Неорганические ионы

Неорганических ионов  в животных и растениях являются ионы необходимых для жизненно важных сотовой деятельности. В тканях организма, ионы, также известный как электролиты , необходимые для электрической  активности, необходимой для поддержки  мышц и активации нейрона. Они способствуют осмотического давления в жидкостях организма , а также выполнять ряд других важных функций. Ниже приведен список некоторых из наиболее важных ионов для живых существ, а также примеры их функции:

Ca 2 + , кальций входит  в состав костей и зубов . Она также функционирует как биологический вестник, как и большинство ионов, перечисленных ниже. См. Дефицит кальция

K + , ионы калия "основной  функцией у животных осмотического  равновесия, в частности в почках . См. Недостаток калия .

Na + , ионы натрия имеют аналогичную роль ионов калия. См. натрия дефицита .

Mg 2 + , самое главное,  ионы магния являются составной  частью хлорофилла . См. Дефицит магния 

Cl - , невозможность транспортировки  хлорид-ионов в организме человека  проявляется как кистозный фиброз

CO 3 2 - , панцирей морских  существ карбоната кальция . В  крови около 85% двуокиси углерода , превращается в водный карбонат  ионов ( кислый раствор ), что  позволяет с большей скоростью  передвижения.

PO 4 3 - , АТФ является  общим молекула, которая хранит энергию в доступной форме. Кость является фосфат кальция .

Fe 2/3 + . Гемоглобин , основной  молекулы перенос кислорода имеет  центральный ион железа.

Неорганические ионы, их свойства и биологические функции

Неорганические или, иначе, минеральные вещества находятся в клетках в виде ионов. Основными катионами в клетках и внеклеточных жидкостях организма человека являются; Na+, K+, Са2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+. Среди анионов преобладают РО2-3, Cl-, SO2-4, HCO-3.

Концентрации основных неорганических катионов и анионов в межклеточной жидкости и в плазме крови почти не отличаются (см. табл. 2).

Таблица 2

Содержание основных катионов и анионов внутри клетки и во внеклеточных жидкостях организма  человека (по А.Е. Строеву)Ионы Вне клетки, % Внутри клетки,%

плазма межклеточная жидкость

Катионы

Na+ 92,7 94,0 7,5

К+ 3,0 2,7 75,0

Са2+ 3,0 2,0 2,5

Mg2+ 1,3 1,3 15,0

Анионы

Сl- 69,0 76,0 7,5

HCO-317,0 19,0 5,0

РО2-31,4 1,4 50,0

SO2-40,6 0,7 10,0

органических кислот 2,0 2,0 2,5

белков 10,0 0,6 25,09

 

Как видно из таблицы 2, Na+ является основным катионом во внеклеточной среде, а К+ - внутри клеток. Из анионов вне клетки преобладает Сl-, а внутри клетки - РО2-3.

 

Живой организм подчиняется физико-химическому  закону электронейтральности: суммы  положительных зарядов катионов и отрицательных зарядов анионов должны быть равны. Для соблюдения этого закона в организме не хватает некоторого количества неорганических анионов. Недостаток отрицательных зарядов компенсируют анионы органических кислот и белков.

 

Неорганические ионы в клетке выполняют многочисленные биологические функции. В данном разделе мы ограничимся перечислением их основных функций; в последующих разделах будут приведены конкретные примеры.

 

Биологические функции катионов:

Транспортная - участвуют в переносе электронов и молекул простых веществ.

Структурообразующая - обусловлена  комплексообразующими свойствами металлов, катионы которых участвуют в  образовании функционально активных структур макромолекул и надмолекулярных  комплексов.

Регуляторная - являются регуляторами (активаторами или ингибиторами) активности ферментов.

Осмотическая - регулируют осмотическое и гидроосмотическое давление.

Биоэлектрическая - связана с возникновением разности потенциалов на клеточных  мембранах.

 

Биологические функции анионов:

Энергетическая - участвуют в образовании  главного носителя энергии в организме  человека - молекулы АТФ - из АДФ и  неорганических фосфатных анионов.

Опорная - анион фосфора и катион кальция входят в состав гидроксилапатита и фосфата кальция костей, определяющих их механическую прочность.

Синтетическая - используются для  синтеза биологически активных соединений (I- участвует в синтезе гормонов щитовидной железы).

Неорганические анионы (С1~, НСО3, H2PO4 и др.) также выполняют свойственные им функции, о которых речь пойдет в соответствующих разделах. В  связи со значимостью для выполнения физиологических процессов указанных  неорганических ионов, механизмы, обеспечивающие поступление и выход их через мембранные структуры, рассматриваются ниже достаточно подробно. Рис. 1.3. Функции белков мембраны Большинство функций мембран обусловлено их белковыми компонентами. Белки выполняют функции ионных каналов, насосов, ферментов, рецепторов. Активность проявляемой ими функции зависит как от структуры самих белков и их плотности на мембране, так и от влияния липидов мембран. Все указанные механизмы изменяются под воздействием сложной системы регуляции. Транспортные белки. Диффузия. Переход различных веществ через мембрану зависит от величины их молекулы, заряда, а также растворимости в липидах. Жирорастворимые соединения (СОг, 02 и др.) могут относительно легко проникать через мембрану, если возникают условия для их диффузии.

Основным механизмом, обеспечивающим процесс диффузии, является наличие  концентрационного градиента вещества: оно перемещается из большей концентрации в меньшую. Поток вещества т за время t через разделительную мембрану площадью поверхности А и толщиной d при концентрации С\ и с2 описывается первым законом диффузии Фика: dm - A.. .. dt d(.c\-c2), где D — коэффициент диффузии, постоянный для данного вещества, растворителя и температуры. Но в связи с тем, что растворимость различных соединений в липидах не одинакова, скорость транспорта их различна. К примеру, растворимость углекислого газа выше, чем кислорода, поэтому он значительно быстрее проникает через мембраны. А значит, для него нужен меньший концентрационный градиент. Трансмембранный транспорт соединений ионов.

Трансмембранный транспорт большинства  соединений ионов происходит с помощью  соответствующих систем. Так, если жирорастворимые  небольшие полярные молекулы, такие  как этанол и мочевина, относительно легко проходят через липидный слой мембраны, то сахара диффундируют с большим трудом. Заряженные частицы также не могут пройти через липиды мембран. И ведущая роль в обеспечении этих процессов принадлежит белковым структурам. Транспорт их происходит несколькими механизмами: пассивным, первично-активным, вторично-активным (сопряженным). Пассивный транспорт происходит по специальным каналам без затраты энергии, путем диффузии по концентрационному градиенту.

Для заряженных частиц имеет значение еще и электрохимический градиент. Так, выходу из клетки катионов калия препятствует наличие в ней отрицательных анионов. Для активного транспорта необходимы специальные белковые структуры, именуемые насосами, и обязательное использование энергии. Механизм действия Na, K-Hacoca: Acn — остаток аспарагиновой кислоты Сопряженный транспорт обеспечивают белки, транспортирующие одновременно два соединения. Причем этот вид транспорта может быть однонаправленным, когда оба соединения проникают через мембрану в одном направлении (симпорт), либо разнонаправленным (антипорт). Для этого вида транспорта также необходима энергия ионных насосов, но она не всегда используется в том участке плазматической мембраны, через который осуществляется сопряженный транспорт (рис. 1.4).