ÜNİTE 11 Su ve Minaral Metabolizması Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra, Vücudumuzdaki su gereksinimini bilecek, Vücut sıvılarının içeriğini bilecek, Organizma fonksiyonları yerine getirmede önemli olan mineralleri sayabilecek Bu minerallerin fonksiyonlarını açıklayabileceksiniz. İçindekiler Giriş Su Gereksinimi Vücut Suyunun Dağılımı Vücut Sıvılarının İçeriği Minaral Metabolizması Özet Değerlendirme Soruları Yararlanılacak Kaynaklar Öneriler Bu konuyu çalışmadan önce hormonlar ve vitaminler ünitesini gözden geçiriniz.
1. GİRİŞ Doğada çok yaygın bulunan ve bir hidrojen-oksijen bileşiği olan su (H 2 O), bitkisel ve hayvansal doku ve organların en büyük kısmını teşkil eder. Susuz yaşam mümkün değildir. Su organizmada inorganik ve organik maddeleri çözen ve bu maddeleri hücreden hücreye taşıyan bir ortam olarak ödev gördüğü gibi, bütün metabolizma reaksiyonları sulu ortamlarda meydana gelir ve bu reaksiyonların sonunda teşekkül eden artık ürünler de yine su yardımıyla dışarı atılırlar. Kan plazması, serebrospinal sıvı, safra, mide, bağırsak salgıları, idrar, süt, ter, gözyaşı, tükrük gibi vücut sıvılarının oluşması için suya gereksinim vardır. Yetişkin bir insanın vücut ağırlığının %60 kadarı sudan oluşmaktadır. Yeni doğan çocuklarda bu oran %75'e kadar çıkabilir. Vücut suyunun %55-60 kadarı hücreler içerisinde, %40-45 kadarı da hücreler dışında yer alır. Bu iki sıvı şekline "intersellüer sıvı" ve "ekstrasellüler sıvı" denilmektedir. Organizma için gerekli suyun başlıca kaynağını, içme suyu, içecekler, bazı besinlerle alınan su ve metabolizmadaki reaksiyonlar sonucu oluşan su meydana getirir. 2. SU GEREKSİNİMİ Yetişkin bir insanın günlük su gereksinimi ortalama olarak 1500 ml kadardır. Çevre koşullarına göre bu miktar 900-2500 ml. arasında değişir. Yukarıda açıklandığı gibi bu suyun büyük bir kısmı içme suyu ve besin maddeleri ile dışarıdan alınır. 300 ml. kadar su da yağ, protein ve karbonhidratları kapsayan besinlerin metabolizmaları sonucu vücut içerisinde yapılan ve endojen su da denilen metabolik sudur. 2.1. Su Kaybı Su dengesini sağlayabilmek, metabolizma artıklarını vücuttan atabilmek ve gerektiğinde vücut ısısını sabit tutabilmek amacıyla vücuttan dışarı su atılır. Normal ısıda insan vücudundan atılan suyun büyük bir kısmı idrar şeklinde olup yetişkin bir kimse günde 1000-1200 ml kadar idrar çıkarır. Gaita içinden atılan su miktarı da 100-200 ml. kadardır. Ortalama 100-200 ml. kadar su da ter yolu ile kaybedilir. Solunum yoluyla kaybedilen su 350 ml. yi bulur. Bu değerler çevre koşullarına ve alınan besinlere göre değişiklikler gösterebilir. - 120 -
2.2. Vücut Suyunun Dağılımı Ağırlığı 70 kg olan bir erişkinin vücudunda 40 litre kadar su vardır. Bu suyun %62'si intrasellüler sıvı %38'i ekstrasellüler sıvıyı meydana getirir. Yani intrasellüler sıvıda 25 litre,e kstrasellüler sıvıda 15 lt. kadardır. Ekstrasellüler sıvı başlıca, interstisiyel sıvı (hücreler arası sıvısı), plazma, serebrospinal sıvı, göz içi sıvısı, sindirim kanalından salınan sıvı, periton içi, plevra zarları arası, perikard zarları arası, sinovyol boşluklar gibi özel boşlukları dolduran sıvılardan oluşur. Kartilaj ve kemiklerde bünyelerinde su içerirler. Kan plazması ve interstisyel sıvı dışında kalan, sindirim kanalı, safra, pankreas salgesi, tükrük ve göz boşluğunu dolduran, içlerinden salgılanan sıvılar ve benzeri sıvılara"transsellüler sıvı" adı verilir. Kan plazması 3 litre kadar sıvıyı içerir,alyuvarlar ve diğer kan hücreleri de 2 litrelik bir hacim oluştururlar. İnterstisiyel sıvı miktarı 12 litre kadardır. Hem hücre dışı sıvının kompartmanları arasında hel de hücre içi sıvısı ile hücre dışı sıvısı arasında bir dengelenme sözkonusudur. Organizma, suyun dengelenmesinde başlıca iki mekanizmadan yararlanır. Susama ve idrar çıkarma. Bunun yanında çevre koşullarına bağlı olarak terleme yolu ile de su dengesi düzenlenebilir.? Vücut suyunun dağılımını anlatınız? 3. VÜCUT SIVILARININ İÇERİĞİ Vücut sıvılarında organik ve inorganik diye ayırabileceğimiz iki grup maddeleri içerir. Elektrolitler dışında kalan büyük bir bölümü kan proteinleri olmak üzere, fosfolipitler, kolesterol, nötral yağlar, glukoz, üre, asit, laktik asit, kreatinin, bilirubin, sofra tuzları, vitaminler gibi organik yapıda bileşikler vardır. İnorganik maddelere gelince bunlar başlıca Na +, K +, Mg ++, Ca ++, gibi katyonlar ile Cl -, SO 4-, HPO -- 4, HCO - 3 gibi anyonları kapsar. Organik ve inorganik maddelerin dağılımı birbirinden farklıdır. Hücre dışı sıvılar ister kan plazması, ister interstisiyel sıvı olsun, elektrolit olarak başlıca Na +, Cl - katyon ve anyonların ile önemli miktarlarda HCO - 3, daha az olarak da Ca ++, K +, M ++ iyonlarını kapsarlar. Oysa hücre içi sıvısında başlıca elektrolit olarak, K + ve HPO -- 4, oldukça fazla miktarda Mg ++ buna karşın çok az sodyum, klor ve bikarbonat vardır. Hücre içi sıvısında bulunan protein miktarı, kan plazmasından daha fazladır. Vücut sıvılarında bulunan Na +, K +, Cl -, HCO - 3, HPO -- 4 gibi iyonların miktarı milliekivalan cinsinden ifade edilir. - 121 -
? Vücut sıvıları hangi maddeleri içerirler? 4. MİNERAL METABOLİZMASI Organizmanın fonksiyonlarını sağlıklı bir şekilre yerine getirebilmesi daha doğrusu yaşamını sürdürebilmesi için, su ve diğer besin maddeleri yanında minerallere de gereksinim vardır. Genel olarak mineraller besin maddeleri içerisinde kolaylıkla sağlandığından yokluk halleri ile pek karşılaşılmamaktadır. Bu minarallerin başlıcaları sodyum, potasyum, klor, kalsiyum, magnezyum, fosfor, kükürt, demir, mangan, bakır, iyot, kobalt, çinko, flor, kadmiyum, krom gibi anyon veya katyonlardır. 4.1. Katyonlar 4.1.1. Sodyum (Na+) Besinlerle organizmaya büyük miktarda giren bu iyon vücut sıvılarında yüksek oranda bulunur. Sodyum tuzları suda çok çözündüklerinden akan sularla denize dökülürler, bundan dolayı topraklarda az, deniz suyunda ise fazla miktarda bulunurlar. Sodyum tuzlarının toprakta az bulunması nedeniyle bitkilere geçen sodyum tuzları da azdır. Bunun sonucu olarak besinlerle vücuda giren sodyum ihtiyacı karşılamadığından yemeklere NaCl ilave edilir. Günlük NaCl ihtiyacı 3 g. kadardır. Gerçekte metabolizma için gerekli olan sodyum miktarı birkaç yüz miligram kadardır. Plazmada %320 mg. veya 140 meq, eritrositlerde %20 mg kadar sodyum iyonu vardır. Sodyumun görevleri: Vücut sıvılarında bulanan sodyumun en önemli görevi osmotik basıncın sağlanmasıdır. Kanın ve interstisiyel sıvının normal osmotik basıncının korunmasında Na konsantrasyonunun önemi büyüktür. Kanda Na düzeyinin normalin üstüne çıkmasına "Hipernatremi" altına düşmesine ise "Hiponatremi" denilir. Sodyum metabolizmasını böbreküstü bezinin korteks hormonları (mineral kortikoidler) düzenler. Fazla sodyum klorür alınmasıveya böbreklerde fitrasyon ve reabsorbsiyona etki eden çeşitli nedenlerden dolayı kanda sodyum düzeyinin yükselmesi hipertansiyona neden olabilir. - 122 -
4.1.2. Potasyum (K + ) Bitkilerde yeteri kadar potasyum bulunduğu için ayrıca yemeklere eklenmesi gerekmez. Besinlerle alınan potasyum miktarı 2-4 g. arasında değişir. Potasyum özellikle, dana eti, sığır eti, tavuk eti, karaciğer, sebzelerden patates, kabak, lahana, meyvelerden mandalina, portakal, kayısı, muzda bulunur. 70 kg. ağırlığında bir kimsenin vücudunda total olarak 4000 meq. Potasyum bulunur. Bunun %2 kadarı ekstra sellüler sıvıda yer alır. Hücre içinde bulunan potasyum miktarı 115 meq. kan plazmasında bulunan miktarı ise 4,5-5 meq.'dir. Potasyumun görevleri: Kanda potasyum düzeyinin yükselmesine "Hiperkalemi" düşmesine ise "Hipokalemi" denilir. Potasyum iyonları kas-sinir sistemini uyarır. bundan dolayı potasyum tuzları kana şırınga edilirse aşırı kasılmalar görülür (tetani). Diğer taraftan fazla miktarda verilen potasyum tuzlarının idrar arttırıcı etkisi de vardır. Kanda potasyum iyonu miktarı azalırsa çizgili kaslarda felçler ve kalp kaslarında bozukluklar meydana gelir. Potasyum metabolizmasını böbrek üstü bezi korteks hormonları (mineral kortikoidler) düzenler.? Na + ve K + 'un görevlerini açıklayıp, plazmadaki normal değerlerini söyleyiniz? 4.1.3. Kalsiyum (Ca ++ ) Kalsiyum, insan organizmasında yoğun bir şekilde bulunan katyondur. Vücutta bulunan kalsiyumun büyük bir kısmı kemik dokusunda fosfatla birlikte bulunur. Kalsiyumun plazmadaki düzeyi % 9-11 mg. kadardır. Sütte ve bitkisel besinlerde bol miktarda bulunur. Normal bir diyetle beslenen bir kişi 800 mg. kadar kalsiyum alır. bunun 700 mg. kadarı galita ile vücut dışına atılır. Kalsuyum ince bağırsaklardan emilerek kana karışır sonra kemiklerde depolanır. İdrarla atılan kalsiyum çok azdır. Kalsiyumun görevleri: Plazmadaki kalsiyum düzeyinin normalin altına düşmesine hipokalsemi, üzerine çıkmasına ise hiperkalsemi denir. Kalsiyum iyonu, hücre duvarının geçirgenliğini azaltır, kas kasılması ve kan pıhtılaşması için gereklidir. Bazı enzimlerin aktivatörü ödevini görür. Kas-sinir sisteminin uyarılma yeteneğini de azaltır. Yani potasyumun antagonistidir. Kanda kalsiyum düziyinin %6 mg'a kadar düşmesi halinde "tetani" (aşırı kasılma)dediğimiz durum ortaya çıkar. - 123 -
Hiperkalsemi halinde ise sinir sistemindeki uyarımlar yavaşlar, bunun sonucu olarak kaslar tembelleşir. Kalsiyumun kemiklerde birikimi "hiperparatirodizm"de görülür. Plazma kalsiyum düzeyinin yükselmesi, daima fosfat düzeyinin düşmesi ile birlikte görülür. Kalsiyum metabolizmasını parathormon ve kalsitonin düzenler. Kalsiyumun barsaklardan emilimi için D vitaminine ihtiyaç vardır. Kalsiyum absorbsiyonundaki yetersizlik halinde çocuklarda "Raşitizm" denen hastalık ortaya çıkar.? Tetani ve hiperkalsemi nedir? Kalsiyumla ilişkisini açıklayınız? 4.1.4. Magnezyum (Mg ++ ) Magnezyum insan organizmasında başlıca kemiklerde, kaslarda ve sinir dokusunda bulunur. Eritrositlerde %6 mg. magnezyum vardır. Plazmadaki miktarı %2,5 mg. kadardır. Hücrelerdeki magnezyum miktarı daha fazladır. Kas hücrelerinde %20 mg. kadar Mg. vardır. Hücrelerdeki magnezyum tahıl ve yeşil sebzelerde bol miktarda bulunduğundan normal diyetle yeterli miktarda magnezyum alınır. Genel olarak magnezyum birçok enzimin aktivasyonu için gerekli bir mineraldır. Magnezyum düzeyindeki düşme sinirsel sisteminde irritasyonlara, çevresel damarlarda vazodilasyona ve kalp atışlarında aritmiye sebep olur. Damar içine yüksek dozda magnezyum uygulanırsa, isketelt kaslarında gelçlere ve kuvvetli bir anesteziye neden olur. 4.1.5. Demir (Fe ++ ) Topraklarda bol miktarda demir bileşikleri bulunur. Bitkiler demiri topraktan, hayvan ve insan organizması ise bitkilerden alır. Suda az miktarda demir vardır. Ette de demir bulunur. Demir alyuvarlarda bulunan oksijen taşıyan hemoglobin molekülünün fonksiyonel bir kısmını oluşturur. Yine aynı şekilde kaslarda bulunan miyoglobinin fonksiyonel grubunda yer alır. Bazı önemli enzimlerin (katalaz gibi) yapısında yer alır. Ferritin, demirin organizmadaki depo şeklidir. İnsan organizmasının total demiri 4-5 g. kadar olup, bunun 700'mg'ı karaciğerdedir. Demirin biyokimyasal reaksiyonlar yönünden özellikle solunum sisteminde büyük görevleri vardır. Çocuklarda günlük demir gereksinimi 10-15 mg. kadardır. Büyüklerde bu miktar daha azdır. İnce bağırsaklardan absorbe edilen demir, plazmada süratle oksitlenerek transferinle birleşir. - 124 -
Transferrin, demirin serumda nakledilen bileşiğidir. Transferrinle birleşen demir dokulara taşınır. Demirin fazlası karaciğerde "hemosiderin" şeklindedir. Demirin fazlası vücuttan dışarı atılamaz. Bu nedenle lüzumundan fazla demirli preparat alan veya uzun süre kan transfüzyonu yapılan kişilerde demir birikimi görülür. Demir özellikle dışkı ile ve az miktarda idrarla da atılır. Demir eksikliğinde anemi (kansızlık) görülür.? Organizmada demirin görevlerini ve depolamasını anlatınız? 4.1.6. Çinko (Zn) Çinko çeşitli enzimlerin yapısında yer alan önemli bir mineraldır. İnsülin, pankreasta çinko bileşiği halinde depo edilir. İyi mayalanmamış ekmek ve besin olarak çok hububat yenen yerlerde çinko noksanlığı olabileceği iddia edilmektedir. Çünkü hububatlı besinlerde bulunan fitik asit çinko tuzları ile kompleksler yaparak ince barsaklardan çinkonun emilimine mani olurlar. 4.1.7. Bakır (Cu) Bakır kan proteinlerinden seruloplazmin'in yapısında yer alır. Bazı önemli enzimlerin aktivite gösterebilmeleri için bakıra gereksinim vardır. Bakır noksanlığı sadece sütle beslenen çocuklarda gözlenebilmiştir. 4.1.8. Kobalt (Co) Kobalt, B 12 vitaminin bileşiminde bulunduğu için hemoglobin biosentezinde rolü vardır. İnsanlarda kobalt noksanlığı görülmemiştir. Fazla kobalt "polisitemia" denen fazla alyuvar teşekkülü ile kendini belli eden hastalığa neden olmaktadır. 4.1.9. Mangan (Mn) İnsanlarda eser miktarda mangan iyonu vardır. Bazen enzimlerin etkisi için gereklidir. - 125 -
4.2. Anyonlar 4.2.1. Klorür (Cl - ) İntersitisiyel sıvı ve kan plazmasının başlıca anyonudur. Plazmada 100 meq, İnterstisiyel sıvıda 110 meq. civarında klor vardır. Klor, yemek tuzu yani NaCl şeklinde organizmaya alınır. Bu nedenle Na ve Cl metabolizmaları birbirine sıkı şekilde bağlıdır. Diyet günde 100-200 meq. klor alınır. Alınan klorun gaita ve tuzla atılan çok az bir kısmı dışında büyük kısmı idrarla atılır. Klor, özellikle plazmada ve hücrelerarası sıvıda osmatik basıncın sağlanmasında görev alan bir elektrolittir. Klor iyonları ve karbonik asit (H 2 CO 3 ) in parçalanması ile meydana gelen H + iyonları midede HCl'i oluuştururlar. Klorür metobalizmasını böbreküstü bezi korteks hormonları (mineral kortikoidler) düzenler. 4.2.2. Bromür (Br - ) Özellikle deniz sularında bulunan bu iyonun organizmada en çok bulunduğu yer hipofizdir. İnsan kanındaki bromür miktarı %0.2-0.4 mg. kadardır. Merkezi sinir sistemi üzerine yatıştırıcı etki gösterir, idrarla atılır. 4.2.3. Florür (F - ) Florür, kemik ve dişlerde bulunur. Günlük florür ihtiyacı 1 mg. dan azdır. Vücuttan idrarla atılır. 4.2.4. İyodür ve İyot ( I - ) Suda kolay çözünürler, yiyecek ve sularla alınan iyodür emilerek kana karışır, hızla tiroid bezine geçer ve orada tiroid hormonlarının biosentezinde kullanılmak üzere elementel iyod halinde depolanır. 4.2.4. Fosfat (PO4 ) Tahıllar, et, süt, kuruyemişler ve yumurta fosforca zengin maddelerdir. Organizmada kalsiyumla beraber başlıca kemiklerde bulunur. Bütün vücutta ve hücrlerde de yaygındır. Fosfat kanda fosfat iyonları şeklinde bulunduğu gibi, protein ve lipitlere bağlı olarak da bulunur. - 126 -
Plazmadaki inorganik fosfat iyonlarının konsantrasyonu yaklaşık 2.3 meq. dir. Fosfat iyonlarının en önemli görevi vücutta asit-baz dengesinin sağlanmasında önemli rolleri vardır. Plazmadaki fosfor düzeyi kalsiyum düzeyi ile yakından ilişkilidir. Fosfat vücuttan idrarla inorganik fosfat iyonları halinde atılır. Fosfat metabolizmasını "parathorman" düzenler. 4.2.5. Bikarbonat (HCO 3 ) Bikarbonat iyonu, organizmada CO2 'den yapılır. CO2 ise organik maddelerin tam yükseltgenmesi veya karboksilasyonu sonucunda meydana gelir. HCO 3- / CO2 tampon sistemi kanın en önemli tamponudur. Özet Vücut ağırlığının %60 kadarı sudan oluşmaktadır. Yeni doğan çocuklarda bu oran %75 'e kadar çıkabilir. Vücut suyunun %55-60 kadarı hücreler içinde %40-45 kadarı hücreler dışında yer alır. Bu iki sıvıya "intersellüler sıvı" ce "ekstrasellüler sıvı" denilmektedir. Su insan vücudundan en çok idrar yolu ile atılır. Vücut sıvıları, organik ve inorganik maddeler içerir. Organik ve inorganik maddelerin dağılımı birbirinden farklıdır. Vücut sıvılarında bulunan iyonların miktarı genellikle meq/l (Litrede miliekivelan) ile ifade edilir. Biyokimyasal açıdan mineraller büyük önem taşırlar. Organizmada göreevs alan en önemli mineraller, sodyum, potasyum, klor, kalsiyum, magnezyum, fosfor, kükürt olmak üzere demir, bakır, mangan, iyot, kobalt, çinko, flordur. Değerlendirme Soruları 1. Yetişkin bir insanda günlük su gereksinimi ne kadardır? A) 250-1500 ml. B) 500-1500 ml. C) 1500-300 ml. D) 2500-400 ml. E) 9 00-2500 ml. 2. Yetişkin bir kişide idrar yolu ile atılan su miktarı nedir? A)1000-1200 ml. B) 1200-1600 ml. C) 1500-2000 ml. D)2000-2500 ml. E) 2500-3000 ml. - 127 -
3. Vücut sıvılarındaki iyonlardan hangisi katyon değildir? A) Na + B) K + C) Cl - D) Ca ++ E) Mg ++ 4. Plazma sıvısının litresinde kaç meq Na vardır? A) 320 B) 115 C) 5 D)140 E) 50 5. Plazma sıvısındaki potasyumun ortalam değeri kaçtır? A) 115 meq/l. B) 55 meq/l. C) 25 meq/l. D) 4,5 meq/l. E) 35 meq/l. 6. Osmatik basıncın sağlanmasında en önemli iyon hangisidir? A) Na + B) K + C) Ca + D) PO4 E) H + 7. Plazmadaki kalsiyumun normal değerleri kaçtır? A) 7.0-9 mg B) 7.0-12 mg C) 9-11 mg D) 9.5-13 mg. E) 12-15 mg 8. Anemi (kansızlık) Hangi mineral eksikliğinde görülür? A) Na + B) Fe ++ C) K + D) Ca + E) Mg ++ Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Bingöl Gazanfer. Biokimya, Mis Matbaası, Ankara,1981. Tekman Ş. Öner., N. Genel Biokimya, Fatih Yayınevi, İstanbul, 1981. - 128 -
Cevap Anahtarı Ünite 1 1 C, 2 A, 3 B Ünite 2 1 E, 2 D, 3 D, 4 B, 5 A, 6 B, 7 D Ünite 3 1 D, 2 B, 3 D, 4 A, 5 B, 6 A, 7 E, 8 D Ünite 4 1 A, 2 C, 3 D, 4 A, 5 B, 6 E, 7 B, 8 C Ünite 5 1 D, 2 E, 3 B, 4 A, 5 C, 6 B, 7 C, 8 E Ünite 6 1 C, 2 A, 3 C, 4 B, 5 D Ünite 7 1 C, 2 A, 3 D, 4 B, 5 D Ünite 8 1 B, 2 A, 3 D, 4 B, 5 E, 6 D, 7 C, 8 D Ünite 9 1 C, 2 A, 3 B, 4 D, 5 E, 6 E, 7 C, 8 D Ünite 10 1 C, 2 D, 3 A, 4 B, 5 E, 6 D, 7 B, 8 C Ünite 11 1 E, 2 A, 3 C, 4 D, 5 D, 6 A, 7 C, 8 B - 129 -