Неорганические ионы у животных и растений - это ионы, необходимые для жизнедеятельности клеток . [1] В тканях организма ионы также известны как электролиты , они необходимы для электрической активности, необходимой для поддержки мышечных сокращений и активации нейронов. 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 функций:
- Ca 2+ - ионы кальция входят в состав костей и зубов . Они также действуют как биологические посланники, как и большинство перечисленных ниже ионов. См. Гипокальциемию
- Zn 2+ - ионы цинка обнаруживаются в организме в очень малых концентрациях, и их основное назначение - антиоксидант; ионы цинка действуют как антиоксиданты как в целом, так и в отношении прооксидантов, специфичных для печени . [2] Ионы цинка могут также действовать как антиоксидантный стабилизатор для некоторых макромолекул, которые связывают ионы цинка с высоким сродством, особенно в богатых цистеином сайтах связывания. [2] Эти сайты связывания используют ионы цинка в качестве стабилизатора белковых складок, делая эти белковые мотивы более жесткими по структуре. Эти структуры включают цинковые пальцы и имеют несколько различных форм. [2]
- Основная функция ионов калия K + - у животных - осмотическое равновесие, особенно в почках . См. Гипокалиемия .
- Ионы Na + - натрия играют такую же роль, как ионы калия. Смотрите дефицит натрия .
- Видно, что ионы Mn 2+ - марганца используются в качестве стабилизатора для различных конфигураций белков. Однако чрезмерное воздействие ионов марганца связано с несколькими нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона . [3]
- Mg 2+ - ионы магния входят в состав хлорофилла . Увидеть дефицит магния
- Cl - - неспособность переносить ионы хлорида у человека проявляется как муковисцидоз (ХФ).
- CO2-
3 - панцири морских обитателей карбонат кальция . В крови примерно 85% углекислого газа превращается в водные ионы карбоната ( кислый раствор ), что обеспечивает большую скорость переноса. - Co 2+ - ионы кобальта присутствуют в организме человека в количестве от 1 до 2 мг. [4] Кобальт обнаружен в сердце, печени, почках и селезенке, а значительно меньшие количества - в поджелудочной железе, мозге и сыворотке. [4] [5] Кобальт является необходимым компонентом витамина B 12 и основным коферментом митоза клеток . [5] Кобальт имеет решающее значение для образования аминокислот, а некоторые белки - для создания миелиновой оболочки нервных клеток. [6] [3] Кобальт также играет роль в создании нейромедиаторов , которые жизненно важны для правильного функционирования в организме. [3]
- PO3- 4 - аденозинтрифосфат (АТФ) - это обычная молекула, которая хранит энергию в доступной форме. Кость - это фосфат кальция .
- Fe 2+ / Fe 3+ - как обнаружено в гемоглобине , основная молекула, несущая кислород, имеет центральный ион железа.
- НЕТ- 3 - источник азота в растениях для синтеза белков.
Биологические функции неорганических ионов
Ионные каналы
K + каналы
Каналы ионов калия играют ключевую роль в поддержании электрического потенциала мембраны. Эти ионные каналы присутствуют во многих различных биологических системах. Они часто играют роль в регуляции процессов на клеточном уровне, многие из которых включают расслабление мышц, гипертонию, секрецию инсулина и т. Д. [7] Некоторые примеры каналов ионов калия в биологических системах включают каналы K ATP , большие калиевые каналы и Ether- à-go-go калиевые каналы [7]
Na + каналы
Каналы ионов натрия обеспечивают неотъемлемую функцию организма, поскольку они передают деполяризующие импульсы на клеточном и внутриклеточном уровне. Это позволяет ионам натрия координировать гораздо более интенсивные процессы, такие как движение и познание. [8] Каналы ионов натрия состоят из различных субъединиц, однако для функционирования требуется только основная субъединица. [8] Эти ионные каналы натрия состоят из четырех внутренне гомологичных доменов, каждый из которых содержит шесть трансмембранных сегментов и напоминает одну субъединицу потенциалзависимого ионного канала калия . [8] Четыре домена складываются вместе, образуя центральную пору. [8] Эта центральная пора ионов натрия определяет селективность канала: как ионный радиус, так и ионный заряд являются ключевыми в селективности канала. [8]
Cl - каналы
Каналы хлорид-ионов отличаются от многих других ионных каналов из-за того, что они контролируются анионными ионами хлорида. Каналы хлорид-ионов представляют собой порообразующие мембранные белки, которые обеспечивают пассивный перенос хлорид-ионов через биологические мембраны. [9] Каналы хлорид-ионов задействуют как потенциал-управляемые, так и лиганд-управляемые механизмы для транспортировки ионов через клеточные мембраны. [9] Было обнаружено, что каналы хлорид-иона играют решающую роль в развитии заболеваний человека, например, мутации в генах, кодирующих каналы хлорид-иона, приводят к различным опасным заболеваниям в мышцах, почках, костях и головном мозге, включая кистозные. фиброз , остеопороз и эпилепсия , а также их активация, как предполагается, ответственны за прогрессирование глиомы в головном мозге и рост малярийных паразитов в красных кровяных тельцах. [9] В настоящее время каналы хлорид-ионов до конца не изучены, и необходимы дополнительные исследования.
Смотрите также
- Кальций в биологии
- Магний в биологии
Рекомендации
- ^ «Неорганические ионы» . RSC.
- ^ а б в Брей, Тэмми М .; Беттгер, Уильям Дж. (01.01.1990). «Физиологическая роль цинка как антиоксиданта». Свободная радикальная биология и медицина . 8 (3): 281–291. DOI : 10.1016 / 0891-5849 (90) 90076-U . ISSN 0891-5849 . PMID 2187766 .
- ^ а б в Леви, Барри С .; Нассетта, Уильям Дж. (01.04.2003). «Неврологические эффекты марганца у людей: обзор». Международный журнал гигиены труда и окружающей среды . 9 (2): 153–163. DOI : 10.1179 / oeh.2003.9.2.153 . ISSN 1077-3525 . PMID 12848244 .
- ^ а б Батталья, Валентина; Компаньоне, Алессандра; Бандино, Андреа; Брагадин, Маркантонио; Росси, Карло Альберто; Занетти, Филиппо; Коломбатто, Себастьяно; Грилло, Мария Анжелика; Тонинелло, Антонио (март 2009 г.). «Кобальт вызывает окислительный стресс в изолированных митохондриях печени, ответственных за переход проницаемости и внутренний апоптоз в первичных культурах гепатоцитов» (PDF) . Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 41 (3): 586–594. DOI : 10.1016 / j.biocel.2008.07.012 . hdl : 10278/33504 .
- ^ а б Карович, Ольга; Тонаццини, Илария; Ребола, Нельсон; Эдстрем, Эрик; Левдаль, Сесилия; Fredholm, Bertil B .; Дарэ, Элизабетта (март 2007 г.). «Токсические эффекты кобальта в первичных культурах астроцитов мышей». Биохимическая фармакология . 73 (5): 694–708. DOI : 10.1016 / j.bcp.2006.11.008 . PMID 17169330 .
- ^ Ортега, Ричард; Брессон, Кэрол; Fraysse, Aurélien; Сандре, Кэролайн; Девес, Гийом; Гомбер, Клементина; Табарант, Мишель; Бле, Пьер; Сезнец, Эрве (10 июля 2009 г.). «Распределение кобальта в клетках кератиноцитов указывает на ядерное и перинуклеарное накопление и взаимодействие с гомеостазом магния и цинка». Письма токсикологии . 188 (1): 26–32. DOI : 10.1016 / j.toxlet.2009.02.024 . ISSN 0378-4274 . PMID 19433266 .
- ^ а б Хот, Маркус; Flockerzi, Veit; Штюмер, Вальтер; Pardo, Luis A .; Монье, Франсиско; Suckow, Арнт; Завар, Кристиан; Мери, Лоуренс; Нимейер, Барбара А. (01.07.2001). "Ионные каналы в здоровье и болезнях: 83-я международная конференция Boehringer Ingelheim Fonds в Титизее" . EMBO Reports . 2 (7): 568–573. DOI : 10.1093 / embo-reports / kve145 . ISSN 1469-221X . PMC 1083959 . PMID 11463739 .
- ^ а б в г д Марбан, Эдуардо; Ямагиши, Тосио; Томаселли, Гордон Ф. (1998). «Устройство и функции потенциалозависимых натриевых каналов» . Журнал физиологии . 508 (3): 647–657. DOI : 10.1111 / j.1469-7793.1998.647bp.x . ISSN 1469-7793 . PMC 2230911 . PMID 9518722 .
- ^ а б в Gupta, Satya P .; Каур, Прит К. (2011), Gupta, Satya Пракаш (ред.), "Chloride Ion каналы: структура, функции и Блокаторы", ионные каналы и их ингибиторов , Springer Berlin Heidelberg, стр 309-339,. DOI : 10.1007 / 978-3-642-19922-6_11 , ISBN 9783642199226