Функции углерода в организме: Карта сайта

Роль УГЛЕРОДА в организме человека действие содержание источники (Таблица)

Углерод – важнейший биогенный элемент, составляющий основу жизни на Земле, структурная единица огромного числа органических соединений, участвующих в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности (биополимеры, а также многочисленные низкомолекулярные биологически активные вещества — витамины, гормоны, медиаторы и другие). Значительная часть необходимой организмам энергии образуется в клетках за счёт окисления углерода. Возникновение жизни на Земле рассматривается в современной науке как сложный процесс эволюции углеродистых соединений.

В организм человека углерод поступает с пищей (в норме около 300г в сутки). Общее содержание углерода достигает около 21% (15кг на 70кг общей массы тела). Углерод составляет 2/3 массы мышц и 1/3 массы костной ткани. Выводится из организма преимущественно с выдыхаемым воздухом (углекислый газ) и мочой (мочевина).

Таблица роль УГЛЕРОДА (С) в организме человека его содержание потребность источники

Содержание Углерода в человеческом организме:	Содержание в человеческом организме: 21% от массы тела; костная ткань — 36%; мышечная ткань — 67%
Биологическая роль Углерода:	Главной функцией углерода является формирование разнообразия органических соединений, тем самым, обеспечивая биологическое разнообразие, участие во всех функциях и проявлениях живого. Играет очень важную биологическую роль для всех форм жизни: — входит в состав белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, гормонов, ферментов, витаминов и другие; — углекислота крови возбуждает дыхательный центр, расширяет мозговые сосуды, повышает возбудимость сердечной мышцы; — гидрокарбонаты калия и натрия входят в состав буферных систем крови и тканей, поддерживающих рН организма; — уксусная кислота принимает участие в синтезе холестерина
Источники C:	Источники: пищевые продукты, воздух, минеральные воды
Суточная потребность:	Суточная потребность составляет 300г с пищей
Недостаток:	При недостатоке  в пище — общее истощение организма, снижение мозговой деятельности
Избыток С:	Избыток вызывает при повышенном содержании СО2 — кислородное голодание
Токсичность углерода:	Углерод в свободном виде не токсичен, токсичны соединения (СО, СN, СО2, HCN, CS2, COCl2  и другие)
Лекарственные препараты, содержащие углерод	Уголь активированный, Натрия гидрокарбонат

_______________

Источник информации:

1. Химические элементы в организме человека./ Архангельск.: 2001.

2. Роль биогенных элементов в организме человека и применение их в медицине и фармации./ Майкоп.: 2016.

Нужны ли собаке углеводы | Eukanuba

АВТОР: РАСС КЕЛЛИ, магистр естественных наук | EUKANUBA™ & ROYAL CANIN PET HEALTH & NUTRITION CENTER Активные собаки получают энергию из питательных веществ трех видов: белков, жиров и углеводов. В последние годы все только и говорят о белках и жирах, а углеводы незаслуженно забыты. Давайте уделим им немного внимания и разберемся, чем же углеводы так интересны.

УГЛЕВОДЫ: НЕВОСПЕТЫЕ ГЕРОИ

Одна из причин, по которой углеводы не получают должного внимания, — то, что активные собаки вполне могут обходиться и без них. Но «могут» еще не означает «должны». Углеводы — важная часть рациона любой собаки с повышенной физической нагрузкой. Молекулы углеводов состоят из атомов водорода, кислорода и углерода в определенном соотношении.

Организм собаки использует эти три элемента с питательными веществами для осуществления всех своих функций, в том числе для получения энергии. Все злаки, включая пшеницу, сорго, рис и кукурузу, содержат углеводы в виде крахмала, сахаров и клетчатки. При переваривании они перерабатываются в глюкозу, которая уже является источником энергии. Если глюкозы в еде больше, чем в данный момент нужно собаке, ее излишек запасается в виде жира или гликогена как энергетический резерв. Он хранится в печени и мышцах и быстро активизируется, наполняя организм энергией, когда это необходимо.

ПОЛНОЦЕННОЕ ПИТАНИЕ ДЛЯ ВСЕГО ОРГАНИЗМА

Важно обеспечивать энергией все органы, а не только те, которые нужны для реализации конкретных задач. Такое питание мы называем полноценным. Когда хендлер выпускает собаку на дистанцию, основным источником энергии для нее становятся углеводы. Чем дольше собака получает физическую нагрузку, тем больше она зависит от энергии за счет липидов, но никогда не переходит на нее полностью. Дело в том, что нейроны не могут получать энергию из жиров, поэтому основным источником питания для нервной системы остается глюкоза. Если энергия для сокращения мышц может поступать от сжигания запасенных жиров, то мозг и нервы, передающие сигналы мышцам, нуждаются в постоянном источнике энергии. Хотя концентрация собаки может снижаться по ряду причин, одним из обусловливающих факторов остается недостаточное потребление углеводов или их неправильная пропорция.

УГЛЕВОДЫ И ЗДОРОВЬЕ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Есть еще одна веская причина включить углеводы в рацион собаки: они способствуют здоровью пищеварительной системы вашего питомца. Дело в том, что помимо крахмала и сахаров, наполняющих организм энергией, углеводы содержат еще и клетчатку. Она способствует здоровью пищеварительной системы и важна для собак не меньше, чем для людей. Сама по себе клетчатка в организме собаки не переваривается, но ее использует микрофлора — полезные бактерии, населяющие желудочно-кишечный тракт животного.

Эти бактерии вырабатывают из клетчатки вещества, которые питают клетки эпителия, выстилающего кишечник собаки, что является прекрасным примером симбиоза. Вопреки многим рекламным объявлениям ни углеводы, ни содержащие их злаки не наносят вреда. На самом деле углеводы — важная часть энергетической системы любой собаки, будь то пойнтер, сеттер, лабрадор или представитель другой породы. Всегда есть соблазн преувеличить значение одного вида питательных веществ по сравнению с другими, но в действительности оптимальный рацион собаки должен содержать все питательные вещества в правильном соотношении, чтобы поддерживать работу всего организма, а не какой-либо из его систем.

Вопреки многим рекламным объявлениям ни углеводы, ни содержащие их злаки не наносят вред. На самом деле углеводы — важная часть энергетической системы любой собаки, будь то пойнтер, сеттер, лабрадор или представитель другой породы. Всегда есть соблазн преувеличить значение одного вида питательных веществ по сравнению с другими, но в действительности оптимальный рацион собаки должен содержать все питательные вещества в правильном соотношении, чтобы поддерживать работу всего организма, а не какой-либо из его систем.

Что делает углерод для человеческого тела?

• Поделиться на Facebook

Углерод не содержится в чистом виде в организме человека, а находится в его соединениях. Углерод составляет примерно 18 процентов массы тела, а миллионы атомов углерода образуют тысячи молекул практически в каждой клетке. Углерод является основным строительным блоком, необходимым для образования белков, углеводов и жиров, и играет решающую роль в регуляции физиологии организма. Газообразные и жидкие соединения, содержащие углерод, также могут воздействовать на организм.

Клеточное дыхание

Клеточное дыхание — это процесс, посредством которого организм высвобождает энергию, хранящуюся в глюкозе, которая представляет собой соединение, состоящее из углерода, водорода и кислорода. Эта энергия используется для производства аденозинтрифосфата, или АДФ, которую ученые называют «энергетической валютой» клетки. При дыхании организм окисляет глюкозу и высвобождает энергию. Кислород в соединении восстанавливается до воды, а атомы углерода в глюкозе высвобождаются в виде углекислого газа.

Дыхательная система

По оценкам ученых, человек дышит около 20 000 раз в день благодаря компонентам дыхательной системы — носу, горлу, дыхательному горлу, голосовому аппарату и легким. Воздух, которым дышат люди, состоит из нескольких газов, наиболее важным из которых является кислород для роста клеток и получения энергии. Углекислый газ, отработанный газ, образуется, когда углерод смешивается с кислородом во время клеточного метаболизма. Однако в крови может быть слишком много или слишком мало углекислого газа. Слишком много углекислого газа может быть связано с такими состояниями, как синдром Кушинга, синдром Конна, сильная рвота, ограничение кровотока и заболевания легких. Слишком малое количество углекислого газа, часто вызванное гипервентиляцией, может привести к напряжению мышц и стать причиной напряжения, беспокойства, стресса и даже агрессии.

Уголь в активированном угле

Вещество на основе углерода, активированный уголь — очень мелкие частицы — может спасти жизнь. Это высокопористое вещество, способное связывать многие вредные вещества, часто используется в отделениях неотложной помощи больниц для лечения передозировки наркотиков и химических отравлений. Его вводят внутрь пациентам, находящимся в сознании, и через эндотрахеальную трубку пациентам, находящимся в бессознательном состоянии. Лекарство или химическое вещество прикрепляется к поверхности древесного угля. Поскольку уголь не «переваривается», он остается в желудочно-кишечном тракте и выводит токсин через кишечник. Активированный уголь также используется для уменьшения кишечных газов и лечения проблем с выделением желчи во время беременности.

Опасность угарного газа

Угарный газ может убить. Газ образуется, когда кислорода недостаточно для производства углекислого газа, по существу, когда углерод в топливе не сгорает полностью. Угарный газ препятствует переносу кислорода кровью по всему телу, вызывая удушье. Воздействие угарного газа может серьезно повлиять на пожилых людей и людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями или заболеваниями легких. Низкие концентрации могут вызвать головную боль, потерю бдительности, тошноту, усталость, гипервентиляцию, спутанность сознания и дезориентацию. Высокие концентрации могут привести к коме или смерти.

Ссылки

• Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний: Портал токсичных веществ: окись углерода
• Живая наука: Химия жизни: Человеческое тело
• Национальная служба эндокринных и метаболических заболеваний плюс: Синдром Кушинга
• 4 Medline: Респираторный ацидоз
• Онлайн-лабораторные анализы: бикарбонат
• Онлайн-лабораторные анализы: синдром Конна

Автор биографии

Гленн Сингер — профессиональный журналист из Южной Флориды, который специализируется на медицинских, деловых, авиационных и потребительских репортажах. Он активно работал надзирающим редактором и редактором текстов, а также преподает журналистику в университете.

Image Credit

Goodshoot/Goodshoot/Getty Images

ПОДЕЛИТЬСЯ ПОДЕЛИТЬСЯ TWEET EMAIL

Другие статьи

Физиология, задержка углекислого газа — StatPearls

Shivani Patel; Джулия Х. Мяо; Экрем Йетискул; Аня Анохина; Сапан Х. Маймундар.

Информация об авторе и организациях

Последнее обновление: 4 января 2022 г.

Введение

В организме человека двуокись углерода образуется внутриклеточно как побочный продукт метаболизма. СО2 транспортируется кровотоком в легкие, где он в конечном итоге удаляется из организма с выдохом. CO2 играет различные роли в организме человека, включая регуляцию pH крови, дыхательную активность и сродство гемоглобина к кислороду (O2). Колебания уровня CO2 строго регулируются и могут вызывать нарушения в организме человека, если не поддерживать нормальный уровень.

Проблемы, вызывающие озабоченность

Задержка CO2 известна как гиперкапния или гиперкарбия. Гиперкапния часто вызывается гиповентиляцией или неспособностью удалить избыток CO2 и может быть диагностирована по газам артериальной или венозной крови. Повышение уровня СО2 в кровотоке может привести к респираторному ацидозу. Нормальный дыхательный драйв и, следовательно, выдыхание СО2 в основном поддерживаются рефлексом хеморецепторов. Рефлекс хеморецепторов важен для того, чтобы организм мог реагировать на изменения рО2, рСО2 и рН. Хеморецепторы можно разделить на периферические и центральные. Периферические хеморецепторы расположены в каротидных и аортальных телах. Каротидное тело является основным датчиком повышенного рСО2, пониженного рО2 и общего пониженного рН. Гломусные клетки каротидного тела передают изменения рН периферических артерий в центральную нервную систему через языкоглоточный нерв. [1]

Центральные хеморецепторы расположены вблизи вентролатеральных поверхностей продолговатого мозга. В то время как периферические хеморецепторы в первую очередь чувствительны к изменениям O2 и CO2, центральные хеморецепторы реагируют на изменения pCO2 и pH. Центральные хеморецепторы способны быстро обнаруживать изменения PCO2. Гематоэнцефалический барьер проницаем для СО2, что позволяет химически чувствительным клеткам в мозговом веществе реагировать на повышение уровня СО2 в крови и последующее снижение рН. Снижение pH спинномозговой жидкости в конечном итоге увеличивает минутную вентиляцию, определяемую произведением частоты дыхания и дыхательного объема. Интересно, что центральные хеморецепторы больше реагируют на гиперкапнический ацидоз, чем на изокапнический ацидоз, отчасти, вероятно, из-за непроницаемости гематоэнцефалического барьера для ионов H+. [2] В результате симпатический отток в сосудистую сеть увеличивается, и предпринимаются усилия для увеличения частоты дыхания.[3][4][5]

Клеточное

Клеточное дыхание преобразует поступившие питательные вещества в виде глюкозы (C6h22O6) и кислорода в энергию в виде аденозинтрифосфата (АТФ). CO2 образуется как побочный продукт этой реакции.

О2, необходимый для клеточного дыхания, получают при вдыхании. Образовавшийся CO2 удаляется из организма с выдохом.

Участвующие системы органов

Вместе дыхательная и кровеносная системы играют заметную роль в регуляции CO2. В то время как дыхательная система отвечает за газообмен, система кровообращения отвечает за транспортировку крови и ее компонентов в ткани и из них. Газообмен происходит в легких и тканях. Во время вдоха воздух проходит в альвеолы, основное место газообмена в легких. На альвеолярно-капиллярной границе О2 свободно диффундирует в кровь, а СО2 диффундирует из крови в альвеолярные пространства. Напротив, газообмен в тканях приводит к диффузии СО2, образующегося при дыхании, из тканей в кровь, в то время как О2 удаляется из гемоглобина в эритроцитах для пополнения запасов кислорода в тканях. [6][7]

 В долгосрочной перспективе респираторный ацидоз компенсируется задержкой бикарбоната в почках, что повышает рН до нормальных значений.

Функция

CO2 является регулятором рН крови. В крови СО2 переносится в нескольких различных формах. Приблизительно 80–90 % растворяется в воде, 5–10 % растворяется в плазме и 5–10 % связывается с гемоглобином.

Сопутствующее тестирование

Анализ газов артериальной крови (ABG) необходим для оценки пациентов с подозрением на гиперкапнию. Гиперкапния определяется как PaCO2 выше 42 мм рт. Если PaCO2 больше 45 мм рт. ст., а PaO2 меньше 60 мм рт. ст., говорят о гиперкапнической дыхательной недостаточности.

Патофизиология

В кровотоке растворенный CO2 нейтрализуется бикарбонатно-углекислотной буферной системой, где он образует слабую кислоту, угольную кислоту (h3CO3). h3CO3 может диссоциировать на ион водорода и ион бикарбоната. Эта буферная система позволяет организму поддерживать физиологический рН.[8][9][10][11]

Когда уровни CO2 высоки, происходит сдвиг вправо в упомянутой выше реакции. В результате повышается концентрация ионов Н+ в кровотоке, снижается рН и возникает состояние ацидоза. Напротив, при низком уровне СО2 в реакции происходит сдвиг влево, что приводит к алкалотическому состоянию.

Карбоангидраза катализирует превращение CO2 и воды в H+ и бикарбонат.

Карбоангидраза помогает поддерживать кислотно-щелочной баланс в кровотоке и присутствует в высоких концентрациях в эритроцитах. Когда уровень CO2 в крови начинает расти, организм может реагировать гипервентиляцией или гиповентиляцией соответственно.

CO2, связанный с гемоглобином, образует карбаминосоединение. В условиях, когда концентрации CO2 и H+ высоки, сродство гемоглобина к O2 снижается. Когда концентрация СО2 низкая, сродство гемоглобина к О2 увеличивается. Это известно как эффект Бора. Наоборот, если концентрация О2 высока, увеличивается выброс СО2 из тканей. Это известно как эффект Холдейна.

Клиническое значение

Необходимо тщательно собрать анамнез, чтобы понять любые факторы, которые могут ускорить появление признаков и симптомов гиперкапнии. У пациентов с гиперкапнией могут наблюдаться тахикардия, одышка, гиперемия кожи, спутанность сознания, головные боли и головокружение. Если гиперкапния развивается постепенно с течением времени, симптомы могут быть слабыми или могут отсутствовать совсем. Другие случаи гиперкапнии могут быть более тяжелыми и приводить к дыхательной недостаточности. В этих случаях могут наблюдаться такие симптомы, как судороги, отек диска зрительного нерва, депрессия и мышечные подергивания. Если у пациента с ХОБЛ проявляются признаки и симптомы гиперкапнии, следует немедленно обратиться за медицинской помощью до того, как уровень CO2 достигнет опасного для жизни уровня.[12][13]

Гиперкапнию следует лечить путем устранения ее основной причины. Неинвазивный аппарат ИВЛ с положительным давлением может оказать поддержку пациентам с неадекватным дыхательным приводом. Если неинвазивная вентиляция неэффективна, может быть показана интубация. Бронхолитики также могут быть использованы у пациентов, страдающих обструктивным заболеванием дыхательных путей.

В недавних исследованиях также была показана эффективность использования пищеводного баллона для лечения гиперкапнии у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом.

Контрольные вопросы

• Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Комментарий к этой статье.

Ссылки

1.

Wong-Riley MT, Liu Q, Gao XP.

Взаимодействие периферических и центральных хеморецепторов и значение критического периода в развитии контроля дыхания. Респир Физиол Нейробиол. 2013 01 января; 185 (1): 156-69. [Бесплатная статья PMC: PMC3467325] [PubMed: 22684042]

2.

Патнэм Р.В., Филоса Дж.А., Ритуччи Н.А. Клеточные механизмы, участвующие в передаче сигналов CO (2) и кислоты в химиочувствительных нейронах. Am J Physiol Cell Physiol. 2004 г., декабрь; 287 (6): C1493-526. [PubMed: 15525685]

3.

Василеядис И., Алевракис Э., Ампелиоти С., Вагионас Д., Ровина Н., Куцуку А. Нарушения кислотно-щелочного баланса у пациентов с астмой: обзор литературы и комментарии к их патофизиологии. Дж. Клин Мед. 25 апреля 2019 г.; 8(4) [бесплатная статья PMC: PMC6518237] [PubMed: 31027265]

4.

Baillieul S, Revol B, Jullian-Desayes I, Joyeux-Faure M, Tamisier R, Pépin JL. Диагностика и лечение синдрома центрального апноэ сна. Эксперт Respir Med. 2019 июнь; 13 (6): 545-557.

[PubMed: 31014146]

5.

Bigatello L, Pesenti A. Физиология дыхания для анестезиолога. Анестезиология. 2019 июнь; 130 (6): 1064-1077. [PubMed: 30998510]

6.

де Карвалью М., Свош М., Пинто С. Диафрагмальная нейрофизиология и респираторные маркеры при БАС. Фронт Нейрол. 2019;10:143. [Бесплатная статья PMC: PMC6393326] [PubMed: 30846968]

7.

Эйкерманн М., Сантер П., Рамачандран С.К., Пандит Дж. Последние достижения в понимании и лечении послеоперационных респираторных заболеваний. F1000рез. 2019; 8 [Бесплатная статья PMC: PMC6381803] [PubMed: 30828433]

8.

Атайде RAB, Оливейра Филью JRB, Лоренци Филью Г, Гента PR. Синдром гиповентиляции ожирения: текущий обзор. J Брас Пневмол. 2018 ноябрь-декабрь;44(6):510-518. [Бесплатная статья PMC: PMC6459748] [PubMed: 30726328]

9.

Comellini V, Pacilli AMG, Nava S. Преимущества неинвазивной вентиляции при острой гиперкапнической дыхательной недостаточности. Респирология. 2019 апр; 24(4):308-317. [PubMed: 30636373]

10.

Frat JP, Coudroy R, Thille AW. Неинвазивная вентиляция легких или высокопоточная оксигенотерапия: когда лучше выбрать одно, а какое другое? Респирология. 2019 августа; 24 (8): 724-731. [PubMed: 30406954]

11.

Thille AW, Frat JP. Неинвазивная вентиляция как неотложная терапия. Curr Opin Crit Care. 2018 дек;24(6):519-524. [PubMed: 30299309]

12.

Berbenetz N, Wang Y, Brown J, Godfrey C, Ahmad M, Vital FM, Lambiase P, Banerjee A, Bahhai A, Chong M. Неинвазивная вентиляция с положительным давлением ( CPAP или bilevel NPPV) при кардиогенном отеке легких. Cochrane Database Syst Rev. 2019 Apr 05;4(4):CD005351. [Бесплатная статья PMC: PMC6449889] [PubMed: 30950507]

13.

Диас Милиан Р., Фоли Э., Бауэр М., Мартинес-Велес А., Кастресана М.Р. Экспираторный коллапс центральных дыхательных путей у взрослых: последствия анестезии (часть 1).