Клиника Кливленда — некоммерческий академический медицинский центр.Реклама на нашем сайте помогает поддерживать нашу миссию. Мы не поддерживаем продукты или услуги, не принадлежащие Cleveland Clinic. Политика

RACGP — Пероральное тестирование толерантности к глюкозе

Патрик Дж. Филлипс

Пероральный тест на толерантность к глюкозе (OGTT) в настоящее время является золотым стандартом диагностики диабета. Рекомендуемая подготовка и введение OGTT важны для гарантии того, что это не повлияет на результаты теста. Интерпретация основана на результатах измерения уровня глюкозы в венозной плазме до и через 2 часа после пероральной нагрузки глюкозой 75 г.

Пероральный тест на толерантность к глюкозе (OGTT) в настоящее время является золотым стандартом диагностики диабета. Рекомендуемая подготовка и введение OGTT важны для гарантии того, что это не повлияет на результаты теста. Интерпретация основана на результатах измерения уровня глюкозы в венозной плазме до и через 2 часа после пероральной нагрузки глюкозой 75 г.

Когда следует заказывать OGTT?

Королевский австралийский колледж врачей общей практики (RACGP) рекомендует OGTT, когда результаты измерения уровня глюкозы крови натощак или случайным образом неоднозначны (, рис. 1 ): натощак 5.5–6.9; произвольно 5,5–11,0 ммоль / л.1 ПГТТ не требуется, если значения глюкозы крови натощак или случайные значения явно находятся в недиабетическом или диабетическом диапазоне: натощак или случайным образом <5,5; натощак ≥7,0 или случайный ≥11,1 ммоль / л соответственно. Диагноз должен основываться на лабораторных результатах, а не на результатах настольного глюкометра.

Австралийское общество диабета во время беременности рекомендует всем беременным женщинам на сроке 26–28 недель вводить 50 или 75 г глюкозы. Если результат теста отклоняется от нормы, следует выполнить ПГТТ: значения через 1 час после провокации 50 или 75 г глюкозы превышают 7,8 или 8,0 ммоль / л соответственно.

Если женщина страдала гестационным диабетом, повторное ПГТТ рекомендуется через 6–8 недель и 12 недель после родов. Если результаты нормальные, повторное тестирование рекомендуется через 1–3 года в зависимости от клинических обстоятельств. ¹

Недавно в Австралии появилась рекомендация проводить обследование всех женщин с синдромом поликистозных яичников на диабет 2 типа с использованием OGTT. ²

Также рекомендуется, чтобы после диагноза преддиабета (нарушение глюкозы натощак или нарушение толерантности к глюкозе) ПГТТ было повторено через год, а затем впоследствии, в зависимости от индивидуальной ситуации. ³

Что мне сказать пациенту?

На результаты OGTT могут влиять потребление углеводов и продолжительность голодания перед тестом, время дня, в которое проводится тест, а также потребление углеводов или активность во время теста. ^4–6 В течение 3 дней, предшествующих OGTT, необходимо съесть 150 г углеводов (примерно десять ломтиков хлеба по 40 г в день). Затем испытуемый должен голодать в течение ночи, за исключением воды (например, с 22:00 часов), и не должен курить или употреблять напитки, содержащие кофеин, такие как кофе. OGTT обычно назначается утром (например, 09:00} 1 час) и длится 2 часа. Тесту предшествует венесекция перед нагрузкой глюкозой, за которой следует вторая венесекция через 2 часа после употребления напитка, содержащего 75 г глюкозы.У детей используется нагрузка глюкозой 1,75 г / кг массы тела до 75 г. (Некоторые лаборатории также проводят третью венесекцию через 1 час, хотя результат этого теста не влияет на интерпретацию OGTT. ) Во время теста не следует употреблять углеводы, и человек должен оставаться в сидячем положении в течение 2 часов теста. . После завершения теста пациент может вернуться к обычному образу жизни. Оба образца крови следует хранить в пробирках для забора крови, содержащих фтор.

Существует пункт расписания льгот Medicare для OGTT, но пациенты должны проконсультироваться с лечащим врачом о любых наличных расходах.

Как работает тест?

Уровень глюкозы в крови отражает баланс между углеводами, всасываемыми из кишечника, выходом / поглощением глюкозы печенью и периферическим захватом глюкозы (в основном мышцами). Предполагая, что человек предварительно голоден и отдыхает во время теста, значения глюкозы в крови отражают выход глюкозы в печени перед тестом (значение натощак) и комбинацию нагрузки глюкозы и любого выхода глюкозы в печени во время теста (значение за 2 часа).Были определены значения уровня глюкозы в крови натощак и через 2 часа, связанные с началом конкретных микрососудистых осложнений диабета (ретинопатия, нефропатия и нейропатия) и макрососудистых осложнений (атеросклеротическое сосудистое заболевание), и эти значения используются в качестве диагностических уровней для отсутствия диабет и наличие диабета или преддиабета.

Рис. 1. Рекомендации RACGP о том, когда выполнять OGTT ¹

Что означают результаты?

Интерпретация основана на значениях глюкозы в плазме натощак и через 2 часа после нагрузки глюкозой 75 г (ммоль / л, , таблица 1, ).Предиабет диагностируется, если значения натощак или двухчасового (} голодания) находятся в пределах предиабетического диапазона: нарушение глюкозы натощак (IFG) и нарушение толерантности к глюкозе (IGT) соответственно. Диабет диагностируется, если значения натощак и / или 2 часа превышают 7,0 или 11,1 ммоль / л при наличии симптомов, типичных для диабета. При отсутствии симптомов требуется повторный анализ крови с отклонениями от нормы в отдельный день.

Когда OGTT проводится во время беременности (например, на 26–28 неделе после положительного перорального введения глюкозы) критерии явного диабета те же, но критерии гестационного диабета другие: голодание 5.5–6,9 и 2 часа 8,0–11,0 ммоль / л. ¹

Таблица 1. Интерпретация OGTT

	Пост	2 часа	Последствия
Без диабета	≤6.	<7,8	Отсутствие чрезмерного микро- и макрососудистого риска
Преддиабет	6,1–6,9	7,8–11,0	Избыточный макро-, но не микрососудистый риск
Диабет	≥7.0	≥11,1	Чрезмерный макро- и микрососудистый риск

Что вам не скажут результаты?

Результаты OGTT не покажут, правильно ли были проведены подготовка и проведение теста. OGTT оценивает толерантность к глюкозе во время теста. Результаты дадут только качественное представление о 24 средних значениях уровня глюкозы в крови и HbA1c (т.е. нормальный, высокий, очень высокий) и не будут различать диабет типа 1 и типа 2.Они также не могут предсказать ответ на гипогликемическую терапию или текущий или будущий риск осложнений диабета.

Что делать, если OGTT ненадежен?

Повторение OGTT, поскольку результаты потенциально неверны, может рассматриваться как минимум в двух случаях:

• незначительно отклоняющиеся от нормы результаты и возможность неправильной подготовки и / или проведения теста (например, как предполагается на основании отзыва пациентом теста)
• незначительно ненормальные результаты и серьезные последствия отклонения от нормы для будущей жизни человека (например,потеря работы; трудности с получением страховки).

Результаты OGTT варьируются в пределах одного и того же человека с коэффициентами вариации (CV: стандартное отклонение ÷ среднее значение в%) примерно 8% и 20% для значений натощак и 2 часа соответственно. ⁷ Это означает, что в 20% повторных тестов по сравнению с исходными значениями значения натощак будут как минимум на 13% выше или на 13% ниже, а значения за 2 часа будут как минимум на 33% выше или на 33% ниже. Чувствительность теста к неправильной подготовке или введению и высокая индивидуальная вариабельность делают золотой стандарт диагностики диабета менее чем абсолютно надежным.

Перспективы диагностики диабета

Американская диабетическая ассоциация рекомендует HbA1c, а также уровни глюкозы в венозной плазме для диагностики диабета 2 типа с диагностическими значениями HbA1c ≥6,5%. Власти рассматривают возможность принятия и выполнения этой рекомендации в Австралии в 2012–2013 годах.

Критерии диагностики гестационного диабета в настоящее время пересматриваются в соответствии с рекомендациями международного комитета, который рекомендует критерии, основанные на голодании 5.1–6,9, 1 час> 10 и 2 часа значения 8,5–11,0 ммоль / л. ⁸ Эти критерии были приняты Американской диабетической ассоциацией ⁹ и некоторыми австралийскими больницами.

Следующий пример иллюстрирует интерпретацию результатов OGTT.

Пример из практики — Питер

• 53 года; индекс массы тела (ИМТ) 29,4 кг / м2; мать с сахарным диабетом 2 типа
• Причина OGTT: высокий риск диабета 2 типа (возраст, семейная гиперхолестеринемия, избыточный вес) и уровень глюкозы натощак 5. 8 ммоль / л
• Результаты ПГТТ: натощак 6,6, 2 часа 7,6 ммоль / л.

Толкование: Предиабет. Высока вероятность развития диабета 2 типа и других компонентов метаболического синдрома (гипертония, дислипидемия, повышенный риск атеросклеротического заболевания).

Конфликт интересов: не заявлен.

Список литературы

1. Харрис П., Манн Л., Филлипс П., Болджер-Харрис Х, Вебстер С. Управление диабетом в общей практике. Рекомендации по диабету 2 типа.17-е изд. 2011–2012 гг. Королевский австралийский колледж врачей общей практики и диабета Австралии.
2. Тиде Х.Дж., Миссо М.Л., Дик А.А. и др., От имени Группы по разработке рекомендаций. Оценка и лечение синдрома поликистозных яичников: краткое изложение руководства, основанного на фактических данных. Med J Aust 2011; 195: S65–112.
3. Twigg SM, Kamp MC, Davis TM, Neylon EK, Flack JR. Преддиабет: заявление о позиции Австралийского диабетического общества и Австралийской ассоциации преподавателей диабета. Med J Aust 2007; 186: 461–5.
4. Канеко Т., Ван П.Я., Таватта Т., Сато А. Низкое потребление углеводов перед пероральными тестами на толерантность к глюкозе. Ланцет 1998; 352: 289.
5. Troisi RJ, Cowie CC, Harris MI. Суточные колебания уровня глюкозы в плазме натощак. Значение для диагностики диабета у пациентов, обследованных во второй половине дня. JAMA 2000; 284: 3157–9.
6. Service FJ, Hall LD, Westland RE, et al. Влияние размера, времени суток и последовательности приема пищи на толерантность к углеводам у нормальных субъектов.Diabetelogia 1983; 25: 316–21.
7. Mooy JM, Grootenhuis PA, deVries H, et al. Индивидуальные вариации концентрации глюкозы, специфического инсулина и проинсулина, измеренные с помощью двух пероральных тестов на толерантность к глюкозе, в общей популяции европеоидной расы; Кабинет HOORN. Diabetelogia 1996; 39: 298–305.
8. Международная ассоциация исследовательских групп по диабету и беременности. Рекомендации по диагностике и классификации гипергликемии при беременности. Уход за диабетом 2010; 33: 676–82.
9. Американская диабетическая ассоциация. Стандарты лечения диабета. Уход за диабетом 2011; 34 (Приложение 1): S11.

Переписка [email protected]

Открытие или сохранение файлов

Файлы на веб-сайте можно открывать или загружать и сохранять на свой компьютер или устройство.

Чтобы открыть, щелкните ссылку, ваш компьютер или устройство попытается открыть файл с помощью совместимого программного обеспечения.

Чтобы сохранить файл, щелкните ссылку правой кнопкой мыши или щелкните ссылку и выберите «Сохранить как»… «. Следуйте инструкциям по выбору местоположения.

Типы файлов

PDF Большинство документов на веб-сайте RACGP имеют формат Portable Document Format (PDF). Эти файлы будут иметь «PDF» в скобках вместе с размером файла для загрузки. Чтобы открыть файл PDF, вам понадобится совместимое программное обеспечение, такое как Adobe Reader. Если у вас его нет, вы можете бесплатно загрузить Adobe Reader.

DOC Некоторые документы на этом сайте представлены в формате Microsoft Word.Они будут иметь «DOC» в скобках вместе с размером файла для загрузки. Для просмотра этих документов вам понадобится программа, которая может читать формат Microsoft Word. Если у вас ничего нет, вы можете бесплатно скачать MS Word Viewer.

MP3 Большинство веб-браузеров воспроизводят аудио в формате MP3 в браузере

Повышенный уровень лактата в крови: маркер …?

1. Обмен лактата.

Уравнение 1

РИС. 1

В нормальных условиях эта реакция приводит к соотношение лактата и пирувата 10: 1. Все клетки способны производство лактата. Ткани с высокой скоростью метаболизма (кишечник, мозг, скелетные мышцы) вносят большой вклад в суточную выработку лактата производство.

Нормальный уровень лактата в крови равен 1.3 ммоль / л [2]. Лактат метаболизм в основном происходит в печени и почках. Лактат может только метаболизируется путем преобразования в пируват. Следовательно, кровь Уровень лактата зависит от метаболизма пирувата.

Необратимое превращение пирувата в ацетил-КоА (опосредованное пируватом дегидрогеназа), которая впоследствии метаболизируется в цикле Кребса приводит к производству аденозинтрифосфата (АТФ), углерода диоксид и вода.

АТФ можно рассматривать как универсальный источник энергии это необходимо для многих жизненно важных функций клетки.Пируват может также может использоваться для регенерации глюкозы путем преобразования в оксалоацетат.

Таким образом лактат может быть снова превращен в глюкозу. который впоследствии может быть преобразован в лактат (цикл Кори). Регенерация глюкозы из лактата — важный механизм в восстановление уровня глюкозы и удаление лактата из системного кровообращение после продолжительной гипоксии тканей (например, дайвинг млекопитающие, остановка сердца) [3]. Наконец, пируват может быть преобразован в аланин и α-кетоглутарат.

Обратная реакция регенерирует пируват, который, таким образом, может быть использован для окисления или глюконеогенез.Из уравнения 1 можно сделать вывод, что даже в наличие стабильного окислительно-восстановительного состояния (соотношение НАД-НАДН) и клеточного pH, уровень лактата будет повышаться всякий раз, когда образуется пируват. превышает его утилизацию или превращение пирувата в ацетил-КоА ограничено.

Использование пирувата может снижаться при использовании пирувата дегидрогеназа недостаточна (врожденная ошибка метаболизма).

Нарушение функции комплекса пируватдегидрогеназы может возникать во время сепсис, что приводит к повышению уровня пирувата и, следовательно, крови уровень лактата [4]. Клинически наиболее актуальная причина ограниченного утилизация пирувата — это недостаток кислорода в клетках.

Оба окисления пирувата и глюконеогенеза требуют присутствия кислорода. Следовательно, когда уровень кислорода падает, глюкоза в основном превращается кормить грудью.

Хотя в этой реакции также образуется АТФ, он меньше эффективный (две молекулы АТФ против 34 молекул АТФ, когда метаболизируется в цикле Кребса).

В транспортировке лактата через клеточная мембрана [5].Во-первых, свободная диффузия молочной кислоты играет роль в оттоке и поглощении лактата клетками, особенно при более высокие концентрации.

Во-вторых, обмен на другой анион, например Cl ^— или HCO ₃ ^— способствует увеличению содержания лактата транспорт через клеточную мембрану.

Третий и самый важный путь вовлекает механизм носителя, связанный с H ⁺ (переносчик монокарбоксилата). Это H ⁺ — связано транспортер увеличивает поток лактата в присутствии градиента pH через мембрану.

По этому механизму поглощение лактата клеткой (например, скелетных мышц и сердечных миоцитов) увеличивается во время ацидоз. Напротив, отток лактата будет увеличиваться во время алкалиемия, приводящая к увеличению уровня лактата во время системная алкалиемия [6].

Повышение уровня лактата во время алкалиемия также может быть связана со стимуляцией фосфофруктокиназа в этих условиях, что приводит к увеличению гликолиз и, следовательно, увеличение выработки лактата.

Хотя повышенный уровень лактата в крови часто связан с наличие метаболического ацидоза (лактоацидоза) продукции лактата не приводит к чистому иону водорода (H ⁺ ) производство, поскольку ионы H ⁺ повторно используются в производство АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) и аденозина монофосфат (АМФ).

Уравнение 2

Неспособность клеток повторно использовать H ⁺ -ионы образуются в результате гидролиза АТФ во время гипоксии, в основном ответственны за метаболический ацидоз в этих условиях [7].

2. Связь между лактатом и тканью гипоксия

Гипоксия тканей лучше всего определяется как наличие дисбаланса между потребностью в кислороде и фактической доставкой кислорода (DO ₂ ). По мере снижения DO ₂ ткани сохраняют их использование кислорода для удовлетворения их потребности в кислороде путем извлечения больше кислорода.

c tHb = уровень гемоглобина

sO ₂ (a) = сатурация артериальной крови кислородом

Уравнение 3

РИС. 2А

Хотя уменьшение каждого из компонентов может вызвать снижение DO ₂ , снижение уровня гемоглобина и насыщение артериальной крови кислородом обычно сопровождается компенсаторными увеличивает сердечный выброс, так что DO ₂ может быть поддерживается для удовлетворения потребности в кислороде [8] и поэтому обычно не приводят к гипоксии тканей [9].

Когда этот компенсаторный механизм отказывает, DO ₂ будет уменьшаться быстрее в этих условия [10].

Когда DO ₂ падает ниже критического уровня, потребность в кислороде больше не может быть удовлетворена, и потребление кислорода начинает Падение совпало с повышением уровня лактата в крови (рис. 1).

Это явление (зависимость от предложения) было продемонстрировано во время экспериментальное снижение уровня гемоглобина, артериального кислорода сатурация и сердечный выброс [11-13]. По понятным причинам эффекты снижения DO ₂ до критических уровней у человека не хорошо изучен.

У пациентов и здоровых добровольцев острое снижение уровни гемоглобина компенсируются увеличением сердечного выход для поддержания доставки кислорода тканям [8]. В двух исследованиях Шибутани, Комацу и его коллеги показали это в кардиохирургии. зависимость от поставок пациентов имела место, когда DO ₂ был ниже критический уровень 300 мл / мин [14,15].

У пациентов с повышенной уровень лактата в крови, потребление кислорода сразу упало, когда DO ₂ понижен [14].

Ronco et al [16] также показали, что снижение DO ₂ ниже критического уровня привело к в снижении потребления кислорода и повышении лактата в крови уровни.

У пациентов в критическом состоянии, Vincent et al [17] показали, что потребление кислорода увеличивалось только у пациентов с повышение уровня лактата в крови при повышении DO ₂ на настой добутамина. Толкование повышенной крови уровень лактата у пациентов с сепсисом может быть затруднен [7].

Однако в ранней фазе септического шока повышенное кровообращение уровни лактата также были связаны с наличием зависимость от питания и, следовательно, тканевая гипоксия [18]. Должны ли мы поэтому сделать вывод, что в клинической практике повышенный уровень лактата в крови следует рассматривать как индикатор наличия ткани гипоксия [19]?

3. Другие причины повышения уровня лактата

При отсутствии клеточной гипоксии дисфункция фермента ПДГ комплекс также приводит к увеличению уровня пирувата (рис.2Б). Повышенный аэробный гликолиз увеличивает внутриклеточный пируват уровни, когда нет необходимости в увеличении продукции АТФ (т.е. когда потребность в кислороде не увеличивается).

Повышенная активность Na ⁺ -K ⁺ -АТФаза в присутствии клеточного нормоксия была связана с этим путем аэробного лактата производство [20]. Расщепление белков приводит к увеличению количества аминокислот. утилизация кислоты, которая может повысить уровень пирувата в процессе глюконеогенез (рис. 2С).

Повышенное производство лактата в клинически подтверждено отсутствие клеточной гипоксии. соответствующие экспериментальные условия (сепсис, лечение хатехоламином) и у пациентов [21,22].Дисфункция фермента ПДГ была задокументированы при экспериментальном и клиническом сепсисе, а также могут быть связано со снижением клиренса лактата у пациентов с сепсисом.

В кроме того, снижение кровотока (снижение доставки лактата) к печень и почки могут влиять на клиренс лактата. В заключение, стойкая клеточная гипоксия при наличии гемодинамически стабильное состояние могло быть связано с уменьшением клиренса (рис. 2D).

РИС. 2Б.

РИС.2С.

РИС. 2D.

Уровень лактата в плазме не только результат производства молекулы, но и от ее очистки. Происходит клиренс лактата преимущественно в печени и почках, тогда как во время При гиперлактатемии мышцы также метаболизируют лактат.

Пониженный лактат очистка, а не увеличение производства может быть важным причина повышения уровня лактата в крови у пациентов с сепсисом после стабилизации гемодинамики [23].Однако и у пациентов после кардиохирургических операций и у пациентов с нарушением функции печени, клиренс лактата в крови нарушен [24,25].

4. Лактат и ацидоз

Связь между лактатом и ионом водорода концентрация — это далеко не так просто. Недавние обзоры подчеркнул, что, особенно при сепсисе, выработка лактата и H ⁺ -ионы могут быть не связаны [7]. Кроме того, физическая химия подчеркнула важность различия сильных ионов как важная причина изменения концентрации ионов H ⁺ и свободная вода как основной источник этих ионов H ⁺ [26].

Хотя связь между уровнем лактата и индексами метаболического ацидоза целесообразны в состояниях с низким потоком, выработка неизмеренных ионов, наличие почечной дисфункции и артериальный p CO ₂ (просто под влиянием манипулирование вентилятором), вероятно, связаны с корреляция слабая или отсутствующая между pH артериальной крови, избытком основания или основанием дефицит и уровни лактата в общей популяции интенсивной терапии и, в частности, пациенты с сепсисом [27,28].

Groeneveld et al. al [29] уже показали, что, несмотря на аналогичный уровень лактата, пациенты с септическим шоком имели более низкий рН артериальной крови, чем пациенты при несептическом шоке. В этом исследовании степень тяжести сепсиса, как связанные с окончательным выживанием, также повлияли на отношения между уровнем лактата и pH артериальной крови.

5. Уровни лактата в клинической практике

Из вышесказанного можно сделать вывод, что повышенный уровень лактата в крови с или без сопутствующего ацидоза отражают сложный метаболический нарушение, при котором увеличивается аэробная и анаэробная продукция и уменьшенный зазор — важные элементы.

Кроме того, значение этих элементов различно в разных болезненных состояниях. Поэтому неудивительно, что отражение столь сложной нарушение обмена веществ не сопровождается клиническими признаками критического болезнь, включая классические признаки шока [30].

Также другие лабораторные отклонения, обычно совпадающие с критическим заболеванием, не отражать уровень лактата в крови или изменения уровня лактата в крови [28,31]. Кроме того, заданный уровень доставки кислорода или кислорода потребление также не может предсказать наличие подачи кислорода зависимость или повышенный уровень лактата в крови [32].Это подчеркивает важность измерения уровня лактата, а не оценки их от других (биохимических) переменных.

5.1 Методы измерения и место отбора проб

При первом описании (Gaglio 1886) измерение уровень лактата потребовал забор 100-200 мл крови и несколько дней на выполнение. В 1964 году Бродер и Вейль [33] были впервые применил фотоспектрометрический метод измерения уровня лактата в цельной крови, что существенно сокращает время обработки.

С этим они задают тон в мониторинге уровня лактата в крови у тяжелобольные. Трудоемкость раннего метод измерения ограничивал широкое использование, так как результаты были обычно доступны в течение длительного времени (часы) после принятия терапевтического решения быть сделано.

Доступность электрода для конкретной подложки сейчас позволяет врачу быстро измерить концентрацию лактата (в течение двух минут) в минимальном количестве (130 мкл) плазмы или цельная кровь с помощью анализатора газов крови. Используя подобное устройство может одновременно предоставлять информацию об уровне гемоглобина, кислороде сатурация и уровень лактата в крови.

Недавно портативное устройство был введен метод отражательной фотометрии и подтверждено у пациентов отделения неотложной помощи [34] и пациентов интенсивной терапии [35].

С помощью этого портативного устройства можно измерять лактат в крови. сделано с использованием одной капли цельной крови, и результаты доступны в течение 60 секунд. Этот относительно дешевый и простой в исполнении метод может использоваться для быстрого измерения лактата в экстренных ситуациях [36].

В отделении интенсивной терапии забор крови из артериальной магистрали обычно используется для измерения уровня лактата в крови. Однако (смешанный) венозная кровь также может использоваться для измерения уровня лактата в крови у тяжелобольные [37,38].

Когда капиллярный или периферический используется венозная кровь, необходимо перекрыть кровь и мышечную активность. следует избегать [39].

Собранные образцы крови следует хранить на льду. и измерения уровня лактата в крови должны быть выполнены быстро, когда метаболизм красных и белых кровяных телец не остановлен добавлением е.г. фторид к образцу [40].

5.2 Повышенный лактат по отношению к клинически значимым конечные точки

Мониторинг лактата необходимо включить в интервенционный и терапевтический план, чтобы пациент мог извлечь пользу из этих измерения. Может ли такой легко доступный параметр сложного отклонения затем используются для назначения пациентов на интервенционные строить планы?

Более конкретно, можно ли использовать уровни лактата для определения пациенты, которым будет лучше при приеме в реанимацию?

Для уровень лактата должен быть связан с риском заболеваемости и смертность от болезненного состояния, которое лучше всего лечить в интенсивной отделение ухода.

За более чем 25 лет уровень лактата в крови отличал пациентов с меньшей заболеваемостью от пациентов с большей заболеваемость и выжившие от неживых при многих формах хирургические вмешательства, травмы и критические заболевания [33,41-45]. Кроме того, большинство пациентов с повышенным уровнем лактата имеют высокий риск нарушенных функций жизненно важных органов [2].

Кроме того, ограничено клиренс лактата у пациентов без недостаточности кровообращения составляет все еще связано с повышенной смертностью пациентов с сепсисом [46].Хотя связь между лактатом и ацидозом сложна, сочетание повышенного уровня лактата и ацидоза вызывает высокая смертность [44].

Некоторые исследования показали, что у определенных групп пациентов лактат уровни были лучшими предикторами выживания и развития органа неудач, чем сложные системы оценки, такие как APACHE II [47].

в Недавнее исследование Smith et al [48] показало, что лактат крови уровни могут отличать пациентов с высоким риском заболеваемости и смертность от пациентов с относительно низким риском.

Портативность приборы для измерения лактата, легкость и скорость Таким образом, измерения могут быть важными факторами в клинической полезность уровня лактата в качестве показателей для интенсивной терапии прием.

5.3. Лечение повышенного уровня лактата

Коррекция гиперлактатемии увеличением метаболизм пирувата и, следовательно, лактата не оказывает значительного влияния по смертности тяжелобольных. Дихлорацетат усиливает активность комплекса пируватдегидрогеназы, тем самым снижая уровень лактата в крови.

Как экспериментальные, так и клинические исследования показали, что введение дихлорацетата снижает кровяное уровень лактата при сепсисе и септическом шоке [49,50,50].

Однако в недавнем контролируемом клиническом исследовании (252 пациента), введение дихлорацетата тяжелобольным пациентам с гиперлактатемия и метаболический ацидоз не оказали существенного влияния на гемодинамика и выживаемость [51].

Также коррекция метаболизма ацидоз, сопровождающий гиперлактатемию, не улучшает гемодинамика, гипоксия тканей и выживаемость в тяжелом состоянии пациенты [52,53].

Основа терапии пациентов с повышенным содержанием лактата в крови уровни — улучшение доставки кислорода тканям. Обычно это достигается увеличением DO ₂ . Жидкостная реанимация, замещение гемоглобина и поддержание артериального кислорода насыщение часто используются для улучшения доставки кислорода тканям.

Однако жидкостная реанимация и инотропы для увеличения сердечной постоянно было обнаружено, что выход кислорода в ткани доставки у пациентов с тканевой гипоксией и, таким образом, остаются опора терапии в этих обстоятельствах [54-58].

В нескольких исследованиях проспективно изучалось влияние уровни лактата для руководства терапией. Блоу и др. [59] интенсивно реанимированные пациенты с травмами со стойкими гиперлактатемия для нормализации уровня лактата в крови.

Пациенты, которые не удалось нормализовать уровень лактата в течение 24 часов. результат, тогда как у пациентов, у которых уровень лактата в крови вернулся до нормального состояния в течение 24 часов результат был улучшен по сравнению с историческая контрольная группа.

Аналогичные выводы были сделаны другие. В проспективном рандомизированном исследовании целевых гемодинамическая терапия у кардиохирургических пациентов, направленная на поддержание нормального уровня лактата в крови, Pölönen et al [60] показали, что пациенты в группе протокола имели более низкий уровень госпитализации. выживаемости и смертности, чем пациенты контрольной группы.

5.4. Клиническое применение измерений лактата

Измерение лактата в крови должно быть частью оценка каждого тяжелобольного пациента, если диагноз очевидное и немедленное вмешательство (операция) необходимо (как в разрыв аневризмы).Особенно на ранних стадиях критического болезнь, повышенный уровень лактата в крови указывает на гипоксию тканей и недостаточные компенсаторные механизмы.

Печальный, но показательный случай проясню это. В наш отделение неотложной помощи с переломами верхней и голени. Он был сознательным, адекватным и ориентированным во времени, месте и лицах.

He был гемодинамически стабильным с артериальным давлением 130/80 и пульс 115 уд / мин. Кровь была взята для рутинной оценки включая уровень лактата в крови.Эхо живота было сразу выполнили и никаких отклонений не выявили.

В пределах 15 минут по прибытии у пациента развилась недостаточность кровообращения и последующий арест.

СЛР была неэффективной, и пациент умер в ER. Через несколько минут после его смерти лабораторные анализы показали кровь уровень лактата по прибытии 15 ммоль / л. Несмотря на его адекватный сознательная и стабильная гемодинамика у этого пациента заканчивалась компенсаторный механизм, и по этому уровню лактата было ясно что-то драматическое вот-вот должно было случиться.

В дополнение к первоначальному измерению уровня лактата в крови, последующие измерения информируют лечащего врача о адекватность реанимации [61]. Стойкая повышенная кровь уровни лактата или неспособность снизить уровень лактата должны быть с последующим увеличением доставки кислорода.

Этого можно достичь за счет увеличения сердечного выброса [62,63] или микроциркуляторного кровотока с сосудорасширяющими средствами, такими как простациклин [64] или нитроглицерин [65].

В послеоперационном периоде мы регулярно измеряем уровень лактата и увеличить доставку кислорода, когда уровень лактата поднимается выше 2.0 ммоль / л, или при повышении уровня при поступлении в интенсивная терапия [60].

6. Заключение

Повышенный уровень лактата в крови служит маркером комплекса нарушение обмена веществ, связанное с увеличением производства, снижение оформление или их комбинация. Клиницисты должны понимать эти сложные процессы, ценю полезность и ограничения мониторинга уровня лактата в крови.

Измерения уровень лактата в крови никогда не должен заменять полный клинический оценка.Скорее, добавление измерений лактата к клиническим суждение и легко доступные клинические переменные усиливают его предсказательная сила [66,67].

Наличие повышенного уровня лактата в крови, особенно у сочетание с ацидозом, должно побудить врача восстановить возможный дисбаланс между потреблением кислорода и доставкой кислорода к ткани, так как это наиболее частая причина повышенного кровообращения уровень лактата.

Постоянно наблюдается повышение уровня лактата. связаны с заболеваемостью и смертностью при широком спектре заболеваний состояния на протяжении многих лет.

Следовательно, наличие повышенной крови уровень лактата должен побудить врача назначить оба диагностические и немедленные лечебные мероприятия и интенсивная терапия прием следует рассмотреть.

Гомеостаз и функция клеток — химия

Глава 8: Гомеостаз и функции клеток

Этот текст опубликован под лицензией Creative Commons. Для ссылки на эту работу, нажмите здесь .

8.1 Концепция гомеостаза

8,2 Болезнь как гомеостатический дисбаланс

8,3 Измерение гомеостаза для оценки здоровья

8.4 Растворимость

8,5 Концентрация раствора

8. 5.1 Молярность

8.5.2 Количество частей в решениях

8.5.3 Эквиваленты

8,6 Разведения

8.7 Концентрации ионов в растворе

8.8 Движение молекул через мембрану

8.9 Резюме

8.10 Ссылки

8.1 Концепция гомеостаза

Гомеостаз относится к способности организма физиологически регулировать свою внутреннюю среду, чтобы обеспечить ее стабильность в ответ на колебания внешних или внутренних условий. Печень, поджелудочная железа, почки и мозг (гипоталамус, вегетативная нервная система и эндокринная система) помогают поддерживать гомеостаз.Печень отвечает за метаболизм токсичных веществ и с помощью сигналов от поджелудочной железы поддерживает углеводный обмен. Печень также помогает регулировать липидный обмен и является основным местом производства холестерина. Почки отвечают за регулирование уровня воды в крови, реабсорбцию веществ в кровь, поддержание уровней солей и ионов в крови, регулирование pH крови и выведение мочевины и других отходов. Гипоталамус участвует в регулировании температуры тела, частоты сердечных сокращений, артериального давления и циркадных ритмов (включая циклы бодрствования / сна).

На гомеостаз могут влиять внутренние или существующие условия (внутренние факторы ) или внешние условия или условия окружающей среды ( внешние факторы ) и поддерживается множеством различных механизмов. Все механизмы гомеостатического контроля имеют как минимум три взаимозависимых компонента для регулируемой переменной:

• A датчик или рецептор, который обнаруживает изменения во внутренней или внешней среде.Примером могут служить периферические хеморецепторы, которые обнаруживают изменения pH крови.
• Интегрирующий центр или центр управления получает информацию от датчиков и инициирует реакцию для поддержания гомеостаза. Самый важный пример — гипоталамус, область мозга, которая контролирует все, от температуры тела до частоты сердечных сокращений, артериального давления, насыщения (сытости) и циркадных ритмов (включая циклы сна и бодрствования).
• Эффектор — это любой орган или ткань, которые получают информацию от интегрирующего центра и действуют, чтобы вызвать изменения, необходимые для поддержания гомеостаза.Одним из примеров является почка, которая задерживает воду, если артериальное давление слишком низкое.

Датчики, интегрирующий центр и эффекторы являются основными компонентами каждого гомеостатического ответа. Положительная и отрицательная обратная связь — более сложные механизмы, которые позволяют этим трем основным компонентам поддерживать гомеостаз для более сложных физиологических процессов.

Отрицательная обратная связь

Отрицательная обратная связь механизмы используют один из продуктов реакции, чтобы уменьшить выход или активность процесса с целью возврата органа или системы к нормальному диапазону функционирования. Большинство гомеостатических процессов используют регулирование с отрицательной обратной связью для поддержания определенного параметра в пределах диапазона уставки, который поддерживает жизнь. Рис. 8.1. Однако следует отметить, что процессы отрицательной обратной связи также используются для других процессов, которые не являются гомеостатическими.

В области гомеостаза регулирование температуры является хорошим примером использования отрицательной обратной связи. Нервные клетки (датчики) передают информацию о температуре тела в гипоталамус (интегрирующий центр). Затем гипоталамус сигнализирует нескольким эффекторам вернуть температуру тела до 37 90 286 o 90 287 ° C (заданное значение).При слишком высокой внутренней температуре активируются два эффектора: потовые железы, которые служат для охлаждения кожи, и кровеносные сосуды, которые подвергаются расширению сосудов (или расширению), чтобы тело могло выделять больше тепла. Как только внутренняя температура возвращается в нормальный диапазон, датчик отправляет отрицательные сообщения обратной связи в интегрирующий центр, чтобы остановить процесс (т. е. выключить потовые железы и предотвратить дальнейшее расширение сосудов). Как внутренние, так и внешние события могут вызывать механизмы отрицательной обратной связи.В двух приведенных выше примерах представлены внутренние механизмы, используемые для возврата тела в нормальный температурный диапазон. Однако мы также можем обеспечить охлаждение тела внешними факторами, такими как снятие теплой шапки и перчаток или наливание стакана прохладной воды на голову. Как внешние, так и внутренние механизмы охлаждения могут возвращать температуру тела в нормальный диапазон и вызывать отрицательную обратную связь. Точно так же, если температура тела ниже заданного значения, мышцы дрожат, выделяя тепло, а сужение кровеносных сосудов помогает телу сохранять тепло.

Гомеостатические процессы очень сложны, поскольку уставка или нормальный диапазон могут изменяться в зависимости от обстоятельств. Например, гипоталамус может изменять заданную температуру тела, например повышать ее во время лихорадки, чтобы помочь бороться с инфекцией.

Рис. 8.1. Гомеостатическое регулирование температуры у человека. Внутренняя температура тела поддерживается на нормальном заданном уровне 37 ^o C. Если внутренняя температура поднимается выше (справа) или падает ниже (слева) заданного значения, инициируются внутренние биологические реакции, чтобы вернуть внутреннюю температуру обратно. в заданный диапазон.Как только это будет достигнуто, запускаются петли отрицательной обратной связи, чтобы уменьшить внутренние биологические реакции, чтобы внутренняя температура не превышала требуемого изменения.

Этот рисунок взят из: Академия Кана

Положительные отзывы

Положительная обратная связь — это механизм, в котором активированный компонент усиливает или дополнительно активирует процесс, который вызвал сам себя, чтобы создать еще более сильный ответ.Механизмы положительной обратной связи предназначены для ускорения или усиления вывода, создаваемого уже активированным стимулом. Механизмы положительной обратной связи предназначены для вывода уровней за пределы нормального диапазона и не так часто используются в гомеостатических реакциях. Чтобы добиться положительной обратной связи, серия событий запускает каскадный процесс, который усиливает действие стимула.

Примером петли положительной обратной связи является каскад свертывания крови, который первоначально инициируется внешним повреждением сосудистой сети (Рисунок 8.2). Во время события повреждения внешние факторы запускают каскад свертывания крови. Белки, участвующие в этом процессе, обычно остаются неактивными, поскольку производятся в гораздо большей форме, чем требуется. Чтобы активировать белок, белок нужно расщепить на более мелкий активный комплекс. Когда белок удерживается в большом неактивном состоянии и расщепляется с образованием активного компонента, он называется зимогеном . Каскад свертывания крови содержит много зимогенов.Первым активируемым зимогеном является фактор X. Когда фактор X расщепляется, он становится активным и переходит к расщеплению следующей нижестоящей мишени, Протромбина II. Это производит активный компонент, тромбин IIa, который имеет множество эффектов. Во-первых, он расщепляет белок фибриноген с образованием фибрина. Затем фибрин начинает образовывать с собой комплекс свертывания. Это называется свободной ячеистой сетью. Активированный тромбин IIa также расщепляет неактивную форму фактора XIII. Активированный фактор XIIIa вызывает образование поперечных связей в рыхлой ячеистой сети, создавая окончательную стабильную сетку, которая образует сгусток крови.Чтобы еще больше ускорить этот процесс, тромбин IIa также имеет два эффекта положительной обратной связи. Он также может расщеплять неактивный фактор X, создавая более активированный фактор X и, в конечном итоге, более активированный тробмин IIa. Он также увеличивает активность врожденного каскада свертывания крови, который дополнительно усиливает активацию фактора X.

Рис. 8.2. Механизм положительной обратной связи каскада свертывания крови. Внешние факторы, такие как повреждение или травма, активировали расщепление зимогенных белков в каскаде свертывания крови.Активация зимогена, тромбина IIa, начинает формирование фибриновой сети свертывания, а также вызывает положительную обратную связь, которая дополнительно активирует весь каскад свертывания.

Этот рисунок адаптирован из: MPT-Matthew

Многие параметры регулируются в организме в пределах узкого гомеостатического окна для поддержания надлежащего функционирования и баланса в биологических системах. Некоторые примеры гомеостатических параметров включают:

Температура

Люди теплокровные или эндотермические , поддерживающие почти постоянную температуру тела.Терморегуляция — важный аспект гомеостаза человека. Тепло в основном вырабатывается печенью и мышечными сокращениями. Люди смогли адаптироваться к большому разнообразию климата, включая жаркую влажную и жаркую засушливую среду. Высокие температуры создают серьезную нагрузку на человеческий организм, создавая большую опасность получения травм или даже смерти. Чтобы справиться с этими климатическими условиями, люди разработали физиологические и культурные способы адаптации. Когда внутренняя температура достигает предела 45 ° C (113 ° F), возникает гипертермия , состояние, при котором температура тела человека повышается сверх нормы, и клеточные белки денатурируют, что приводит к остановке метаболизма и, в конечном итоге, к смерти. Гипотермия — противоположное состояние, при котором внутренняя температура тела падает ниже гомеостатических норм. Гипотермия возникает, когда внутренняя температура тела опускается ниже 35,0 ° C (95,0 ° F). Симптомы зависят от температуры. При умеренном переохлаждении наблюдается дрожь и спутанность сознания. При умеренном переохлаждении прекращается дрожь и усиливается спутанность сознания. При сильном переохлаждении может наблюдаться парадоксальное раздевание, при котором человек снимает одежду, а также повышенный риск остановки сердца. Гипотермия имеет два основных типа причин. Обычно это происходит от сильного холода. Это также может произойти из-за любых условий, которые уменьшают выработку тепла или увеличивают теплопотери. Обычно это включает алкогольную интоксикацию, но может также включать низкий уровень сахара в крови, анорексию и пожилой возраст.

Утюг

Железо — незаменимый элемент для человека. Контроль над этим необходимым, но потенциально токсичным веществом является важной частью многих аспектов здоровья и болезней человека.Гематологов особенно интересовала система метаболизма железа, потому что железо необходимо для красных кровяных телец. Фактически, большая часть железа в организме человека содержится в белке гемоглобина эритроцитов, где он помогает связывать и транспортировать кислород для клеточного дыхания, а дефицит железа является наиболее частой причиной анемии.

Когда уровень железа в организме слишком низкий, в эпителии двенадцатиперстной кишки (слизистой оболочке тонкой кишки) снижается уровень гормона, чувствительного к железу, называемого гепсидином. Это вызывает повышение активности ферропортина, железоселективного белкового канала, встроенного в мембрану клеток кишечника. Активация этого канала стимулирует поглощение железа пищеварительной системой. Избыток железа будет стимулировать обратный процесс.

Сахар

Уровень глюкозы в крови регулируется двумя гормонами: инсулином и глюкагоном , оба высвобождаются из поджелудочной железы.

Когда уровень сахара в крови становится слишком высоким, поджелудочная железа выделяет инсулин.Глюкоза или сахар поглощается клетками (особенно печенью и мышечной тканью), где хранится в виде гликогена. Это приводит к снижению уровня сахара в крови. С другой стороны, когда уровень сахара в крови становится слишком низким, поджелудочная железа выделяет глюкагон. Он способствует расщеплению гликогена на мономеры глюкозы в клетках печени. Затем клетки печени высвобождают свободную глюкозу обратно в кровоток и восстанавливают уровень сахара в крови.

Неправильное функционирование глюкагона приводит к гипогликемии , состоянию, при котором уровень сахара в крови слишком низкий.Это может быть опасно для жизни, приводя к коме и смерти, если не лечить вовремя. Неправильная функция инсулина приводит к гипергликемии или повышению уровня сахара в крови. Если это состояние затягивается, развивается болезнь, называемая диабетом. Более подробно диабет будет рассмотрен в разделе 8.2 ниже.

Осморегуляция

Осморегуляция — это активное регулирование осмотического давления жидкостей организма для поддержания гомеостаза содержания воды в организме; то есть он не дает жидкостям организма становиться слишком разбавленными или слишком концентрированными.Осмотическое давление — это мера тенденции воды переходить из одного раствора в другой посредством осмоса. Чем выше осмотическое давление раствора, тем больше воды хочет войти в раствор.

Почки используются для удаления лишних ионов (таких как Na ⁺ , K ⁺ и Ca ²⁺ ) из крови, тем самым влияя на осмотическое давление. Затем они выводятся в виде мочи. Почки также важны для поддержания кислотно-щелочного уровня, так что pH крови остается близким к нейтральной точке.

Объем воды

Почки также определяют общий объем воды, поддерживаемой в организме. Гормоны антидиуретический гормон (АДГ), также известные как вазопрессин, и альдостерон играют важную роль в регулировании функции почек.

• Если в организме наблюдается дефицит жидкости , будет увеличиваться секреция АДГ из гипофиза. Затем этот гормон попадает в дистальные канальцы или собирающие протоки почек, вызывая задержку жидкости и снижение диуреза.Точно так же гормон альдостерон, минеральный кортикоидный гормон со стероидным каркасом, секретируется корой надпочечников. Альдостерон заставляет почки реабсорбировать Na ⁺ . По мере повторного поглощения Na ⁺ вода также реабсорбируется. Таким образом, удерживание Na ⁺ также приводит к удержанию жидкости (рис. 8.3).
• И наоборот, если уровень жидкости чрезмерен , секреция гормона (альдостерона) подавляется, что приводит к меньшей задержке жидкости почками и последующему увеличению объема выделяемой мочи.

Рис. 8.3. Влияние альдостерона и АДГ на функцию почек. Когда уровень жидкости в организме низкий, АДГ (вазопрессин) секретируется гипофизом, а альдостерон секретируется надпочечниками. АДГ снижает потерю воды, тогда как альдостерон увеличивает реабсорбцию Na + в собирательном канале почек. Вода реабсорбируется с Na +, что приводит к увеличению задержки жидкости и снижению диуреза.

Эта цифра была изменена по материалам EEOC и Wikimedia Commons.

Гемостаз

Гемостаз — это процесс остановки кровотечения. Основная часть этого — каскад коагуляции, показанный на Рисунке 8.2.

Накопление тромбоцитов вызывает свертывание крови в ответ на разрыв или разрыв внутренней оболочки кровеносных сосудов. В отличие от большинства механизмов контроля в организме человека, гемостаз использует положительную обратную связь: чем больше растет сгусток, тем больше происходит свертывание, пока кровь не остановится.

Спящий режим

Время сна зависит от баланса между гомеостатической склонностью ко сну , потребностью во сне как функцией количества времени, прошедшего с момента последнего адекватного эпизода сна, и циркадными ритмами , которые определяют идеальное время сна. правильно структурированный и восстанавливающий эпизод сна. Дефицит сна вызывает компенсирующее увеличение интенсивности и продолжительности сна, в то время как чрезмерный сон снижает склонность ко сну.

(Вернуться к началу)

8.2 Болезнь как гомеостатический дисбаланс

Что такое болезнь?

Болезнь — это нарушение нормальной физиологической функции, которое приводит к негативным симптомам. Хотя заболевание часто является результатом инфекции или травмы, большинство заболеваний связано с нарушением нормального гомеостаза. Все, что препятствует правильной работе системы положительной или отрицательной обратной связи, может привести к болезни, если механизмы нарушения станут достаточно сильными.

Старение — это общий пример болезни, вызванной гомеостатическим дисбалансом. По мере старения организма ослабление петель обратной связи постепенно приводит к нестабильной внутренней среде. Это отсутствие гомеостаза увеличивает риск заболевания и отвечает за физические изменения, связанные со старением. Сердечная недостаточность является результатом подавления механизмов отрицательной обратной связи, что позволяет деструктивным механизмам положительной обратной связи компенсировать отказавшие механизмы обратной связи.Это приводит к высокому кровяному давлению и увеличению сердца, которое в конечном итоге становится слишком жестким, чтобы эффективно перекачивать кровь, что приводит к сердечной недостаточности. Тяжелая сердечная недостаточность может привести к летальному исходу.

Диабет: болезнь нарушения гомеостаза

Диабет, нарушение обмена веществ, вызванное повышенным уровнем глюкозы в крови, является ключевым примером заболевания, вызванного нарушением гомеостаза. В идеальных условиях механизмы гомеостатического контроля должны предотвращать возникновение этого дисбаланса.Однако у некоторых людей механизмы работают недостаточно эффективно или количество глюкозы в крови слишком велико для эффективного управления. В этих случаях необходимо медицинское вмешательство для восстановления гомеостаза и предотвращения необратимого повреждения органов.

Нормальный уровень сахара в крови

Организм человека поддерживает постоянный уровень глюкозы в течение дня. После еды уровень глюкозы в крови повышается, поскольку глюкоза транспортируется из тонкой кишки в кровоток.В ответ на это поджелудочная железа (датчик) выделяет инсулин в кровоток, где он действует как гормон . Как вы узнали из главы 6, гормонов — это молекулы, которые вырабатываются в одной части тела, секретируются в кровоток и транспортируются в отдаленную часть тела, где они опосредуют эффект или реакцию на эту вторичную цель. . Инсулин — это пептидный гормон, который выделяется поджелудочной железой в ответ на повышенный уровень глюкозы в крови.Инсулин с высокой эффективностью связывается с рецепторными белками на поверхности клеток печени, где он включает передачу сигналов в печени для увеличения поглощения глюкозы из кровотока (рис. 8.4). Другие клетки организма, такие как скелетные мышцы, жировая ткань и клетки мозга, также активируются инсулином. Когда молекула оказывает на организм несколько различных эффектов, эти множественные эффекты называются плейотропными эффектами . Эти другие типы клеток также потребляют глюкозу, чтобы использовать ее в качестве источника энергии.Это снижает уровень глюкозы в крови до нормального уровня. Печень может поглощать больше глюкозы, чем другие типы тканей, и превращать ее в большую углеводную молекулу, называемую гликогеном, о которой вы узнали в главе 6. Он хранится в виде этого углевода до тех пор, пока не понадобится глюкоза, а затем ее можно расщепить и высвободить. в кровоток. До 10% объема клеток печени находится в форме гликогена.

Рисунок 8.4 Гомеостаз глюкозы. Когда уровень сахара в крови повышается из-за еды (Путь 1), поджелудочная железа ощущает повышение уровня глюкозы в крови.В ответ он высвобождает пептидный гормон инсулин. Инсулин взаимодействует с нижележащими клетками-мишенями в организме, включая печень и мышечную ткань, где он вызывает захват глюкозы из кровотока в клетку. Избыток глюкозы хранится в виде углеводов, гликогена. Это возвращает нормальный уровень глюкозы в крови. Если после приема пищи прошло несколько часов, уровень глюкозы в крови начнет падать (Путь 2). Это сигнализирует клеткам печени о необходимости расщепления гликогена на мономеры глюкозы. Затем глюкоза может быть возвращена в кровоток.

Рисунок предоставлен: Шеннан Маскопф из Biologycorner.com

Между приемами пищи или во время голодания уровень глюкозы в крови начинает падать. Это активирует поджелудочную железу, чтобы вырабатывать другой гормон, называемый глюкагоном. Передача сигналов глюкагона активирует печень, чтобы начать расщепление запасающей молекулы гликогена на свободную глюкозу. Затем глюкоза возвращается в кровоток, повышая уровень глюкозы в крови (Рисунок 8.4).

В течение дня уровни глюкозы в крови будут незначительно колебаться около гомеостатической уставки (рис. 8.5). Когда едят пищу, это вызывает повышение уровня глюкозы в крови, которому противодействует секреция инсулина. В перерывах между приемами пищи уровень глюкозы в крови падает, и поджелудочная железа высвобождает глюкагон, чтобы подать сигнал печени о возврате глюкозы в кровоток.

Рисунок 8.5. Гомеостаз метаболизма глюкозы : Это изображение иллюстрирует метаболизм глюкозы в течение дня. Гомеостаз может стать несбалансированным, если поджелудочная железа подвергается чрезмерной нагрузке, что делает ее неспособной сбалансировать метаболизм глюкозы. Это может привести к диабету.

Причины нарушения гомеостаза

Люди с диабетом 1 типа не вырабатывают инсулин из-за аутоиммунного разрушения клеток, продуцирующих инсулин, в то время как люди с диабетом 2 типа имеют хронический высокий уровень глюкозы в крови, который вызывает развитие инсулинорезистентности. При диабете уровень глюкозы в крови повышается за счет нормальной активности глюкагона, но отсутствие инсулина или устойчивость к нему означает, что уровень сахара в крови не может вернуться к норме.Это вызывает метаболические изменения, которые приводят к симптомам диабета, таким как ослабление кровеносных сосудов и частое мочеиспускание. Диабет обычно лечат инъекциями инсулина, которые заменяют недостающую отрицательную обратную связь нормальной секреции инсулина. Если диабет не лечить или становится устойчивым к лечению, наблюдаются более серьезные побочные эффекты, в том числе периферическая невропатия (потеря чувствительности в конечностях), потеря кровообращения в конечностях, нечеткость зрения и / или слепота.

В целом, Диабет — это заболевание, вызванное нарушенной петлей обратной связи с участием гормона инсулина.Нарушенная петля обратной связи затрудняет или делает невозможным для организма снижение высокого уровня сахара в крови до здорового уровня.

(Вернуться к началу)

8.3. Измерение гомеостаза для оценки здоровья

Поскольку гомеостатический дисбаланс может привести к болезненным состояниям или даже смерти, гомеостаз был определен как одна из восьми основных концепций биологии. Американская ассоциация медицинских колледжей сообщает, что способность врачей определять и применять знания о гомеостазе следует рассматривать как одну из их ключевых компетенций.Таким образом, врачам нужен способ оценки гомеостатического здоровья своих пациентов. Они должны уметь оценивать смеси соединений, которые содержатся в организме человека.

Напомним, что в главе 2 вы познакомились с концепцией смеси , которая представляет собой вещество, состоящее из двух или более веществ. Также напомним, что смеси могут быть двух типов: гомогенные и гетерогенные , где гомогенные смеси сочетаются так тесно, что их можно рассматривать как единое вещество, хотя это не так. Гетерогенные смеси , с другой стороны, неоднородны и имеют участки смеси, которые выглядят иначе, чем другие участки смеси. Гомогенные смеси можно разделить на две классификации: Коллоиды и растворы . Коллоид представляет собой смесь, содержащую частицы диаметром от 2 до 500 нм. Коллоиды кажутся однородными по природе и имеют одинаковый состав, но являются мутными или непрозрачными.Кровь — хороший пример коллоида. Истинные растворы , с другой стороны, имеют размер частиц типичного иона или небольшой молекулы (от ~ 0,1 до 2 нм в диаметре) и прозрачны, хотя могут быть окрашены. Остальные разделы этой главы будут сосредоточены на характеристиках истинных решений.

Решения вокруг нас. Например, воздух — это решение. Если вы живете рядом с озером, рекой или океаном, этот водоем — не чистый H ₂ O, но, скорее всего, решение.Многие из того, что мы пьем, например газированные напитки, кофе, чай и молоко, являются растворами. Решения — большая часть повседневной жизни. Многие химические процессы, происходящие вокруг нас, происходят в растворе. Фактически, большая часть химии, которая происходит в нашем собственном организме, происходит в растворе, и многие растворы, такие как раствор лактата Рингера для внутривенного введения, важны для здравоохранения. В нашем понимании химии нам нужно немного разбираться в растворах. В этой главе вы узнаете об особых характеристиках решений, их характеристиках и некоторых их свойствах.

Основной компонент раствора называется растворителем , а второстепенный компонент (ы) называется растворенным веществом . Если оба компонента в растворе составляют 50%, термин «растворенное вещество» может относиться к любому компоненту. Когда газообразный или твердый материал растворяется в жидкости, газ или твердый материал называется растворенным веществом . Когда две жидкости растворяются друг в друге, основной компонент называется растворителем , а второстепенный компонент называется растворенным веществом . Многие химические реакции протекают в растворах, и растворы также тесно связаны с нашей повседневной жизнью. Воздух, которым мы дышим, жидкости, которые мы пьем, и жидкости в нашем теле — все это решения. Кроме того, нас окружают такие решения, как воздух и вода (в реках, озерах и океанах).

(Вернуться к началу)

---

Типы решений

Материал существует в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Решения также существуют во всех этих состояниях:

1. Газовые смеси обычно однородны и обычно представляют собой газо-газовые растворы . Для количественной обработки такого типа растворов выделим единицу газам. Атмосфера представляет собой газообразный раствор, состоящий из азота, кислорода, аргона, двуокиси углерода, воды, метана и некоторых других второстепенных компонентов. Некоторые из этих компонентов, такие как вода, кислород и углекислый газ, могут различаться по концентрации в разных местах на Земле в зависимости от таких факторов, как температура и высота над уровнем моря.
2. Когда молекулы газа, твердого вещества или жидкости диспергированы и смешиваются с молекулами жидкости, гомогенные (однородные) состояния называются жидкими растворами .Твердые вещества, жидкости и газы растворяются в жидком растворителе с образованием жидких растворов. В этой главе большая часть химии, которую мы обсудим, происходит в жидких растворах, где вода является растворителем.
3. Многие сплавы, керамика и полимерные смеси — это твердые растворы . В определенном диапазоне медь и цинк растворяются друг в друге и затвердевают с образованием твердых растворов, называемых латунью. Серебро, золото и медь образуют множество различных сплавов с уникальным цветом и внешним видом.Сплавы и другие твердые растворы важны в мире химии материалов.

(Вернуться к началу)

---

8.4 Растворимость

Максимальное количество вещества, которое может быть растворено в данном объеме растворителя, называется растворимостью . Часто растворимость в воде выражается в граммах / 100 мл. Раствор, не достигший максимальной растворимости, называется ненасыщенным раствором . Это означает, что к растворителю можно добавить больше растворенного вещества, и растворение все равно будет происходить.

Раствор, достигший максимальной растворимости, называется насыщенным раствором . Если в этот момент добавить больше растворенного вещества, оно не растворится в растворе. Вместо этого он останется в осадке в виде твердого вещества на дне раствора. Таким образом, часто можно сказать, что раствор является насыщенным, если присутствует дополнительное растворенное вещество (оно может существовать в виде другой фазы, такой как газ, жидкость или твердое вещество).В насыщенном растворе нет чистого изменения количества растворенного вещества, но система никоим образом не статична. Фактически растворенное вещество постоянно растворяется и откладывается с одинаковой скоростью. Такое явление называется равновесием . Например:

В особых случаях раствор может быть перенасыщенным . Перенасыщенные растворы — это растворы, в которых растворенные вещества растворяются за пределами нормальной точки насыщения.Обычно для создания перенасыщенного раствора требуются такие условия, как повышенная температура или давление. Например, ацетат натрия имеет очень высокую растворимость при 270 К. При охлаждении такой раствор остается растворенным в так называемом метастабильном состоянии . Однако, когда к раствору добавляют кристалл затравки , дополнительное растворенное вещество быстро затвердевает. В процессе кристаллизации выделяется тепло, и раствор становится теплым. Обычные грелки для рук используют этот химический процесс для выработки тепла.

Видео, показывающее кристаллизацию перенасыщенного раствора ацетата натрия. Видео: Школа естественных и математических наук Северной Каролины

---

Итак, как мы можем предсказать растворимость вещества?

Одна полезная классификация материалов — полярность. Читая о ковалентных и ионных соединениях в главах 3 и 4, вы узнали, что ионные соединения имеют самую высокую полярность, образуя полные катионы и анионы внутри каждой молекулы, когда электроны передаются от одного атома к другому.Вы также узнали, что ковалентные связи могут быть полярными или неполярными по своей природе в зависимости от того, разделяют ли атомы, участвующие в связи, электроны неравномерно или поровну, соответственно. Напомним, что по разнице электроотрицательностей можно определить полярность вещества. Обычно ионная связь имеет разность электроотрицательностей 1,8 или выше, тогда как полярная ковалентная связь составляет от 0,4 до 1,8, а неполярная ковалентная связь составляет 0,4 или ниже.

Рисунок 8.6 Диаграмма разности электроотрицательностей. Диаграмма выше является руководством для определения типа связи между двумя разными атомами. Взяв разницу между значениями электроотрицательности для каждого из атомов, участвующих в связи, можно предсказать тип связи и полярность. Обратите внимание, что полный ионный характер достигается редко, однако, когда металлы и неметаллы образуют связи, они называются в соответствии с правилами ионного связывания.

---

Вещества с нулевой или низкой разностью электроотрицательности, такие как H ₂ , O ₂ , N ₂ , CH ₄ , CCl ₄ — это неполярные соединения , тогда как H ₂ O, NH ₃ , CH ₃ OH, NO, CO, HCl, H ₂ S, PH ₃ Более высокая разность электроотрицательностей полярных соединений . Обычно соединения, имеющие сходную полярность, растворимы друг в друге. Это можно описать правилом:

Like Dissolves Like.

Это означает, что вещества должны иметь одинаковые межмолекулярные силы для образования растворов. Когда растворимое растворенное вещество вводится в растворитель, частицы растворенного вещества могут взаимодействовать с частицами растворителя. В случае твердого или жидкого растворенного вещества взаимодействия между частицами растворенного вещества и частицами растворителя настолько сильны, что отдельные частицы растворенного вещества отделяются друг от друга и, окруженные молекулами растворителя, входят в раствор.(Газообразные растворенные вещества уже отделены от составляющих частиц, но концепция окружения частицами растворителя все еще применима.) Этот процесс называется solvatio n и проиллюстрирован на рисунке 7.2. Когда растворителем является вода, используется слово гидратация , а не сольватация.

Обычно полярные растворители растворяют полярные растворенные вещества, тогда как неполярные растворители растворяют неполярные растворенные вещества. В целом процесс растворения зависит от силы притяжения между частицами растворенного вещества и частицами растворителя.Например, вода представляет собой высокополярный растворитель, способный растворять многие ионные соли. На рис. 8.7 показан процесс растворения, в котором вода действует как растворитель для растворения кристаллической соли хлорида натрия (NaCl). Обратите внимание, что когда ионные соединения растворяются в растворителе, они распадаются на свободно плавающие ионы в растворе. Это позволяет соединению взаимодействовать с растворителем. В случае растворения хлорида натрия в воде ион натрия притягивается к частичному отрицательному заряду атома кислорода в молекуле воды, тогда как ион хлорида притягивается к частичным положительным атомам водорода.

Рисунок 8.7: Процесс растворения. Когда ионная соль, такая как хлорид натрия, показанная на (A), вступает в контакт с водой, молекулы воды диссоциируют ионные молекулы хлорида натрия в их ионное состояние, что показано в виде молекулярной модели на (B) твердого тела. кристаллическая решетка хлорида натрия и (C) хлорид натрия, растворенный в водном растворителе. (Фотография хлорида натрия предоставлена ​​Крисом 73).

---

Многие ионные соединения растворимы в воде, однако не все ионные соединения растворимы.Ионные соединения, растворимые в воде, существуют в растворе в ионном состоянии. На рис. 7.2 вы заметите, что хлорид натрия распадается на ион натрия и ион хлорида по мере растворения и взаимодействия с молекулами воды. В случае ионных соединений, не растворимых в воде, ионы настолько сильно притягиваются друг к другу, что не могут быть разрушены частичными зарядами молекул воды.

Диссоциация растворимых ионных соединений придает растворам этих соединений интересное свойство: они проводят электричество. Из-за этого свойства растворимые ионные соединения упоминаются как электролиты . Многие ионные соединения полностью диссоциируют и поэтому называются сильными электролитами . Хлорид натрия — пример сильного электролита. Некоторые соединения растворяются, но диссоциируют только частично, и растворы таких растворенных веществ могут лишь слабо проводить электричество. Эти растворенные вещества называются слабыми электролитами . Уксусная кислота (CH ₃ COOH), входящая в состав уксуса, является слабым электролитом.Растворенные вещества, которые растворяются в отдельные нейтральные молекулы без диссоциации, не придают своим растворам дополнительную электропроводность и называются неэлектролитами . Полярные ковалентные соединения, такие как столовый сахар (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ), являются хорошими примерами неэлектролитов .

Термин электролит используется в медицине для обозначения любых важных ионов, растворенных в водном растворе в организме.Важные физиологические электролиты включают Na ⁺ , K ⁺ , Ca ^{2 +} , Mg ^{2 +} и Cl ^— . Спортивные напитки, такие как Gatoraid, содержат комбинации этих ключевых электролитов, которые помогают восполнить потерю электролитов после тяжелой тренировки.

Точно так же решения могут быть получены путем смешивания двух совместимых жидкостей. Жидкость с более низкой концентрацией называется растворенным веществом , , а жидкость с более высокой концентрацией — растворителем .Например, зерновой спирт (CH ₃ CH ₂ OH) представляет собой полярную ковалентную молекулу, которая может смешиваться с водой. Когда два одинаковых раствора помещаются вместе и могут смешиваться в раствор, говорят, что они смешиваются . С другой стороны, жидкости, которые не имеют одинаковых характеристик и не могут смешиваться вместе, называются несмешивающимися . Например, масла, содержащиеся в оливковом масле, такие как олеиновая кислота (C ₁₈ H ₃₄ O ₂ ), имеют в основном неполярные ковалентные связи, которые не обладают межмолекулярными силами, достаточно сильными, чтобы разорвать водородную связь между молекулы воды.Таким образом, вода и масло не смешиваются и считаются несмешиваемыми .

Другие факторы, такие как температура и давление, также влияют на растворимость растворителя. Таким образом, при определении растворимости следует также учитывать эти другие факторы.

(Вернуться к началу)

---

8,5 Концентрация раствора

В химии концентрация определяется как содержание компонента, деленное на общий объем смеси. Все мы качественно представляем, что подразумевается под концентрацией . Любой, кто варил растворимый кофе или лимонад, знает, что слишком много порошка дает сильно ароматный и высококонцентрированный напиток, а слишком маленькое — разбавленный раствор, который трудно отличить от воды. Количественно концентрация раствора описывает количество растворенного вещества, которое содержится в определенном количестве этого раствора. Знание концентрации растворенных веществ важно для контроля стехиометрии реагентов для реакций, протекающих в растворе, и имеет решающее значение для многих аспектов нашей жизни, от измерения правильной дозы лекарства до обнаружения химических загрязнителей, таких как свинец и мышьяк.Химики используют множество разных способов определения концентраций. В этом разделе мы рассмотрим наиболее распространенные способы представления концентрации раствора. К ним относятся: молярность и количество частей на раствор.

8. 5.1 Молярность

Наиболее распространенной единицей концентрации является молярность , что также является наиболее полезным для расчетов, включающих стехиометрию реакций в растворе. Молярность (M) раствора — это количество молей растворенного вещества, присутствующего точно в 1 л раствора.

Таким образом, единицами молярности являются моль на литр раствора (моль / л), сокращенно M. Обратите внимание, что указанный объем является общим объемом раствора и включает как растворенное вещество, так и растворитель. Например, водный раствор, содержащий 1 моль (342 г) сахарозы в достаточном количестве воды, чтобы получить конечный объем 1,00 л, имеет концентрацию сахарозы 1,00 моль / л или 1,00 М. В химической записи квадратные скобки вокруг названия или формула растворенного вещества представляет собой концентрацию растворенного вещества.Итак

[сахароза] = 1,00 M

читается как «концентрация сахарозы 1,00 молярная». Приведенное выше уравнение можно использовать для расчета количества растворенного вещества, необходимого для получения любого количества желаемого раствора.

Пример проблемы:

Рассчитайте количество молей гидроксида натрия (NaOH), необходимое для получения 2,50 л 0,100 M NaOH.

Дано: (1) идентичность растворенного вещества = NaOH, (2) объем = 2,50 л и (3) молярность раствора = 0.100 моль / л (Примечание: при вычислении задач всегда записывайте единицы молярности как моль / л, а не M. Это позволит вам отменить единицы при выполнении вычислений.)

Запрошено: количество растворенного вещества в молях

Стратегия: (1) Измените приведенное выше уравнение, чтобы найти желаемую единицу, в данном случае молей. (2) Еще раз проверьте все единицы в уравнении и убедитесь, что они совпадают. Выполните все необходимые преобразования, чтобы единицы совпадали. (3) Введите значения соответствующим образом и произведите вычисления.

Решение:

(1) Измените приведенное выше уравнение, чтобы найти моль.

(2) Еще раз проверьте все единицы в уравнении и убедитесь, что они совпадают.

Приведенные значения для этого уравнения: объем 2,50 л и молярность 0,100 моль / л. Единицы объема для обоих этих чисел указаны в литрах (L) и, следовательно, совпадают. Следовательно, никаких преобразований производить не нужно.

(3) Введите значения соответствующим образом и выполните математические вычисления.

Приготовление растворов

Обратите внимание, что в приведенном выше примере у нас все еще недостаточно информации, чтобы фактически приготовить раствор в лаборатории. Не существует оборудования, которое могло бы измерить количество молей вещества. Для этого нам нужно преобразовать количество молей образца в количество граммов, представленное этим числом. Затем мы можем легко использовать весы для взвешивания количества вещества, необходимого для приготовления раствора.Для примера выше:

Чтобы фактически приготовить раствор, обычно растворяют растворенное вещество в небольшом количестве растворителя, а затем, когда растворенное вещество растворяется, конечный объем может быть доведен до 2,50 л. Если вы добавляете 10 г NaOH напрямую до 2,50 л конечный объем будет больше 2,50 л, а концентрация раствора будет меньше 0,100 М. Помните, что конечный объем должен включать как растворенное вещество, так и растворитель.

Рисунок 8.8 иллюстрирует процедуру приготовления раствора дигидрата хлорида кобальта (II) в этаноле.Обратите внимание, что объем растворителя не указан. Поскольку растворенное вещество занимает пространство в растворе, необходимый объем растворителя на меньше, чем на желаемый общий объем раствора.

Рисунок 8.8: Приготовление раствора известной концентрации с использованием твердого вещества. Чтобы приготовить раствор, сначала добавьте в колбу часть растворителя. Затем взвесьте необходимое количество растворенного вещества и медленно добавьте его к растворителю.После растворения в растворителе объем раствора можно довести до конечного объема раствора. Для показанной мерной колбы это обозначено черной линией на горловине колбы. В данном случае это 500 мл раствора. Мерные колбы бывают разных размеров, чтобы вместить разные объемы раствора. Градуированные цилиндры также можно использовать для точного доведения раствора до конечного объема. Другая стеклянная посуда, включая химические стаканы и колбы Эрленмейера, недостаточно точна для большинства решений.

---

Пример расчета молярности

Раствор на рисунке 7.8 содержит 10,0 г дигидрата хлорида кобальта (II), CoCl ₂ · 2H ₂ O, в этаноле, достаточном для приготовления ровно 500 мл раствора. Какова молярная концентрация CoCl ₂ · 2H ₂ O?

Дано: масса растворенного вещества и объем раствора

Запрошено: концентрация (M)

Стратегия:

1. Мы знаем, что молярность равна 9000 моль / литр.

2. Чтобы рассчитать молярность, нам нужно выразить:

• масса в виде молей
• объем в литрах
• Подставьте оба в уравнение выше и вычислите

Решение:

1. Преобразование массы в моль. Мы можем использовать молярную массу для перевода граммов CoCl ₂ · 2H ₂ O в моль.

• Молярная масса CoCl ₂ · 2H ₂ O равна 165.87 г / моль (включая две молекулы воды, поскольку они являются частью структуры кристаллической решетки этого твердого гидрата!)

2. Перевести объем в литры

3. Подставьте значения в уравнение полярности:

8.5.2 Количество частей в решениях

В потребительском и промышленном мире наиболее распространенный метод выражения концентрации основан на количестве растворенного вещества в фиксированном количестве раствора. Упомянутые здесь «количества» могут быть выражены в массе, в объеме или в обоих (т. Е. масса растворенного вещества в данном объеме раствора). Чтобы различать эти возможности, сокращения (м / м), (об / об) и (м / об).

В большинстве прикладных областей химии часто используется мера (м / м), тогда как в клинической химии обычно используется (м / об), где масса выражается в граммах, и объем в мл.

Один из наиболее распространенных способов выражения таких концентраций как « частей на 100 », который мы все знаем как « процента ».« Cent » — это префикс латинского происхождения, относящийся к числу 100
(L. centum ), как в столетии или столетии . Он также обозначает 1/100 (от L. centesimus ) как сантиметр и денежная единица центов . Процентные растворы определяют количество растворенного вещества, которое растворено в количестве раствора, умноженном на 100. Процентные растворы могут быть выражены в единицах массы растворенного вещества на массу раствора (м / м%) или массы растворенного вещества на объем раствора (м / об.%) или объем растворенного вещества на объем раствора (об. / об.%).При создании процентного раствора важно указать, какие единицы измерения используются, чтобы другие также могли правильно принять решение. Также помните, что раствор — это сумма как растворителя, так и растворенного вещества, когда вы выполняете расчет процентов.

Раствор = Раствор + Растворитель

Таким образом, при вычислении процентных решений можно использовать следующее уравнение:

Пример 1:

В качестве примера, раствор этанола в воде с концентрацией 7,0% об. / Об. Может содержать 7 мл этанола в общем количестве 100 мл раствора.Сколько воды в растворе?

В этой задаче мы знаем, что:

Раствор = Раствор + Растворитель

Таким образом, мы можем ввести значения, а затем решить неизвестное.

100 мл = 7 мл + X мл растворителя (в данном случае вода)

переместив 7 на другую сторону, мы увидим, что:

100 мл — 7 мл = 93 мл H ₂ O

Пример 2

Какое (м / об)% раствора, если 24.0 г сахарозы растворяется в общем растворе 243 мл?

Пример 3

Сколько граммов NaCl требуется для приготовления 625 мл 13,5% раствора?

---

Для более разбавленных растворов используются части на миллион (10 ⁶ ppm) и части на миллиард (10 ⁹ ; ppb). Эти термины широко используются для обозначения количества следов загрязняющих веществ в окружающей среде.

Аналогичные процентные («части на сотню») единицы, ppm и ppb могут быть определены в единицах массы, объема или смешанных единиц массы-объема.Также существуют единицы ppm и ppb, определяемые по количеству атомов и молекул.

Здесь приведены массовые определения ppm и ppb:

Как ppm, так и ppb являются удобными единицами измерения концентраций загрязняющих веществ и других микропримесей в воде. Концентрации этих загрязнителей, как правило, очень низкие в очищенных и природных водах, и их уровни не могут превышать относительно низкие пороговые значения концентрации, не вызывая неблагоприятных последствий для здоровья и дикой природы.Например, EPA определило, что максимально безопасный уровень фторид-иона в водопроводной воде составляет 4 ppm. Встроенные фильтры для воды предназначены для снижения концентрации фторида и некоторых других незначительных примесей в водопроводной воде (рис. 8.9).

Рисунок 8.9. (a) В некоторых районах следовые концентрации загрязняющих веществ могут сделать нефильтрованную водопроводную воду небезопасной для питья и приготовления пищи. (b) Встроенные фильтры для воды снижают концентрацию растворенных веществ в водопроводной воде. (кредит А: модификация работы Дженн Дарфи; кредит б: модификация работы «Вастатепаркстафф» / Wikimedia commons

---

При сообщении о загрязнителях, таких как свинец, в питьевой воде, концентрации ppm и ppb часто указываются в смешанных единицах измерения массы / объема. Это может быть очень полезно, поскольку нам легче думать о воде с точки зрения ее объема, а не массы. Кроме того, плотность воды составляет 1,0 г / мл или 1,0 мг / 0,001 мл, что упрощает преобразование между двумя единицами измерения.Например, если мы обнаружим, что содержание свинца в воде составляет 4 частей на миллион, это будет означать, что есть:

8.5.3 Эквиваленты

Концентрации ионных растворенных веществ иногда выражаются в единицах, называемых эквивалентами (уравнение). Один эквивалент равен 1 моль положительного или отрицательного заряда. Таким образом, 1 моль / л Na ⁺ (водн.) Также равно 1 экв / л, потому что натрий имеет заряд 1+. Раствор ионов Ca ^{2 +} (водн.) С концентрацией 1 моль / л имеет концентрацию 2 экв / л, потому что кальций имеет заряд 2+.Разбавленные растворы могут быть выражены в миллиэквивалентах (мэкв.) — например, общая концентрация плазмы крови человека составляет около 150 мэкв / л.

В более формальном определении, эквивалент — это количество вещества, необходимое для выполнения одного из следующих действий:

• реагирует или поставляет один моль ионов водорода (H ⁺ ) в кислотно-щелочной реакции
• реагирует или поставляет один моль электронов в окислительно-восстановительной реакции.

Согласно этому определению, эквивалент — это количество молей иона в растворе, умноженное на валентность этого иона.Если 1 моль NaCl и 1 моль CaCl ₂ растворяются в растворе, в этом растворе содержится 1 экв. Na, 2 экв. Ca и 3 экв. Cl. (Валентность кальция равна 2, поэтому для этого иона у вас 1 моль и 2 эквивалента. )

(Вернуться к началу)

---

8,6 Разведения

Раствор желаемой концентрации можно также приготовить путем разбавления небольшого объема более концентрированного раствора дополнительным растворителем. Для этой цели часто используется основной раствор, который представляет собой приготовленный раствор известной концентрации.Разбавление основного раствора предпочтительнее при приготовлении растворов с очень слабой концентрацией, поскольку альтернативный метод взвешивания небольших количеств растворенного вещества может быть трудным для выполнения с высокой степенью точности. Разбавление также используется для приготовления растворов из веществ, которые продаются в виде концентрированных водных растворов, таких как сильные кислоты.

Процедура приготовления раствора известной концентрации из основного раствора показана на рисунке 8.10. Это требует расчета желаемого количества растворенного вещества в конечном объеме более разбавленного раствора, а затем расчета объема исходного раствора, который содержит это количество растворенного вещества. Помните, что при разбавлении данного количества исходного раствора растворителем , а не , изменяет количество присутствующего растворенного вещества, изменяется только объем раствора. Таким образом, соотношение между объемом и концентрацией основного раствора и объемом и концентрацией желаемого разбавленного раствора может быть выражено математически как:

Где M _s — концентрация основного раствора, V _s — объем основного раствора, M _d — концентрация разбавленного раствора, а V _d — объем разбавленного раствора. .

Рисунок 8.10 Приготовление раствора известной концентрации путем разбавления исходного раствора. (a) Объем ( V _s ), содержащий желаемое количество растворенного вещества (M _s ), измеряют из исходного раствора известной концентрации. (b) Отмеренный объем исходного раствора переносят во вторую мерную колбу. (c) Измеренный объем во второй колбе затем разбавляется растворителем до объемной отметки [( V _s ) (M _s ) = ( V _d ) (M _d ). ].

---

Пример расчета разбавления

Какой объем 3,00 М исходного раствора глюкозы необходим для приготовления 2500 мл 0,400 М раствора?

Дано: объем и молярность разбавленного раствора и молярность основного раствора

Запрошено: объем основного раствора

Стратегия и решение:

Для задач разбавления, если вам известны 3 переменные, вы можете решить для 4-й переменной.

1. Начните с перестановки уравнения, чтобы найти переменную, которую вы хотите найти. В этом случае вы хотите найти объем основного раствора, V _s

2. Затем убедитесь, что одинаковые термины имеют одинаковые единицы измерения. Например, Md и Ms являются концентрациями, поэтому для проведения расчетов они должны быть в одной и той же единице (в данном случае они оба указаны в молярности). Если бы концентрации были разными, скажем, один был дан в молярности, а другой в процентах, или один был в молярности, а другой был в миллимолярности, один из терминов нужно было бы преобразовать, чтобы они совпадали. Таким образом, единицы будут отменены, и в этом случае вы останетесь с единицами громкости.

3. Наконец, заполните уравнение с известными значениями и вычислите окончательный ответ.

Обратите внимание: если требуется 333 мл исходного раствора, вы также можете рассчитать количество растворителя, необходимое для окончательного разбавления. (Общий объем — объем исходного раствора = объем растворителя, необходимый для окончательного разбавления. В этом случае 2500 мл — 333 мл = 2167 мл воды, необходимой для окончательного разбавления (это следует делать в мерном цилиндре или мерной колбе) .

(Вернуться к началу)

---

8,7 Концентрации ионов в растворе

До сих пор мы обсуждали концентрацию всего раствора в терминах общего растворенного вещества, деленного на объем раствора. Давайте более подробно рассмотрим, что это означает при рассмотрении ионных и ковалентных соединений. Когда ионные соединения растворяются в растворе, они переходят в ионное состояние.Катионы и анионы связываются с полярными молекулами воды. Напомним, что растворы, содержащие ионы, называются электролитами из-за их способности проводить электричество. Например, дихромат аммония (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ представляет собой ионное соединение, которое содержит два иона NH ₄ ⁺ и один Cr ₂ O ₇ ²⁻ ионов на формульную единицу. Как и другие ионные соединения, это сильный электролит, который диссоциирует в водном растворе с образованием гидратированных ионов NH ₄ ⁺ и Cr ₂ O ₇ ^2-.Если мы рассмотрим это решение математически, мы увидим, что для каждой молекулы дихромата аммония, которая растворяется, образуются три результирующих иона (два иона NH ₄ ⁺ и один Cr ₂ O ₇ ^2- ион). Это также можно представить в более крупном молярном масштабе. Когда 1 моль (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ растворяется, получается 3 моля ионов (1 моль Cr ₂ O ₇ ^2- анионов и 2 моль катионов NH ₄ ⁺ ) в растворе (Рисунок 8.11). Чтобы обсудить взаимосвязь между концентрацией раствора и результирующим количеством ионов, используется термин эквиваленты .

Один эквивалент определяется как количество ионного соединения, которое обеспечивает 1 моль электрического заряда (+ или -). Он рассчитывается путем деления молярности раствора на общий заряд, созданный в растворе.

Рис. 8.11 Растворение 1 моля ионного соединения. Растворение 1 моля формульных единиц дихромата аммония в воде дает 1 моль анионов Cr ₂ O ₇ ^2- и 2 моль катионов NH ₄ ⁺ . (Молекулы воды не показаны с молекулярной точки зрения для ясности. )

---

Когда мы проводим химическую реакцию с использованием раствора соли, такой как дихромат аммония, нам необходимо знать концентрацию каждого иона, присутствующего в растворе. Если раствор содержит 1,43 M (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ , то концентрация Cr ₂ O ₇ ^2- также должна быть 1.43 M, потому что на формульную единицу приходится один ион Cr ₂ O ₇ ^2-. Однако на формульную единицу приходится два иона NH ₄ ⁺ , поэтому концентрация ионов NH ₄ ⁺ составляет 2 × 1,43 M = 2,86 М. Поскольку каждая формульная единица (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O ₇ производит три иона при растворении в воде (2NH ₄ ⁺ + 1Cr ₂ O ₇ ^2-), общая концентрация ионов в решение 3 × 1.43 M = 4,29 M. Эквивалентное значение (NH ₄ ) ₂ Cr ₂ O _{7 7 можно затем рассчитать, разделив 1,43 M на 4,29 M, получив 0,333 эквивалента. Таким образом, для (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 растворение 0,333 моля соединения даст 1 моль ионов в растворе.}

Пример 1

Каковы концентрации всех ионных частиц, полученных из растворенных веществ в этих водных растворах?

1. 0.21 М NaOH
2. 3,7 M (CH ₃ ) CHOH
3. 0,032 M In (NO ₃ ) ₃

Дано: молярность

Запрошено: концентраций

Стратегия:

A Классифицируйте каждое соединение как сильный электролит или как неэлектролит.

B Если соединение является неэлектролитом, его концентрация такая же, как молярность раствора. Если соединение является сильным электролитом, определите количество каждого иона, содержащегося в одной формульной единице.Найдите концентрацию каждого вида, умножив количество каждого иона на молярность раствора.

Решение:

1. 0,21 М NaOH

A Гидроксид натрия — это ионное соединение, которое является сильным электролитом (и сильным основанием) в водном растворе:

B Поскольку каждая формульная единица NaOH производит один ион Na ⁺ и один ион OH ^— , концентрация каждого иона такая же, как концентрация NaOH: [Na ⁺ ] = 0.21 M и [OH ^— ] = 0,21

2. 3,7 M (CH ₃ ) CHOH

A Формула (CH ₃ ) ₂ CHOH представляет собой 2-пропанол (изопропиловый спирт) и содержит группу –OH, поэтому это спирт. Напомним из раздела 4.1 «Водные растворы», что спирты — это ковалентные соединения, которые растворяются в воде с образованием растворов нейтральных молекул. Таким образом, спирты не являются электролитами

B Таким образом, единственными растворенными веществами в растворе являются (CH ₃ ) ₂ молекул CHOH, поэтому [(CH ₃ ) ₂ CHOH] = 3.7 м

3. 0,032 M дюйм (NO ₃ ) ₃

A Нитрат индия — это ионное соединение, которое содержит ионы In ³⁺ и ионы NO ₃ ^—, поэтому мы ожидаем, что он будет вести себя как сильный электролит в водном растворе

B Одна формульная единица In (NO ₃ ) ₃ дает один ион In ³⁺ и три иона NO ₃ ^—, так что 0,032 M In (NO ₃ ) ₃ раствор содержит 0.032 M In ³⁺ и 3 × 0,032 M = 0,096 M NO ₃ ^— , то есть [In ³⁺ ] = 0,032 M и [NO ₃ ^— ] = 0,096 M

(Вернуться к началу)

---

8.8 Движение молекул через мембрану

Одно из величайших чудес клеточной мембраны — это ее способность регулировать концентрацию веществ внутри клетки. Эти вещества включают ионы, такие как Ca ⁺⁺ , Na ⁺ , K ⁺ и Cl ^— ; питательные вещества, включая сахара, жирные кислоты и аминокислоты; и продукты жизнедеятельности, в частности диоксид углерода (CO ₂ ), которые должны покидать ячейку.

Двухслойная липидная структура мембраны обеспечивает первый уровень контроля. Фосфолипиды плотно упакованы вместе, и мембрана имеет гидрофобную внутреннюю часть. Эта структура обеспечивает избирательную проницаемость мембраны. Мембрана с селективной проницаемостью позволяет только веществам, отвечающим определенным критериям, проходить через нее без посторонней помощи. В случае клеточной мембраны только относительно небольшие неполярные материалы могут перемещаться через липидный бислой (помните, липидные хвосты мембраны неполярны).Некоторыми примерами этого являются другие липиды, кислород и углекислый газ, а также спирт. Однако водорастворимые материалы, такие как глюкоза, аминокислоты и электролиты, нуждаются в некоторой помощи для прохождения через мембрану, потому что они отталкиваются гидрофобными хвостами фосфолипидного бислоя. Все вещества, которые проходят через мембрану, делают это одним из двух общих методов, которые классифицируются в зависимости от того, требуется ли энергия или нет. Пассивный транспорт — это движение веществ через мембрану без затрат клеточной энергии.Напротив, активный транспорт — это перемещение веществ через мембрану с использованием энергии аденозинтрифосфата (АТФ). Вы видели примеры этих типов транспортных механизмов в главе 4, где мы узнали о генерации потенциала действия в нейроне.

Пассивный транспорт

Чтобы понять , как вещества пассивно перемещаются через клеточную мембрану, необходимо понимать градиенты концентрации и диффузию.Градиент концентрации — это разница концентраций вещества в пространстве. Молекулы (или ионы) будут распространяться / диффундировать от того места, где они более сконцентрированы, к месту с меньшей концентрацией, пока они не будут равномерно распределены в этом пространстве. (Когда молекулы движутся таким образом, они, как говорят, перемещаются на вниз на свой градиент концентрации.) Диффузия — это перемещение частиц из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией.Несколько общих примеров помогут проиллюстрировать эту концепцию. Представьте, что вы находитесь в закрытой ванной. Если распылить флакон духов, молекулы аромата естественным образом распространятся из места, где они оставили флакон, во все углы ванной комнаты, и это распространение будет продолжаться до тех пор, пока не исчезнет градиент концентрации. Другой пример — ложка сахара в чашку чая. В конце концов сахар будет распространяться по всему чаю, пока не исчезнет градиент концентрации. В обоих случаях, если в комнате теплее или чай горячее, диффузия происходит еще быстрее, поскольку молекулы сталкиваются друг с другом и распространяются быстрее, чем при более низких температурах.Таким образом, внутренняя температура тела около 98,6 ^° F также способствует диффузии частиц внутри тела.

Посетите эту ссылку, чтобы увидеть диффузию и то, как она приводится в движение кинетической энергией молекул в растворе.

Когда какое-либо вещество существует в большей концентрации на одной стороне полупроницаемой мембраны, такой как клеточные мембраны, любое вещество, которое может перемещаться вниз по градиенту своей концентрации через мембрану, будет делать это. Рассмотрим вещества, которые могут легко диффундировать через липидный бислой клеточной мембраны, такие как газы кислород (O ₂ ) и CO ₂ .O ₂ обычно диффундирует в клетки, потому что он более сконцентрирован вне них, а CO ₂ обычно диффундирует из клеток, потому что он более сконцентрирован внутри них. Ни один из этих примеров не требует энергии со стороны клетки, и поэтому они используют пассивный транспорт для перемещения через мембрану.

Прежде чем двигаться дальше, вам нужно рассмотреть газы, которые могут диффундировать через клеточную мембрану. Поскольку клетки быстро потребляют кислород во время метаболизма, обычно внутри клетки концентрация O ₂ ниже, чем снаружи.В результате кислород будет диффундировать из интерстициальной жидкости непосредственно через липидный бислой мембраны в цитоплазму внутри клетки. С другой стороны, поскольку клетки продуцируют CO ₂ в качестве побочного продукта метаболизма, концентрации CO ₂ повышаются в цитоплазме; следовательно, CO ₂ будет перемещаться из клетки через липидный бислой в интерстициальную жидкость, где его концентрация ниже. Этот механизм движения молекул через клеточную мембрану со стороны, где они более сконцентрированы, в сторону, где они менее сконцентрированы, представляет собой форму пассивного транспорта, называемого простой диффузией (рис.8.12).

Рисунок 8.12. Простая диффузия через клеточную (плазменную) мембрану. Структура липидного бислоя позволяет небольшим незаряженным веществам, таким как кислород и углекислый газ, и гидрофобным молекулам, таким как липиды, проходить через клеточную мембрану вниз по градиенту их концентрации за счет простой диффузии.

---

Большие полярные или ионные молекулы, которые являются гидрофильными, не могут легко пересечь бислой фосфолипидов. Очень маленькие полярные молекулы, такие как вода, могут пересекаться посредством простой диффузии из-за своего небольшого размера.Заряженные атомы или молекулы любого размера не могут пересечь клеточную мембрану посредством простой диффузии, поскольку заряды отталкиваются гидрофобными хвостами внутри бислоя фосфолипидов. Растворенные вещества, растворенные в воде по обе стороны от клеточной мембраны, будут иметь тенденцию диффундировать вниз по градиенту их концентрации, но поскольку большинство веществ не могут свободно проходить через липидный бислой клеточной мембраны, их движение ограничивается белковыми каналами и специализированными транспортными механизмами в мембране. . Облегченная диффузия — это процесс диффузии, используемый для тех веществ, которые не могут пересекать липидный бислой из-за своего размера, заряда и / или полярности (рис. 8.13). Типичный пример облегченной диффузии — это перемещение глюкозы в клетку, где она используется для производства АТФ. Хотя глюкоза может быть более сконцентрирована вне клетки, она не может пересекать липидный бислой посредством простой диффузии, поскольку он является одновременно большим и полярным. Чтобы решить эту проблему, специальный белок-носитель, называемый переносчиком глюкозы, будет переносить молекулы глюкозы в клетку, чтобы облегчить ее внутреннюю диффузию.

Рисунок 8.13. Облегченная диффузия. (a) Облегченная диффузия веществ через клеточную (плазматическую) мембрану происходит с помощью белков, таких как канальные белки и белки-носители. Канальные белки менее избирательны, чем белки-носители, и обычно легко различают свой груз в зависимости от размера и заряда. (b) Белки-носители более селективны, часто позволяя пересекаться только одному конкретному типу молекул.

---

В качестве примера, даже несмотря на то, что ионы натрия (Na ⁺ ) сильно сконцентрированы вне клеток, эти электролиты заряжены и не могут проходить через неполярный липидный бислой мембраны.Их диффузии способствуют мембранные белки, которые образуют натриевые каналы (или «поры»), так что ионы Na ⁺ могут перемещаться вниз по градиенту их концентрации из-за пределов клеток внутрь клеток. Есть много других растворенных веществ, которые должны пройти через облегченную диффузию, чтобы попасть в клетку, например, аминокислоты, или выйти из клетки, например, отходы. Поскольку облегченная диффузия — это пассивный процесс, он не требует затрат энергии клеткой.

Вода также может свободно перемещаться через клеточную мембрану всех клеток либо через белковые каналы, либо скользя между липидными хвостами самой мембраны. Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану (рис. 8.14).

Рисунок 8.14. Осмос. Осмос — это диффузия воды через полупроницаемую мембрану вниз по градиенту ее концентрации. Если мембрана проницаема для воды, но не для растворенного вещества, вода выровняет свою концентрацию, диффундируя в сторону более низкой концентрации воды (и, следовательно, в сторону более высокой концентрации растворенного вещества). В стакане слева раствор с правой стороны мембраны гипертонический.

---

Движение молекул воды само по себе не регулируется клетками, поэтому важно, чтобы клетки подвергались воздействию среды, в которой концентрация растворенных веществ вне клеток (во внеклеточной жидкости) равна концентрации растворенных веществ внутри клетки (в цитоплазме). T onicity используется для описания изменений растворенного вещества в растворе с растворенным веществом внутри ячейки. Три члена — , , гипотонический, изотонический и гипертонический, , — используются для сравнения относительной концентрации растворенного вещества в клетке и во внеклеточной жидкости, окружающей клетки.

В гипотоническом растворе , таком как водопроводная вода, внеклеточная жидкость имеет более низкую концентрацию растворенных веществ, чем жидкость внутри клетки, и вода поступает в клетку. (Обратите внимание, что вода движется вниз по градиенту концентрации). Если это происходит в животной клетке, клетка может лопнуть или лизировать .

В гипертоническом растворе (префикс hyper — относится к внеклеточной жидкости, имеющей более высокую концентрацию растворенных веществ, чем цитоплазма клетки), жидкость содержит меньше воды, чем клетка.Поскольку в ячейке концентрация растворенных веществ ниже, вода будет покидать ячейку. Фактически растворенное вещество вытягивает воду из клетки. Это может вызвать сморщивание животной клетки, или зубчатой ​​ .

В изотоническом растворе внеклеточная жидкость имеет такую ​​же концентрацию растворенного вещества, как и клетка. Если концентрация растворенных веществ в клетке совпадает с концентрацией внеклеточной жидкости, чистого движения воды внутрь или из клетки не будет.

Клетки крови в гипертонических, изотонических и гипотонических растворах приобретают характерный вид, показанный на рис. 8.15. Важнейшим аспектом гомеостаза живых существ является создание внутренней среды, в которой все клетки тела находятся в изотоническом растворе. Различные системы органов, особенно почки, работают над поддержанием этого гомеостаза.

Рисунок 8.15. Состояния тоничности. Гипертонический раствор имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор.Изотонический раствор имеет концентрацию растворенного вещества, равную другому раствору. Гипотонический раствор имеет меньшую концентрацию растворенного вещества, чем другой раствор.

---

Некоторые организмы, такие как растения, грибы, бактерии и некоторые простейшие, имеют клеточные стенки, которые окружают плазматическую мембрану и предотвращают лизис клеток. Плазматическая мембрана может расширяться только до предела клеточной стенки, поэтому клетка не будет лизироваться. Фактически, цитоплазма растений всегда слегка гипертоническая по сравнению с клеточной средой, и вода всегда будет попадать в клетку, если она доступна.Этот приток воды создает тургорное давление, которое укрепляет клеточные стенки растения (рис. 8.16). У недревесных растений давление тургора поддерживает растение. Если клетки растения становятся гипертоническими, как это происходит во время засухи, или если растение не поливают надлежащим образом, вода уйдет из клетки. В этом состоянии растения теряют тургорное давление и вянут.

Рис. 8.16. Тургорное давление внутри растительной клетки зависит от тоничности окружающего раствора.

---

Другой механизм помимо диффузии для пассивной транспортировки материалов между отсеками — фильтрация.В отличие от диффузии вещества от более концентрированного к менее концентрированному, фильтрация использует градиент гидростатического давления, который выталкивает жидкость — и растворенные в ней вещества — из области с более высоким давлением в область с более низким давлением. Фильтрация — чрезвычайно важный процесс в организме. Например, кровеносная система использует фильтрацию для перемещения плазмы и веществ через эндотелиальную выстилку капилляров в окружающие ткани, снабжая клетки питательными веществами. Кроме того, давление фильтрации в почках обеспечивает механизм удаления отходов из кровотока.

(Вернуться к началу)

---

Активный транспорт

Для всех способов транспортировки, описанных выше, ячейка не расходует энергию. Мембранные белки, которые помогают в пассивном переносе веществ, делают это без использования АТФ. Во время активного транспорта требуется АТФ для перемещения вещества через мембрану, часто с помощью белков-носителей, и обычно против его градиента концентрации.

Один из наиболее распространенных типов активного транспорта включает белки, которые служат насосами. Слово «насос», вероятно, вызывает в воображении мысли об использовании энергии для накачки шины велосипеда или баскетбольного мяча. Точно так же энергия АТФ требуется этим мембранным белкам для переноса веществ — молекул или ионов — через мембрану, обычно против их градиентов концентрации (от области низкой концентрации к области высокой концентрации).

Натрий-калиевый насос , который также называется Na ⁺ / K ⁺ АТФаза, транспортирует натрий из клетки, одновременно перемещая калий в клетку.Насос Na ⁺ / K ⁺ — это важный ионный насос, обнаруженный в мембранах многих типов клеток. Эти насосы особенно распространены в нервных клетках, которые постоянно выкачивают ионы натрия и притягивают ионы калия для поддержания электрического градиента через клеточные мембраны. Электрический градиент — это разница электрического заряда в пространстве. В случае нервных клеток, например, существует электрический градиент между внутренней и внешней частью клетки, при этом внутренняя часть заряжена отрицательно (около -70 мВ) относительно внешней стороны.Отрицательный электрический градиент сохраняется, потому что каждый насос Na ⁺ / K ⁺ перемещает три иона Na ⁺ из клетки и два иона K ⁺ в клетку для каждой используемой молекулы АТФ (рис. 8.17) . Этот процесс настолько важен для нервных клеток, что на него приходится большая часть использования ими АТФ.

Рисунок 8.17. Натрий-калиевый насос. Натрий-калиевый насос находится во многих клеточных (плазматических) мембранах. Насос, работающий от АТФ, перемещает ионы натрия и калия в противоположных направлениях, каждый против своего градиента концентрации.В одном цикле насоса три иона натрия вытесняются из ячейки, а два иона калия импортируются в ячейку.

---

Активные транспортные насосы могут также работать вместе с другими активными или пассивными транспортными системами для перемещения веществ через мембрану. Например, натрий-калиевый насос поддерживает высокую концентрацию ионов натрия вне клетки. Следовательно, если клетке нужны ионы натрия, все, что ей нужно сделать, это открыть пассивный натриевый канал, поскольку градиент концентрации ионов натрия заставит их диффундировать в клетку.Таким образом, действие активного транспортного насоса (натриево-калиевый насос) обеспечивает пассивный транспорт ионов натрия, создавая градиент концентрации. Когда активный транспорт обеспечивает перенос другого вещества таким образом, это называется вторичным активным транспортом.

Симпортеры — это вторичные активные переносчики, которые перемещают два вещества в одном направлении. Например, симпортер натрий-глюкоза использует ионы натрия, чтобы «втягивать» молекулы глюкозы в клетку.Поскольку клетки запасают глюкозу для получения энергии, глюкоза обычно находится в более высокой концентрации внутри клетки, чем снаружи. Однако из-за действия натрий-калиевого насоса ионы натрия легко диффундируют в клетку при открытии симпортера. Поток ионов натрия через симпортер обеспечивает энергию, которая позволяет глюкозе перемещаться через симпортер в клетку против градиента ее концентрации.

И наоборот, антипортеры — это вторичные активные транспортные системы, которые транспортируют вещества в противоположных направлениях.Например, антипортер ионов натрия и водорода использует энергию поступающего внутрь потока ионов натрия для перемещения ионов водорода (H +) из клетки. Натрий-водородный антипортер используется для поддержания pH внутри клетки.

Другие формы активного транспорта не связаны с мембранными переносчиками. Эндоцитоз (внесение «в клетку») — это процесс поглощения клеткой материала путем охвата его частью своей клеточной мембраны с последующим отщипыванием этой части мембраны (Рисунок 8.18). После защемления часть мембраны и ее содержимое становятся независимыми внутриклеточными пузырьками. Везикула представляет собой перепончатый мешок — сферическую и полую органеллу, ограниченную двухслойной липидной мембраной. Эндоцитоз часто приносит в клетку материалы, которые необходимо расщепить или переварить. Фагоцитоз («поедание клеток») — это эндоцитоз крупных частиц. Многие иммунные клетки участвуют в фагоцитозе вторгающихся патогенов. Как и маленькие пакмены, их работа — патрулировать ткани тела на предмет нежелательных веществ, таких как вторжение в бактериальные клетки, фагоцитировать их и переваривать.В отличие от фагоцитоза, пиноцитоз («питье клетки») переносит жидкость, содержащую растворенные вещества, в клетку через мембранные везикулы.

Рисунок 8.18. Три формы эндоцитоза. Эндоцитоз — это форма активного транспорта, при котором клетка окружает внеклеточные материалы, используя свою клеточную мембрану. (а) При фагоцитозе, который является относительно неселективным, клетка поглощает крупную частицу. (б) При пиноцитозе клетка поглощает мелкие частицы жидкости.(c) Напротив, рецепторно-опосредованный эндоцитоз довольно селективен. Когда внешние рецепторы связывают определенный лиганд, клетка отвечает эндоцитозом лиганда.

---

Фагоцитоз и пиноцитоз захватывают большие части внеклеточного материала, и они, как правило, не обладают высокой селективностью в отношении веществ, которые они вносят. Клетки регулируют эндоцитоз определенных веществ через рецептор-опосредованный эндоцитоз. Эндоцитоз, опосредованный рецепторами — это эндоцитоз части клеточной мембраны, содержащей множество рецепторов, специфичных для определенного вещества.Как только поверхностные рецепторы свяжут достаточное количество конкретного вещества (лиганда рецептора), клетка будет эндоцитозировать часть клеточной мембраны, содержащую комплексы рецептор-лиганд. Таким образом, эритроциты эндоцитируют железо, необходимый компонент гемоглобина. Железо связано с белком, который называется трансферрином в крови. Специфические рецепторы трансферрина на поверхности красных кровяных телец связывают молекулы железо-трансферрин, и клетка эндоцитирует комплексы рецептор-лиганд.

В отличие от эндоцитоза, экзоцитоз (извлечение «из клетки») — это процесс экспорта материала клеткой с использованием везикулярного транспорта (рис. 8.19). Многие клетки производят вещества, которые необходимо секретировать, как фабрика, производящая продукт на экспорт. Эти вещества обычно упакованы в мембраносвязанные везикулы внутри клетки. Когда мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, везикула выпускает свое содержимое в интерстициальную жидкость. Затем мембрана везикул становится частью клеточной мембраны.Клетки желудка и поджелудочной железы производят и секретируют пищеварительные ферменты посредством экзоцитоза (рис. 8.20). Эндокринные клетки производят и секретируют гормоны, которые разносятся по всему телу, а некоторые иммунные клетки производят и секретируют большое количество гистамина, химического вещества, важного для иммунных реакций.

Рисунок 8.19. Экзоцитоз. Экзоцитоз во многом похож на эндоцитоз в обратном направлении. Материал, предназначенный для экспорта, упаковывается в пузырьки внутри клетки. Мембрана везикулы сливается с клеточной мембраной, и содержимое высвобождается во внеклеточное пространство.

---

Рисунок 8.20. Ферментные продукты клеток поджелудочной железы. Ацинарные клетки поджелудочной железы производят и секретируют множество ферментов, которые переваривают пищу. Крошечные черные гранулы на этой электронной микрофотографии представляют собой секреторные везикулы, наполненные ферментами, которые будут выводиться из клеток посредством экзоцитоза. LM × 2900. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012 г.) Просмотрите WebScope Мичиганского университета, чтобы изучить образец ткани более подробно.

(Вернуться к началу)

---

8.9 Резюме

Чтобы убедиться, что вы понимаете материал этой главы, вам следует проанализировать значения терминов, выделенных жирным шрифтом в следующем резюме, и спросить себя, как они соотносятся с темами в главе.

Раствор — однородная смесь. Основным компонентом является растворитель , а второстепенным компонентом — растворенное вещество . Решения могут иметь любую фазу; например, сплав представляет собой твердый раствор. Растворенные вещества: растворимые или нерастворимые , что означает, что они растворяются или не растворяются в конкретном растворителе.Термины смешивающийся и несмешиваемый вместо растворимых и нерастворимых используются для жидких растворенных веществ и растворителей. Заявление « подобно растворяется подобно » является полезным руководством для прогнозирования того, будет ли растворенное вещество растворяться в данном растворителе.

Растворение происходит за счет сольватации , процесса, при котором частицы растворителя окружают отдельные частицы растворенного вещества, разделяя их с образованием раствора. Для водных растворов используется слово гидратация .Если растворенное вещество является молекулярным, оно растворяется на отдельные молекулы. Если растворенное вещество является ионным, отдельные ионы отделяются друг от друга, образуя раствор, который проводит электричество. Такие растворы называются электролитами . Если диссоциация ионов завершена, раствор представляет собой сильный электролит . Если диссоциация только частичная, раствор представляет собой слабый электролит . Растворы молекул не проводят электричество и называются неэлектролитами .

Количество растворенного вещества в растворе представлено концентрацией раствора. Максимальное количество растворенного вещества, которое будет растворяться в данном количестве растворителя, называется растворимостью растворенного вещества. Таких решений насыщенных . Растворы с количеством меньше максимального — ненасыщенные . Большинство растворов являются ненасыщенными, и существуют различные способы определения их концентрации. Массовый / массовый процент , объем / объемный процент и массовый / объемный процент указывают процент растворенного вещества в общем растворе. частей на миллион (ppm) и частей на миллиард (ppb) используются для описания очень малых концентраций растворенного вещества. Молярность , определяемая как количество молей растворенного вещества на литр раствора, является стандартной единицей концентрации в химической лаборатории. Эквиваленты выражают концентрации в молях заряда на ионах. Когда раствор разбавляется, мы используем тот факт, что количество растворенного вещества остается постоянным, чтобы можно было определить объем или концентрацию конечного разбавленного раствора.Растворы известной концентрации можно приготовить либо путем растворения известной массы растворенного вещества в растворителе и разбавления до желаемого конечного объема, либо путем разбавления соответствующего объема более концентрированного раствора (исходный раствор , ) до желаемого конечного объема.

Клеточная мембрана обеспечивает барьер вокруг клетки, отделяя ее внутренние компоненты от внеклеточной среды. Он состоит из фосфолипидного бислоя с гидрофобными внутренними липидными «хвостами» и гидрофильными внешними фосфатными «головками».По всему бислою разбросаны различные мембранные белки, вставленные в него и прикрепленные к нему на периферии. Клеточная мембрана избирательно проницаема, позволяя лишь ограниченному количеству материалов диффундировать через ее липидный бислой. Все материалы, которые проходят через мембрану, делают это с использованием пассивных (не требующих энергии) или активных (энергозатратных) процессов переноса. Во время пассивного транспорта материалы перемещаются путем простой диффузии или облегченной диффузии через мембрану вниз по градиенту их концентрации.Вода проходит через мембрану в процессе диффузии, называемом осмосом. Во время активного переноса энергия расходуется на содействие движению материала через мембрану в направлении против градиента их концентрации. Активный транспорт может происходить с помощью протеиновых насосов или везикул.

Контрольные вопросы

1. Поскольку ионные каналы встроены в мембрану, они являются примерами ________.

1. рецепторные белки
2. интегральные белки
3. периферические белки
4. гликопротеинов

2.Распространение веществ в растворе имеет тенденцию перемещать эти вещества ________ их ________ градиента.

1. вверх; электрический
2. вверх; электрохимический
3. вниз; давление
4. вниз; концентрация

3. Ионные насосы и фагоцитоз являются примерами ________.

1. эндоцитоз
2. пассивный транспорт
3. активный транспорт
4. облегченная диффузия

4. Выберите ответ, который лучше всего завершает следующую аналогию: Диффузия — к ________, как эндоцитоз — к ________.

1. фильтрация; фагоцитоз
Осмос
2. ; пиноцитоз
3. растворенных веществ; жидкость
4. градиент; химическая энергия

Вопросы о критическом мышлении

1. Какие материалы могут легко диффундировать через липидный бислой и почему?

2. Почему рецептор-опосредованный эндоцитоз считается более избирательным, чем фагоцитоз или пиноцитоз?

3. Что общего между осмосом, диффузией, фильтрацией и движением ионов от одного заряда? Чем они отличаются?

Ключевые вынос

• Концентрации раствора обычно выражаются в виде молярности и могут быть получены растворением известной массы растворенного вещества в растворителе или разбавлением исходного раствора.

Концептуальные проблемы

1. Какое из представлений лучше всего соответствует 1 М водному раствору каждого соединения? Обоснуйте свои ответы.

   1. NH ₃
   2. HF
   3. CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH

   4. Na ₂ SO ₄

2. Какое из представлений, показанных в задаче 1, лучше всего соответствует 1 М водному раствору каждого соединения? Обоснуйте свои ответы.

   1. CH ₃ CO ₂ H
   2. NaCl
   3. Na ₂ S
   4. Na ₃ PO ₄
   5. ацетальдегид

3. Можно ли ожидать, что 1,0 М раствор CaCl ₂ будет лучше проводить электричество, чем 1,0 М раствор NaCl? Почему или почему нет?

4. Альтернативный способ определения концентрации раствора — молярность , сокращенно м .Моляльность определяется как количество молей растворенного вещества в 1 кг растворителя . Чем это отличается от молярности? Ожидаете ли вы, что 1 M раствор сахарозы будет более или менее концентрированным, чем 1 m раствор сахарозы? Поясните свой ответ.

5. Каковы преимущества использования решений для количественных расчетов?

Ответ

1. a) Nh4 — слабое основание, что означает, что некоторые молекулы будут принимать протон от молекул воды, заставляя их диссоциировать на ионы H + и -OH.Ион H + будет ассоциироваться с Nh4 с образованием Nh5 +. Таким образом, это будет больше всего похоже на стакан №2. б) HF является слабой кислотой, хотя F сильно электроотрицателен. Это связано с тем, что молекула H-F может образовывать прочные водородные связи с молекулами воды и оставаться в ковалентной связи, которую труднее диссоциировать. Таким образом, стакан № 2 также является хорошим выбором для этой молекулы, так как только часть H-F будет диссоциировать на ионы h4O + и F-. c) CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH является ковалентным соединением и не будет диссоциировать в какой-либо заметной степени, поэтому стакан № 3 является правильным выбором.г) Na ₂ SO ₄ — это растворимое ионное соединение, которое полностью диссоциирует на ионы, больше всего похоже на химический стакан № 1.
   

3. Да, потому что когда CaCl ₂ диссоциирует, он образует 3 иона (1 Ca ²⁺ и 2 иона Cl ^—), тогда как NaCl будет диссоциировать только на 2 иона (Na ⁺ и Cl ^—) для каждой молекулы. Таким образом, CaCl ₂ будет генерировать больше ионов на моль, чем 1 моль NaCl, и будет лучше проводить электричество.

5. Если количество вещества, необходимое для реакции, слишком мало для точного взвешивания, использование раствора вещества, в котором растворенное вещество диспергировано в гораздо большей массе растворителя, позволяет химикам измерить количество вещества. вещество, точнее.

Числовые задачи

1. Рассчитайте количество граммов растворенного вещества в 1.000 л каждого раствора.

   1. 0,2593 M NaBrO ₃
   2. 1.592 М КНО ₃
   3. 1,559 М уксусная кислота
   4. 0,943 M йодат калия

2. Рассчитайте количество граммов растворенного вещества в 1.000 л каждого раствора.

   1. 0,1065 млн бай ₂
   2. 1,135 M Na ₂ SO ₄
   3. 1,428 M NH ₄ Br
   4. 0,889 М ацетат натрия

3. Если все растворы содержат одно и то же растворенное вещество, какой раствор содержит большую массу растворенного вещества?

   1. 1.40 л 0,334 М раствора или 1,10 л 0,420 М раствора
   2. 25,0 мл 0,134 М раствора или 10,0 мл 0,295 М раствора
   3. 250 мл 0,489 М раствора или 150 мл 0,769 М раствора

4. Заполните следующую таблицу для 500 мл раствора.

   Соединение	Масса (г)	Родинки	Концентрация (М)
   сульфат кальция	4,86 ​​
   уксусная кислота		3.62
   дигидрат иодистого водорода			1,273
   бромид бария	3,92
   глюкоза			0,983
   ацетат натрия		2,42

5. Какая концентрация каждого вида присутствует в следующих водных растворах?

   1. 0,489 моль NiSO ₄ в 600 мл раствора
   2. 1.045 моль бромида магния в 500 мл раствора
   3. 0,146 моль глюкозы в 800 мл раствора
   4. 0,479 моль CeCl ₃ в 700 мл раствора

6. Какая концентрация каждого вида присутствует в следующих водных растворах?

   1. 0,324 моль K ₂ MoO ₄ в 250 мл раствора
   2. 0,528 моль формиата калия в 300 мл раствора
   3. 0,477 моль KClO ₃ в 900 мл раствора
   4. 0.378 моль йодида калия в 750 мл раствора

7. Какова молярная концентрация каждого раствора?

   1. 8,7 г бромида кальция в 250 мл раствора
   2. 9,8 г сульфата лития в 300 мл раствора
   3. 12,4 г сахарозы (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ) в 750 мл раствора
   4. 14,2 г гексагидрата нитрата железа (III) в 300 мл раствора

8. Какова молярная концентрация каждого раствора?

   1. 12.8 г гидросульфата натрия в 400 мл раствора
   2. 7,5 г гидрофосфата калия в 250 мл раствора
   3. 11,4 г хлорида бария в 350 мл раствора
   4. 4,3 г винной кислоты (C ₄ H ₆ O ₆ ) в 250 мл раствора

9. Укажите концентрацию каждого реагента в следующих уравнениях, принимая 20,0 г каждого и объем раствора 250 мл для каждого реагента.

   1. BaCl ₂ (водн.) + Na ₂ SO ₄ (водн.) →
   2. Ca (OH) ₂ (водн.) + H ₃ PO ₄ (водн.) →
   3. Al (NO ₃ ) ₃ (водн.) + H ₂ SO ₄ (водн.) →
   4. Pb (NO ₃ ) ₂ (водн.) + CuSO ₄ (водн.) →
   5. Al (CH ₃ CO ₂ ) ₃ (водн.) + NaOH (водн.) →

10. На эксперимент потребовалось 200.0 мл 0,330 М раствора Na ₂ CrO ₄ . Для приготовления этого раствора использовали исходный раствор Na ₂ CrO ₄ , содержащий 20,0% растворенного вещества по массе с плотностью 1,19 г / см ³ . Опишите, как приготовить 200,0 мл 0,330 М раствора Na ₂ CrO ₄ с использованием исходного раствора.

11. Гипохлорит кальция [Ca (OCl) ₂ ] — эффективное дезинфицирующее средство для одежды и постельного белья. Если в растворе концентрация Ca (OCl) ₂ равна 3.4 г на 100 мл раствора, какова молярность гипохлорита?

12. Фенол (C ₆ H ₅ OH) часто используется в качестве антисептика в жидкостях для полоскания рта и пастилках для горла. Если в жидкости для полоскания рта концентрация фенола составляет 1,5 г на 100 мл раствора, какова молярность фенола?

13. Если таблетка, содержащая 100 мг кофеина (C ₈ H ₁₀ N ₄ O ₂ ), растворяется в воде с получением 10,0 унций раствора, какова молярная концентрация кофеина в растворе?

14. На этикетке определенного лекарства есть инструкция по добавлению 10.0 мл стерильной воды, заявив, что каждый миллилитр полученного раствора будет содержать 0,500 г лекарства. Если пациенту назначена доза 900,0 мг, сколько миллилитров раствора следует ввести?

ответов

1. а. 39,13 г б. 161,0 г c. 93,57 г г. 201,8 г

3. а. 1,40 л 0,334 М раствора, б. 25,0 мл 0,134 М раствора, c. 150 мл 0,769 М раствора

5. а.0.815 М, г. 2.09 М, c. 0.182 М, д. 0,684 M

7. а. 0.174 М, г. 0.297 М, c. 0,048 М, д. 0,135 М

9. а. BaCl ₂ = 0,384 M, Na ₂ SO ₄ = 0,563 M, б. Ca (OH) ₂ = 1.08 M, h4PO4 = 0.816 M, c. Al (NO ₃ ) ₃ = 0,376 M, H ₂ SO ₄ = 0,816 M, d. Pb (NO ₃ ) ₂ = 0,242 M, CuSO ₄ = 0,501 M, т.е. Al (CH ₃ CO ₂ ) = 0.392 M, NaOH = 2,00 M

13. 1,74 × 10 ⁻³ M кофеин

(Вернуться к началу)

---

8.10 Ссылки

• Chung (Peter) Chieh (2016) Неорганическая химия. Либретекстов . Доступно по адресу: https://chem.libretexts.org/Core/Inorganic_Chemistry/Chemical_Reactions/Chemical_Reactions_1/Solutions
• Болл, Д.У., Хилл, Дж. У. и Скотт, Р. Дж. (2016) MAP: Основы общей, органической и биологической химии . Свободные тексты. Доступно по адресу: https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Introductory_Chemistry_Textbook_Maps/Map%3A_The_Basics_of_GOB_Chemistry_(Ball_et_al.)
• Аверилл, Б.А., Элдридж, П. (2012) Принципы химии . Свободные тексты. Доступно по адресу: https://2012books.lardbucket.org/books/principles-of-general-chemistry-v1.0/index.html
• Гидрат. (2017, 30 августа).В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 16:20, 26 сентября 2017 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrate&oldid=798015169
.
• Лоуэр, С. (2010). Растворы 1: Растворы и их концентрации. В онлайн-учебнике «Виртуальный учебник Chem1». Доступно по адресу: http://www.chem1.com/acad/webtext/solut/solut-1.html
• Открытые учебники для Гонконга. (2015) Глава «Тоничность» из «Биологических понятий». получено 31 декабря 2018 г. с сайта http: // www.opentextbooks.org.hk/ditatopic/34633
• Университет Райса () Раздел 3.1 Клеточная мембрана из анатомии и физиологии. До н.э. Открытый сборник учебников. Получено 31 декабря 2018 г. с https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/the-cell-membrane/
• Kahn Academy (2019) Гомеостаз. В системах человеческого тела. Получено 2 января 2019 г. по адресу https://www.khanacademy.org/science/high-school-biology/hs-human-body-systems/hs-body-structure-and-homeostasis/a/homeostasis
.
• Lumen Learning (2019) Гомеостаз от безграничной анатомии и физиологии.Получено 2 января 2019 г. с https://courses.lumenlearning.com/boundless-ap/chapter/homeostasis/
.
• авторов Википедии. (2019, 9 февраля). Переохлаждение. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 18:47, 25 февраля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hypothermia&oldid=882437028
.

Клиническая биохимия — Клиническая патология и процедуры

К основной панели могут быть добавлены дополнительные тесты, в соответствии с основными присутствующими признаками, для создания панелей для полидиптических животных, падающих животных и т. Д.Эти панели структурированы таким образом, чтобы можно было различить паттерны аномалий, типичные для всех возможных дифференциальных диагнозов, применимых к данной ситуации. Например, панель полидипсии может добавлять кальций, глюкозу и холестерин. Кальций позволяет распознать гиперпаратиреоз и другие причины гиперкальциемии (которая вызывает полидипсию и почечную недостаточность), глюкоза может указывать на сахарный диабет и вносить свой вклад в паттерн, характерный для гиперадренокортицизма, а холестерин также усиливает понимание «паттерна Кушинга».«Почечная недостаточность покрывается тестами, уже включенными в базовую панель. Напротив, в панели для «коллапсирующего животного» кальций и глюкоза могут быть добавлены для скрининга гипокальциемии или гипогликемии. Натрий и калий включены для скрининга на гипоадренокортицизм или гипокалиемию. Аналиты, которые могут рассматриваться для включения в такие расширенные профили, включают описано ниже.

Уровень натрия повышается из-за синдрома Конна (гиперальдостеронизм), ограниченного потребления воды, рвоты и большинства причин обезвоживания.Он снижается из-за гипоадренокортицизма, потери жидкости с высоким содержанием натрия, например при некоторых формах почечной недостаточности, и недостаточного поступления натрия во время внутривенной инфузионной терапии.

Уровень калия повышается из-за гипоадренокортицизма и тяжелой почечной недостаточности (особенно в терминальных случаях). Он уменьшается из-за синдрома Конна, хронической почечной недостаточности, рвоты, диареи и недостаточного обеспечения калия во время внутривенной инфузионной терапии. Врожденная гипокалиемия встречается у бурманских кошек.

Уровень хлорида повышается при ацидозе и параллельно с повышением концентрации натрия. Он уменьшается при алкалозе, рвоте (особенно после еды) и в сочетании с гипонатриемией.

Общий CO ₂ (бикарбонат) уровень повышается при метаболическом алкалозе и снижается при метаболическом ацидозе. Менее полезно оценивать респираторные кислотно-щелочные нарушения.

Уровень кальция повышается из-за обезвоживания (которое также связано с повышенным уровнем альбумина), первичного гиперпаратиреоза (неоплазия паращитовидных желез), первичного псевдогиперпаратиреоза (новообразования, продуцирующие связанный с паратгормоном пептид [PRP], обычно перианальная аденокарцинома или некоторая формаарциномы. , костная инвазия злокачественных новообразований, тиреотоксикоз (редко) и чрезмерное лечение пареза родов.Он снижается из-за гипоальбуминемии, родового пареза, отравления оксалатами, хронической почечной недостаточности (вторичный почечный гиперпаратиреоз), острого панкреатита (иногда), хирургического вмешательства на паращитовидных железах и идиопатического (аутоиммунного) гипопаратиреоза.

Уровень фосфата повышается из-за почечной недостаточности (вторичный почечный гиперпаратиреоз). Снижение наблюдается у некоторых коров с депрессивным состоянием, а также как часть модели стресса у лошадей и мелких животных.

Повышение уровня магния наблюдается редко, в том числе при острой почечной недостаточности.У жвачных животных он снижается из-за дефицита пищи, острого (шатание травы) или хронического, а также диареи (редко).

Уровень глюкозы повышается из-за приема пищи с высоким содержанием углеводов, спринтерских упражнений, стресса или возбуждения (включая стресс при манипуляциях и взятии проб), терапии глюкокортикоидами, гиперадренокортицизма, чрезмерной инфузии внутривенных жидкостей, содержащих глюкозу / декстрозу, и сахарного диабета. Он снижается из-за передозировки инсулина, инсулиномы, гиперплазии островковых клеток (редко), ацетонемии / токсикоза при беременности, острого фебрильного заболевания и идиопатического характера (у некоторых пород собак).

Уровень β-гидроксибутирата повышается при сахарном диабете. Это основной компонент кетоацидоза, и поэтому он также увеличивается при ацетонемии / токсемии при беременности и крайнем голодании. Его можно измерить как в крови, так и в моче.

Уровень билирубина повышается из-за голодания (доброкачественный эффект у лошадей и беличьих обезьян, может быть вызван липидозом печени у кошек), гемолитической болезни (обычно умеренное повышение), дисфункции печени и непроходимости желчевыводящих путей (внутри- или внепеченочной).Теоретически гемолиз характеризуется увеличением неконъюгированного (непрямого) билирубина, тогда как печеночные и постпеченочные расстройства характеризуются увеличением конъюгированного (прямого) билирубина; однако на практике эта дифференциация неудовлетворительна. Лучше понять источник желтухи можно по измерениям желчной кислоты.

Уровни желчной кислоты повышаются при нарушении транспорта анионов в печени, обычно при дисфункции печени (желчные кислоты более чувствительны, чем билирубин, к печеночной недостаточности) и при наличии портосистемного шунта (врожденного или приобретенного).Последнее состояние характеризуется заметным увеличением концентрации желчной кислоты после кормления по сравнению с концентрацией натощак, которая может быть нормальной. Это также увеличивает непроходимость желчных протоков; очень небольшое увеличение наблюдается при инфекционном перитоните кошек или легких случаях липидоза печени. Иногда очень высокие уровни можно увидеть без структурных гистологических изменений. Причина этого не известна.

Уровень холестерина повышается из-за жирной пищи, заболеваний печени или желчевыводящих путей, нефропатии с потерей белка (и других синдромов с потерей белка в некоторой степени), сахарного диабета, гиперадренокортицизма и гипотиреоза.Он снижается в некоторых случаях тяжелой дисфункции печени и иногда при гипертиреозе.

Лактатдегидрогеназа — это широко распространенный фермент с рядом изоферментов; Электрофоретическое разделение изоферментов необходимо для определения источника повышенной активности. Поэтому его ценность в общей клинической практике очень ограничена.

Уровень сорбитолдегидрогеназы повышается при остром гепатоцеллюлярном повреждении у лошадей, но это очень лабильный аналит.

Уровень α-амилазы повышается при остром панкреатите, но у собак также повышается при хронической почечной дисфункции. Поэтому его использование при диагностике панкреатита ограничено. Иммунореактивность липазы поджелудочной железы в настоящее время является методом выбора для диагностики панкреатита у собак и кошек. Амилаза не является полезным индикатором панкреатита у кошек.

Уровень липазы повышается при остром панкреатите у собак (более длительный период полураспада, чем у амилазы), а также иногда при хронической почечной дисфункции.Липаза (рутинный анализ) не является полезным индикатором панкреатита у кошек.

Иммунореактивный трипсин (трипсиноподобная иммунореактивность) снижается при внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы у собак. Он также будет увеличиваться (нерегулярно) при панкреатите.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.