высо-

кая концентрация Са

. Физиологически это, по-

видимому, достигается быстрым высвобождением

Са

из матрикса окостеневающей ткани, который

может связать кальция в 100 раз больше, чем со-

держится в сыворотке крови. К кальций-связываю-

щим белкам принадлежит протеогликаны, сиало-

гликопротеины и остеокальцин, содержащий

в своей молекуле (мол. масса 6500) четыре остатка

γ-карбоксиглутаминовой кислоты. γ-Карбоксиглу-

таминовая кислота образуется карбоксилирова-

нием глутаминовой кислоты в присутствии витами-

на К. При патологии минерализация может

происходить в любой ткани при повышении в ней

концентрации ионов кальция.

XVII

Вода и ионы

Вода в качестве растворителя органических и минеральных веществ является главным компонентом чело-

веческого тела и составляет 60% по массе в зрелом и 67-70% в раннем возрасте.

Важная роль воды в биологических системах обусловлена способностью ее молекул образовывать множе-

ственные водородные связи. Они и объясняют особые физические и химические свойства воды (точки кипения

и замерзания, высокая диэлектрическая проницаемость, высокая критическая температура, универсальность

как растворителя, способность образовывать Н

и ОН

и участвовать в качестве структурного элемента

макромолекул).

В живых системах вода служит основным компонентом внутренней среды, принимает участие в процессах

транспорта и образования структур и выполняет функцию изолятора.

Лишь небольшая часть воды, имеющейся в теле, находится в истинно мобильном состоянии, характерном

для неживой природы. Основная часть воды является компонентом структур, причем не только клеточных, но

и внеклеточных. Одна из основных ролей среди них принадлежит соединительным тканям, особенно их гли-

копротеиновому компоненту (протеогликанам, кислым мукополисахаридам). Они представляют собой макро-

молекулярные полиионы, образующие сетчатую структуру. Отрицательные заряды этих макромолекул ней-

трализованы ионами Na

и окружены гидратной оболочкой. В результате всех взаимодействий образуются

гелеобразные или сильно гидратированные структуры, в которых вода и ионы быстро обмениваются и уста-

навливается стационарное состояние, характерное для живых систем. Подобным образом вода связана и

в структуре клеток.

При расчетах полагают, что вода распределена в организме между двумя пространствами, называемыми

внутриклеточным и внеклеточным. Внеклеточное пространство включает также плазму крови и интерсти-

циальную жидкость, которая делится на подвижную (свободную) и связанную со структурой соединительной

ткани.

Общее содержание воды в теле взрослого человека массой 70 кг составляет 42 л, из которых на внутри-

клеточное пространство приходится 28,0 л (40%), а на внеклеточное 14,0 л (20%; из них 3,5 л, т.е. 5%, пред-

ставляет вклад плазмы).

Отдельные пространства разделены мембранами, свойства которых определяют транспорт воды и раство-

ренных в ней веществ и являются причиной неравномерного распределения растворенных веществ, т. е. обра-

зования градиента концентрации. Состав внутренней среды (интерстициального пространства и плазмы кро-

ви) поддерживается на постоянном уровне с помощью ряда динамических компенсационных процессов. По

составу электролитов она сильно отличается от внутриклеточной жидкости. Основным катионом внутри

клетки является К

(около 160 мМ). Затем следуют ионы Mg

(около 13 мМ) и Na

(около 10 мМ).

Анионы внутриклеточной жидкости представлены белками (20% от массы клетки, т. е. около 8 мМ), фосфата-

ми (50 мМ), сульфатом (10 мМ) и бикарбонатом (около 11 мМ).

Основным катионом внеклеточной жидкости является Na

(142 мМ в плазме и 144 мМ в интерстици-

альной жидкости). Концентрация К

- 4 мМ, Са

- 2,5 мМ в плазме и 1 мМ в интерстициальной жидкости,

— 1,5 мМ, но может быть и 1 мМ. Основной анион - Сl

(103 мМ в плазме и 114 мМ в интерстициаль-

ной жидкости). Еще меньшая концентрация приходится на долю НСО

(27 мМ) и фосфатов.

Что касается содержания воды и ионов, то между плазмой и остальной внеклеточной жидкостью быстро

устанавливается равновесие. При этом, конечно, соблюдается условие электронейтральности раствора, т. е. ра-

венство количества положительных и отрицательных зарядов. Общая осмоляльная концентрация внеклеточ-

ной жидкости около 0,3 осмоль/л; рН находится в диапазоне 7,35-7,45. Постоянство состава внутренней

среды обеспечивается регуляторным механизмом легких и почек. Почки участвуют в поддержании рН среды,

осуществляя следующие процессы:

обмен Na

на Н

обмен НРО

на Н

РО

присоединение Н

к NH

с образованием NH

. Почки принимают участие в сохранении осмотического

давления и ионного состава посредством дифференцированного образования мочи. Они же производят выде-

ление отходов метаболизма (мочевины, креатинина и др.) и чужеродных веществ.

173

Катионы

Са

Анноны

Сl

НСО

НРО

Органические

анноны

Белки

Внутриклеточная

жидкость

мМ

160

мэкв/л

160

198

100

198

Плазма

мМ

142

2,5

1,5

103

279

0,5

Интерстициальная

жидкость

мэкв/л

142

154

103

154

мМ

144

114

0,5

(0,1)

мэкв/л

144

152

114

152

174

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДЫ В ОРГАНИЗМЕ

Вода распределена в организме между двумя

основными пространствами: внутриклеточным

(внутриклеточная жидкость) и внеклеточным (вне-

клеточная жидкость - интерстициальная жидкость,

плазма, лимфа). Вода свободно диффундирует ме-

жду этими пространствами, тогда как движение

растворенных в ней веществ строго регулируется.

Распределение воды между отсеками зависит от

общего количества растворенных веществ, так как

вода движется в направлений осмотического гра-

диента.

ИОННЫЙ СОСТАВ ЖИДКОСТЕЙ ТЕЛА

Постоянство состава и отношения концентра-

ций ионов в отдельных отсеках является одним из

основных условий для постоянного протекания хи-

мических реакций.

Это служит причиной очень точного регулиро-

вания состава. В каждом пространстве поддержи-

ваются постоянные значения осмотического давле-

ния, рН (активности ионов Н

) и отношения

концентраций отдельных ионов.

Электронейтральность среды обеспечивается ра-

венством суммарных количеств анионов и катио-

нов, выраженных в мэкв/л.

Термодинамические условия равновесия Доннана:

1. На мембране образуется равновесный электрический потенциал

(1)

Это уравнение можно упростить

]

out

]

out

= [B

]

(2)

[В

]

out

= [А

]

out

(3)

]

= [A

]

+ [Prot

]

(4)

Следовательно,

[А

]

([A

]

+ [Prot

]) = [А-]

out

(5)

]

([B

]

+ [Prot

]) = [B

]

out

(6)

Из уравнений (5) и (6) следует, что для диффундирующих

анионов и катионов

[А

]

< [А

]

out

(7)

]

> [B

]

out

(8)

Пример:

Исходное состояние

15 Na

15 Сl

10 Prot

5 Сl

15 Na

Конечное состояние

12 Na

12 Cl

10 Prot

8 Сl

18 Na

Полупроницаемая мембрана разделяет два пространства одина-

кового и постоянного объема. После установления равновесия

Доннана диффундирующие ионы распределены неравномерно. При

этом выполняются оба термодинамических условия равновесия.

РАВНОВЕСИЕ ДОННАНА

Оно описывает два раствора электролитов, ко-

торые разделены мембраной, проницаемой только

для низкомолекулярных веществ, но не для белков.

По условию электронейтральности обоих отсеков

заряд не диффундирующих частиц должен быть

компенсирован.

Белки плазмы при рН 7,4 имеют в основном от-

рицательный заряд. Присутствие этих не спо-

собных к диффузии анионов в крови вызывает по-

явление разности концентраций электролитов

в плазме и интерстициальной жидкости, в которой

белков нет. Для установления равновесия необхо-

димо выполнение двух термодинамических усло-

вий.

1. При равновесии произведения концентраций

диффундирующих анионов и катионов в обоих от-

секах должны быть равны.

2. Раствор по обе стороны мембраны должен

быть электронейтральным [уравнения (3) и (4)]. От-

рицательный заряд белков компенсирован боль-

шей концентрацией катионов и меньшей анионов

с этой стороны мембраны [уравнения (5) и (6)].

Установление доннановского равновесия приво-

дит к тому, что в той части раствора, которая со-

держит белки, повышается концентрация осмотиче-

ских частиц по сравнению с другой частью. Если

объемы отсеков могут изменяться, то вода будет

переходить в зону с большим осмотическим давле-

нием (т.е. в направлении, противоположном осмо-

тическому градиенту). Таким образом, простран-

ство, содержащее белки, увеличивается за счет

другого. Так называемое онкотическое давление

плазмы крови вызывается не только присутствием

белков, но и преобладанием диффундирующих ио-

нов в результате установления равновесия Донна-

на.

Пояснения к схеме

in - раствор, содержащий белки, внутри капилля-

ра, out - раствор снаружи капилляра, В

- катион,

- анион, Prot

- белки.

175

176

КЛЕТКА КАК ОСМОМЕТР

При наличии в растворе вещества, которое не

проникает в клетку (например, сахарозы), вода диф-

фундирует из области, где ее термодинамическая

активность выше, в область, где она ниже. Осмоти-

ческая активность клетки определяется суммой ос-

молярных активностей проникающих и непрони-

кающих ионов и молекул (см. разд. «Равновесие

Доннана»). Если клетку поместить в раствор с кон-

центрацией растворенных веществ меньшей, чем

осмолярная активность внутри клетки (гипотониче-

ская среда), вода будет поступать в клетку до тех

пор, пока не установится равенство осмотических

активностей раствора снаружи и внутри. При этом

объем клетки увеличивается. Если это увеличение

происходит выше предела, определяемого проч-

ностью (эластичностью) плазматической мембра-

ны, то она разрывается.

Если клетку поместить в раствор с концентра-

цией растворенных веществ большей, чем осмоляр-

ная концентрация внутри клетки (гипертоническая

среда), то вода будет выходить из клетки до тех

пор, пока не сравняются осмотические активности

снаружи и внутри. При этом объем клетки умень-

шается. Если клетка находится в изотонической

среде, то вода свободно проходит (диффундирует)

через мембрану в обоих направлениях.

ДВИЖЕНИЕ ВОДЫ МЕЖДУ ВНУТРИ-

И ВНЕКЛЕТОЧНЫМ ПРОСТРАНСТВАМИ

Поступление небольшого количества воды из-

вне во внеклеточное пространство приводит

к уменьшению осмотической активности внекле-

точной жидкости (1), что вызывает перенос воды во

внутриклеточное пространство (2). При отборе во-

ды из внеклеточного пространства его осмотиче-

ская активность увеличивается (3), что вызывает

перенос воды в него из внутриклеточного про-

странства (4) до установления равенства осмотиче-

ских давлений. Поступление во внеклеточное про-

странство небольшого количества электролитов

повышает в нем осмотическое давление (5), что вы-

зывает перенос небольшого количества воды из

внутри- во внеклеточное пространство (6). Напро-

тив, отбор небольших количеств электролитов из

внеклеточного пространства приводит к переносу

воды из него внутрь клетки (7) и (8).

Перемещение воды сопровождается изменением

объемов внутри- и внеклеточного пространств,

так что исходное осмотическое состояние восстана-

вливается.

Поступление

питье

пища

метаболическая вода

Выход

моча

выдыхаемый воздух

пот

фекалии

Кругооборот в пищева-

рительном тракте

слюна

желудочный сок

панкреатический сок

желчь

кишечный секрет

Вода

мл/сут

1300

850

350

2500

1500

400

500

100

2500

500-1500

2000-3000

300-1500

250-1100

~300

мэкв./сут

150

80-100

1,5

600

мэкв./сут

100

30-100

Вещество

Вода

Мочевина

Глюкоза

Инсулин

Яичный альбумин

Гемоглобин

Сывороточный

альбумин

Молекулярная

масса

180

5500

43500

68000

69000

Размер молеку-

лы, нм

0,06

0,12

0,20

1,1

3,13

3,91

3,94

Проникающая

способность, %

100

СУТОЧНЫЙ КРУГООБОРОТ ВОДЫ

И ЭЛЕКТРОЛИТОВ В ТЕЛЕ ЧЕЛОВЕКА

Содержание воды в организме определяется

равновесием между ее поступлением и выходом.

Объем внеклеточного пространства и содержание

в нем электролитов зависят от поступления жидко-

стей, потерь за счет испарения (через кожу и при

дыхании) и почечной регуляции. Основная часть не-

обходимой воды поступает с питьем и пищей. Во-

да, получающаяся в метаболических процессах

окисления сахаров, жиров и белков, составляет

лишь небольшую часть. Так, при окислении 1 г

глюкозы и 1 г жира образуется 0,6 и 1 г Н

О со-

ответственно, а при превращении 1 г белка в моче-

вину 0,4 г воды. Основная часть воды выделяется

в виде мочи. Для экскреции продуктов превраще-

ния сахаров, жиров и белков необходим опреде-

ленный объем воды. Так, например, при разложе-

нии белков объем экскретируемой воды является

лимитирующим фактором. Кроме мочи существен-

но выделение воды с потом и фекалиями.

Выделяемая организмом вода, за исключением

той, которая теряется в виде паров при выдыхании,

уносит с собой ионы натрия и калия.

ФУНКЦИЯ ПОЧКИ

(ГЛОМЕРУЛЯРНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ)

Почки участвуют в стабилизации внутренней

среды путем сохранения постоянного объема, ос-

моляльности, рН и концентрации солей во внекле-

точной жидкости. Это достигается фильтрацией

плазмы (внеклеточной жидкости) в почечных клу-

бочках (glomerulus), реабсорбцией нужных веществ

в канальцах и выделением некоторых веществ

в мочу. Плазма фильтруется гломерулярной мем-

браной, состоящей из трех слоев: эндотелия капил-

ляров, базальной мембраны и слоя эпителиальных

клеток на внутренней стенке клубочка. Эндотелий

образует большое количество пор диаметром

50-100 нм, занимающих около 30% всей поверхно-

сти. Собственно фильтрирующим слоем является ба-

зальная мембрана толщиной около 300 нм. Она

образована ворсистой структурой тонких (около

2-5 нм) коллагеновых фибрил в виде молекулярно-

го сита. Вещества с молекулярной массой до 10000

проходят через это сито свободно, а с молекуляр-

ной массой более 50000 - только в ничтожных коли-

чествах. На основании этих данных максимальный

размер пор базальной мембраны оценивается

в 4 нм. В таблице приведена проницаемость мем-

браны для различных веществ по сравнению

с креатином, который проходит без ограничений

(проницаемость для него принята за 100%). Этот

процесс называют ультрафильтрацией.

При фильтрации через мембрану энергия не

расходуется, поток жидкости обеспечивается ее

гидростатическим давлением, создаваемым стенка-

ми капилляров. Это давление понижается онкоти-

ческим давлением плазматических белков.

Объем суточного почечного фильтрата состав-

ляет 180 л (первичная моча), Это соответствует

1000 г NaCl, 500 г NaHCO

, 250 г глюкозы, 100 г

свободных аминокислот и различным количествам

других соединений. Более 99% фильтрата затем

реабсорбируются в системе канальцев, так что

суточное количество выделяемой мочи составляет

1000-1500

мл.

177

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАБОТЫ

ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ НЕФРОНА

В отдельных частях нефрона находятся клетки

разного типа, которые различаются по свойствам

и функции. Они содержат разнообразные рецеп-

торы для транспорта веществ из первичной мочи

в кровь.

Клубочек. При ультрафильтрации плазмы крови

образуется первичная моча, состав которой со-

ответствует составу небелковой части плазмы.

Проксимальный каналец (А). Количество реаб-

сорбированного натрия прямо пропорционально

количеству реабсорбированной воды, так что мо-

ляльная концентрация Na

не изменяется. Реаб-

сорбция других растворенных соединений также

пропорциональна реабсорбции воды, но коэффи-

циент пропорциональности может быть больше

(глюкоза) или меньше (мочевина). В реабсорбции

участвует активный транспорт. Для воды этот

процесс определяется пассивным транспортом, так

что осмотическое равновесие не нарушается. Мочеви-

на реабсорбируется пассивным транспортом, при-

чем так быстро, что в любом месте проксимальный

каналец находится в равновесии с окружающим про-

странством. Глюкоза транспортируется активно

против градиента концентрации особым переносчи-

ком, локализованным в мембране клеток канальца.

Вместе с глюкозой транспортируется Na

. Этот

переносчик имеет определенную пропускную спо-

собность, и при ее превышении часть глюкозы эк-

скретируется с мочой. Реабсорбция аминокислот

происходит активно с участием переносчиков, спе-

цифичных по отношению к основным, кислым

и нейтральным аминокислотам. Этот процесс так-

же происходит совместно с транспортом Na

Петля Генле. Механизмы процессов в петле

определяются ее особым строением. Нисходящая

ветвь петли (Б) состоит из тонкого участка, а во-

сходяшая - как из тонкого (В), так и толстого (Г).

Клетки в различных частях петли различаются по

своим свойствам, главным образом проницаемости

по отношению к воде и способу переноса Na

В тонкой и толстой частях восходящей части петли

этот ион активно транспортируется из канальца на-

ружу, а в нисходящей ветви - пассивно по градиен-

ту концентрации (так же, как и мочевина). Вода

переносится из канальца пассивно в нисходящей

части петли. Система противоточного умножения

вызывает в этой части нефрона изменение осмо-

ляльности жидкости канальца таким образом, что

градиент концентрации увеличивается в направле-

нии к полюсу петли.

Мочевина поступает в результате пассивного

транспорта из восходящей ветви петли и собира-

тельного протока в мозговой интерстиций. Эти

процессы образуют на уровне кортикомедулярного

соединения небольшой поперечный градиент кон-

центрации между нисходящей и восходящей ветвя-

ми петли, который увеличивается по направлению

к полюсу петли. В результате этого в нижней части

петли находится гипертоническая моча.

Дисталъный каналец (Д) и собирательная труб-

ка (Е): вода реабсорбируется в зависимости от ан-

тидиуретического гормона. Na

активно транспор-

тируется в интерстиций, за исключением капиляр-

ной части собирательной трубки, которая прони-

цаема только для воды, но не для растворенных

веществ.

МЕХАНИЗМЫ РЕАБСОРБЦИИ ВОДЫ

И Na

В КЛЕТКАХ

ПРОКСИМАЛЬНЫХ КАНАЛЬЦЕВ

Выделение Na

с мочой строго регулируется.

В нормальных условиях около 99% Na

первичной

мочи реабсорбируются, причем примерно 2/3 всего

количества в проксимальных канальцах. Этот про-

цесс представляет собой изоосмотический, но ак-

тивный транспорт. Он требует затраты большого

количества энергии, источником которой в клетках

почки служит катаболизм жирных кислот, α-кето-

глутарата и лактата.

Клетки проксимального канальца (2) отделены

мембраной как от полости канальцев, так и от ка-

пилляра и соединены между собой контактными

участками (5). Базальная мембрана (3) отделяет

клетки канальца от расположенного снаружи ка-

пилляра (4). Ионы Na

диффундируют (пассивно)

по направлению электрохимического градиента из

полости (1) в клетку, а затем активно транспорти-

руются (θ

—>

) в межклеточное пространство (интер-

стиций). В результате этого в нем происходит ло-

кальное возрастание осмотического давления. По

этой причине вода пассивно (—>) следует за ионами

из полости в межклеточное пространство,

а затем транспортируется в капилляр. Транспорт

ионов и воды из интерстициального пространства

в капилляр происходит под действием гидростати-

ческого и осмотического давлений, действующих

на базальную мембрану капилляра, которая сво-

бодно пропускает эти вещества. Транспорт катио-

нов сопровождается пассивным транспортом Сl

НСО

по направлению градиента для сохранения

электронейтральности среды.

РЕАБСОРБЦИЯ БИКАРБОНАТА

И ТРАНСПОРТ Н

В КЛЕТКАХ

ПРОКСИМАЛЬНОГО КАНАЛЬЦА

Бикарбонат реабсорбируется кровью из жидко-

сти (1) канальца. Мембрана клеток проксимально-

го канальца (2) свободно пропускает СО

, и вели-

чины давления СО

для жидкости канальца

и плазмы примерно одинаковы. По этой причине

механизм реабсорбции НСО

основан на активном

транспорте Н

через мембрану клетки канальца.

Внутри канальца Н

реагирует с НСО

с образо-

ванием недиссоциированной угольной кислоты

. Под действием карбоангидразы, локализо-

ванной в щеточной каемке клетки канальца, эта

кислота расщепляется на СО

и Н

О. СО

диффун-

дирует в клетку, где с помощью того же фермента

из него опять образуется Н

СО

. Ион НСО

, по-

лучающийся при диссоциации, диффундирует

в кровь. По условию электронейтральности выход

каждого иона Н

из клетки сопровождается вхо-

дом одного иона Na

179

180

МЕХАНИЗМ ОБМЕНА

В КЛЕТКАХ ДИСТАЛЬНОГО КАНАЛЬЦА

Следствием транспорта Н

и Na

в клетках

дистального канальца является превращение

HPO

в Н

РО

, приводящее к увеличению кис-

лотности мочи. Перенос Н

из клетки и перенос

в клетку не являются единым процессом (об-

меном). Фактически происходят два независимых

процесса, и наблюдаемый обмен является их сум-

мой.

Фосфат реабсорбируется из первичной мочи

в результате активного транспорта. Почка регули-

рует уровень фосфата в плазме, и секреция фосфата

зависит от его концентрации в ней.

Аммиак, который образуется в клетках почки из

глутамина под действием глутаминазы, диффунди-

рует внутрь канальца, где он взаимодействует с

, давая NH

. Равновесие этой реакции смещено

вправо. NH

не проникает через мембрану и выде-

ляется с мочой. Этот механизм используется для

фиксации Н

, если для этой цели не хватает НСО

Поскольку глутаминаза является индуцируемым

внутриклеточным ферментом, этот процесс на-

чинается с некоторым запозданием.

Механизм образования ионов аммония позво-

ляет почке выделять анионы нелетучих кислот

и реабсорбировать HCO

для забуферивания вну-

тренней среды. Анионы сильных кислот образуют

аммониевые соли и выводятся с мочой.

Основная часть К

реабсорбируется в прокси-

мальном канальце в результате активного транс-

порта. Реабсорбция зависит от количества К

, по-

ступающего с пищей. В дистальном канальце К

пассивно переносится по электрохимическому гра-

диенту, образующемуся при активном транспорте

. Всякое воздействие, приводящее к увеличе-

нию градиента, приводит к увеличению выделения

. Ионы калия и водорода могут взаимозаме-

няться при секреции в жидкость дистального

канальца. При низкой концентрации К

во вну-

триклеточной жидкости секретируются ионы Н

и наоборот.