Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

В периодической системе химических элементов Д. I. Менделеева биогенные s-элементы входят в главных подгрупп I и II групп. Они размещены в начале периода, являются типичными металлами.

 

 

s-элементы характеризуются малыми значениями потенциалов ионизации при достаточно больших значениях радиусов атомов и ионов. s-элементы I группы, как правило, образуют соединения с ионной типом связи, s-элементы II группы несколько уступают им в этом. Указанные особенности делают их физиологически активными. Некоторые элементы, например, К, Са, Мg - жизненно необходимые и обнаруживают в организме уникальные свойства.

 

Большинство биогенных s-элементов является макроэлементами. Их высокая концентрация в организме связана с образованием соединений, легко растворяются в биологических жидкостях (s-элементы I группы), и труднорастворимых солей, которые принимают участие в процессах формирования костной ткани (s-элементы II группы). Биогенные элементы I группы нужны для нормальной жизнедеятельности живого организма. В первую очередь, это макроэлементы - водород, калий и натрий (табл. 1.2).

 

Атом водорода имеет простейшую электронную структуру 1s1, большую энергию ионизации, их связи его соединений даже из самых электроотрицательными атомами основном являются ковалентными. Функции иона водорода в живом организме ближе к функциям ионов щелочных металлов, чем галогенов. Показатели его электроотрицательности близки к атому углерода, поэтому во многих соединениях с ним водород образует ковалентные связи. В организме человека в ковалентно связанном состоянии входит в состав соединений с углеродом, азотом, серой и др.. Незначительная часть водорода находится в виде иона гидроксония Н3О +, который играет важную роль в поддержании необходимой кислотно-щелочного равновесия для протекания биохимических реакций. Ионы гидроксо-нию части выполняют важнейшие функции: убивают микробы, попадающие в желудок с едой, i участвуют в гидролитических реакциях как катализаторы.

 

Соединения водорода с полярным связью участвующих в образовании водородных связей, которые устанавливаются между молекулами воды жидкого и твердого состояний, амидными группами в а-спирали-лях и других постоянных структурах белков. Они также принимают участие в стабилизации надмолекулярных структур белков и нуклеиновых кислот, обеспечивающих комплементарность взаимодействия пуриновых и пиримидиновых оснований в молекуле ДНК и др..

 

Литий по своим свойствам немного отличается от других щелочных металлов: он имеет малый размер иона и наибольшую поляризуя способность, вызывает высокую сольватацию иона. Соединения лития характеризуются значительной ионной составляющей связи. В живом организме литий способен замещать натрий и наоборот. На этом основывается методика лечения солями натрия при отравлении литием. Литий постоянно есть в крови, органах и тканях человека. Имеет выразительную биологическое действие (А. А. Войнар). Сходство химических свойств лития и натрия определяет их одинаковое действие на течение ферментативных процессов. Способность лития замещать ионы натрия в солях мочевой кислоты, тем именно образуя растворимые соединения, используют при лечении подагры. Литий характеризуется десенсибилизирующим действием, при небольшой концентрации способный к ингибирующие действия на факторы свертывания крови. Поэтому его соединения могут применяться для комплексной профилактики и терапии тромбозов.

 

Макроэлементы натрий и калий распределены по всему организму. По данным А. Уэбба, во всех органах, кроме почек, калия есть больше, чем натрия. По свойствам калий существенно отличается от натрия, и особенно от лития. В значительной степени это обусловлено наличием в калия и его аналогов свободных d-ор-биталей, имеющие энергию, близкую к энергии ns-подуровней. Разница свойств, возможно, определяет их различное поведение в живых организмах. Главное отличие состоит в том, что ионы лития i натрия входят в состав межклеточных веществ, а ионы калия содержатся, главным образом, внутри клеток. Катионы натрия необходимы для сокращения сердечной мышцы, а катионы калия влияют на их расслабление между сокращениями (табл. 1.3). Различная концентрация катионов калия и натрия внутри и снаружи нервной клетки и ее аксона и более легкое прохождение через мембрану ионов К + и СИ-, чем приводят к тому, что в клетке возникает разность потенциалов около 60-90 мВ, при этом внутренняя поверхность клеточной мембраны заряжается отрицательно относительно внешней. Образуется - К +-насос. Во время возбуждения происходят биохимические процессы, которые вызывают изменения проницаемости клеточной мембраны. В результате ионы натрия проникают внутрь клетки, вызывают локальное тушение отрицательного заряда и меняют его на позитивный. Возникает так называемый потенциал действия. Восстановление исходного потенциала происходит не в результате обратного перемещения ионов натрия, а за счет выхода из клетки эквивалентного количества ионов калия. Причина изменения проницаемости мембраны и транспорта ионов против градиента концентрации окончательно не выяснены, но напрямую зависит от клеточного метаболизма.

 

Существует точка зрения, что якобы активную роль в переносе ионов через мембрану играет тетрамирна структура калий-нат-риевои атефазы (К-, АТФ-азы): поочередная смена конформаций субъединиц с изменением сродства к данного иона осуществляет эстафетную передачу иона с одной стороны мембраны на другую.

 

Основном катионы № + и К + образуют соединения, хорошо диссоциируют на ионы. Но, по данным С. Уэбба, обнаружена возможность о создании в живых организмах комплексных соединений с мускульным белком миозином.

 

Моновалентные катионы могут участвовать в образовании мостика между ферментом и субстратом, их роль заключается в образовании комплексного соединения типа фермент-катион-субстрат, в которой катионы одновалентного металла определенным образом ориентируют функциональные группы субстрата относительно активных центров фермента. Кроме того, связываясь с ферментом, они могут образовывать и стабилизировать определенную конформацию, необходимую для выявления каталитической активности. Это доказывает взаимодействие ионов калия и натрия с моделью антибиотика - валиномицина, который является макроциклическим полипептид, получивший название ионофо-ру. Уникальные свойства валиномицина заключаются в очень высокой калий-натриевой избирательности, причем константа устойчивости комплекса с К на 3-4 порядка превышает константу устойчивости натриевого комплекса. Валиномицина характеризуется универсальностью действия на мембрану. Было доказано (Ю.А. Овчинников, Т. А. Иванов, 1976), что ионы калия связываются за счет атомов кислорода карбоксильной группы валиномицина на внешней стороне мембраны, затем переходят ко второй молекулы ионно-фору, расположенной на внутренней стороне мембраны. Есть данные, что в специфических условиях валиномицина может образовывать «сен-двичевий» комплекс, который, возможно, участвует в процессе переноса ионов калия через мембрану.



Загрузка...
Загрузка...
Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии