Минеральные соли и их биологическая роль.

Минеральные соли и кислоты находятся в клетках или в виде растворов, или в виде твердых отложений. При образовании растворов они распадаются на: Анионы – отрицательно заряженный ион. Характеризуется величиной отрицательного заряда; например, Cl однозарядный анион, а SO 4 2 двухзарядный анион. В электрическом поле анионы перемещаются к положительному электроду аноду. Анионы имеются в растворах большинства солей, кислот и оснований, а также в кристаллических решетках соединений с ионной связью и в расплавах. Н 2 Р0 4 -, НР0 4 2-, НС0 3 -, NO3 2--, SO 4 2- Катионы – положительно заряженный ион. Характеризуется величиной положительного электрического заряда: например, NH 4+ однозарядный катион, Ca 2+ двухзарядный катион. К +, Na +, Са 2+, Mg :+, NH 4 +

Биологическая роль анионов и катионов Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения. Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии. Анионы фосфорной кислоты создают фосфатную буферную систему, поддерживающую рН внутриклеточной среды организма на уровне 6,9. Угольная кислота и ее анионы формируют бикарбонатную буферную систему, поддерживающую рН внеклеточной среды (плазма крови) на уровне 7,4. Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке, в процессах мышечного сокращения, свертывании крови и др. Ряд катионов и анионов необходим для синтеза важных органических веществ (например, фосфолипидов, АТФ, нуклеоти- дов, гемоглобина, гемоцианина, хлорофилла и др.), а также аминокислот, являясь источниками атомов азота и серы.

Водно-солевой обмен совокупность процессов поступления воды и солей (электролитов) в организм, их всасывания, распределения во внутренних средах и выделения. На примере человека: Суточное потребление человеком воды составляет около 2,5 л, из них около 1 л он получает с пищей. В организме человека 2 / 3 общего количества воды приходится на внутриклеточную жидкость и 1 / 3 на внеклеточную. Большая часть внеклеточной воды находится в тканевой жидкость (около 15% от массы тела). Кроме того, различают свободную воду, воду, удерживаемую коллоидами в виде так называемой воды набухания, т.е. связанную воду, и конституционную (внутримолекулярную) воду, входящую в состав молекул белков, жиров и углеводов и освобождающуюся при их окислении. Разные ткани характеризуются различным соотношением свободной, связанной и конституционной воды. За сутки почками выводится 11,4 л воды, кишечником около 0,2 л; с потом и испарением через кожу человек теряет около 0,5 л, с выдыхаемым воздухом около 0,4 л.

Кислотно-щелочное равновесие относительное постоянство концентрации водородных ионов во внутренних средах организма, обеспечивающее полноценность метаболических процессов, протекающих в клетках и тканях. Для поддержания К.-щ. р. в организме существуют эффективные системы, способные обеспечить выведение или нейтрализацию водородных ионов (ионов Н + ) при их избытке или задержку ионов Н + в организме при их дефиците. К таким системам относятся буферные системы крови, дыхательная система (легкие) и выделительная система (почки).

буферная система крови 1. бикарбонатная система: Н 2 СО 3 (угольная кислота) NaHCO 3 (бикарбонат натрия), общим ионом в которой является бикарбонатный ион. Механизм буферного действия бикарбонатной системы крови состоит в следующем: при поступлении в кровь большого количества так называемых кислых эквивалентов ионы Н + связываются ионами и образуют слабо диссоциирующую Н 2 СО 3 до тех пор, пока концентрация водородных ионов снова не придет к норме. Если реакция крови сдвигается в щелочную сторону и в крови появляется избыток ионов ОН (ионов гидроксила), угольная кислота соединяется с ними и образует воду и ионы бикарбоната: OH - + H2CO3 = H 2 O + до тех пор, пока реакция среды не вернется к физиологической норме. Т.о., поступление в кровь избыточного количества кислых эквивалентов (или оснований), образующегося в результате определенных изменений в клеточном метаболизме, не приводит к сколько- нибудь заметным сдвигам в концентрации ионов Н + в крови.

2. К буферным системам крови относятся также белки, особенно гемоглобин, которые являются самой мощной буферной системой организма. При насыщении кислородом гемоглобин становится более сильной кислотой после того, как его кислотные группы, диссоциируя, отдадут в кровь ионы Н +, гемоглобин, став более слабой кислотой, начинает связывать ионы Н +. Эритроциты в капиллярах отдают кислород и принимают углекислоту, образовавшуюся в тканях. Под действием фермента эритроцита углекислота СО 2 взаимодействует с водой Н 2 О с образованием угольной кислоты Н 2 СО 3. Возникающий за счет диссоциации угольной кислоты избыток ионов Н + связывается гемоглобином, отдавшим кислород, а ионы выходят из эритроцитов в плазму крови. В результате этого в плазме крови повышается концентрация бикарбонатных ионов, т.е. буферная система эритроцитов тесно связана с бикарбонатной буферной системой крови. В обмен на ионы бикарбоната в эритроцит поступают ионы хлора (Cl ), для которых мембрана эритроцита проницаема, а ионы Na + (вторая составляющая NaCI) остаются в плазме крови.