Неорганические ионы

Неорганические ионы животных и растений — это ионы , необходимые для жизнедеятельности клеток . ^[1] В тканях тела ионы также известны как электролиты , необходимые для электрической активности, необходимой для поддержки мышечных сокращений и активации нейронов. Они способствуют осмотическому давлению жидкостей организма , а также выполняют ряд других важных функций. Ниже приведен список некоторых наиболее важных ионов для живых существ, а также примеры их функций:

• Са ²⁺  – ионы кальция входят в состав костей и зубов . Они также действуют как биологические посланники, как и большинство ионов, перечисленных ниже. (См. Гипокальциемия .)
• Zn ²⁺ – ионы цинка встречаются в организме в очень малых концентрациях, и их основное назначение – антиоксидантное действие; Ионы цинка действуют как антиоксиданты как в целом, так и в отношении специфических для печени прооксидантов . ^[2] Ионы цинка также могут действовать как антиоксидантоподобный стабилизатор для некоторых макромолекул, которые связывают ионы цинка с высоким сродством, особенно в местах связывания, богатых цистеином . ^[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 конформаций. ^[2]
•  Основная функция ионов калия K + – у животных – осмотический баланс, особенно в почках . (См. Гипокалиемия .)
• Ионы натрия Na ⁺  – играют аналогичную роль с ионами калия. (См. Дефицит натрия .)
• Ионы Mn ²⁺ - марганца используются в качестве стабилизатора для различных конфигураций белков. Однако чрезмерное воздействие ионов марганца связано с некоторыми нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона . ^[3]
• Ионы Mg ²⁺  – магния входят в состав хлорофилла . (См. Дефицит магния (растения) )
• Cl −  – неспособность транспортировать ионы хлора у человека проявляется муковисцидозом (МВ).
• СО²⁻
  ₃ – Раковины морских существ состоят из карбоната кальция . В крови примерно 85% углекислого газа превращается в водные ионы карбоната ( кислый раствор ), что обеспечивает более высокую скорость транспортировки.
• Co ²⁺ – ионы кобальта присутствуют в организме человека в количествах от 1 до 2 мг. ^[4] Кобальт наблюдается в сердце, печени, почках и селезенке и в значительно меньших количествах — в поджелудочной железе, мозге и сыворотке крови. ^{[4] [5]} Кобальт является необходимым компонентом витамина B ₁₂ и основным коферментом митоза клеток . ^[5] Кобальт имеет решающее значение для образования аминокислот и некоторых белков для создания миелиновой оболочки в нервных клетках. ^{[6] [3]} Кобальт также играет роль в создании нейротрансмиттеров , которые жизненно важны для правильного функционирования организма. ^[3]
• ПО³⁻
  ₄ – аденозинтрифосфат (АТФ) – это обычная молекула, хранящая энергию в доступной форме. Кость – это фосфат кальция .
• Fe ²⁺ /Fe ³⁺  – как обнаружено в гемоглобине , основная молекула, переносящая кислород, имеет центральный ион железа.
• НЕТ⁻
  ₃ – источник азота в растениях для синтеза белков.

Биологические функции неорганических ионов

Ионные каналы

К ⁺ каналов

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 клеточного уровня, многие из этих процессов включают мышечную релаксацию, гипертонию, секрецию инсулина и т. д. ^[7] Некоторые примеры каналов ионов калия в биологических системах включают K _-АТФ- каналы , BK-каналы и эфир-а. -гоу-гоу калиевые каналы ^[7]

На ⁺ каналы

Натриевые ионные каналы оказывают комплексную услугу всему организму, поскольку передают деполяризующие импульсы на клеточном и внутриклеточном уровне. Это позволяет ионам натрия координировать гораздо более интенсивные процессы, такие как движение и познание. ^[8] Натриевые ионные каналы состоят из различных субъединиц, однако для функционирования необходима только основная субъединица. ^[8] Эти каналы ионов натрия состоят из четырех внутренне гомологичных доменов, каждый из которых содержит шесть трансмембранных сегментов и напоминает одну субъединицу потенциал-зависимого канала ионов калия . ^[8] Четыре домена складываются вместе, образуя центральную пору. ^[8] Эта центральная пора ионов натрия определяет селективность канала: и ионный радиус , 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 ионов хлора представляют собой порообразующие мембранные белки, которые обеспечивают пассивный транспорт ионов хлора через биологические мембраны. ^[9] Каналы хлорид-ионов используют как потенциалзависимые, так и лиганд-управляемые механизмы для транспортировки ионов через клеточные мембраны. ^[9] Было обнаружено, что каналы хлорид-ионов играют решающую роль в развитии заболеваний человека, например, мутации в генах, кодирующих каналы хлорид-ионов, приводят к множеству вредных заболеваний в мышцах, почках, костях и мозге, включая кистозные. фиброз , остеопороз и эпилепсия , а также их активация, как предполагается, ответственны за прогрессирование глиомы в головном мозге и рост малярийного паразита в эритроцитах. ^[9] В настоящее время каналы хлорид-ионов до конца не изучены, и необходимы дополнительные исследования.

Смотрите также

• Кальций в биологии
• Магний в биологии
• Неорганические анионы в биологии
• Фосфат в биологии
• Хлорид в биологии

Рекомендации

1. «Неорганические ионы». РСК.
2. Брей, Тэмми М.; Беттгер, Уильям Дж. (1 января 1990 г.). «Физиологическая роль цинка как антиоксиданта». Свободнорадикальная биология и медицина . 8 (3): 281–291. дои : 10.1016/0891-5849(90)90076-U. ISSN  0891-5849. ПМИД  2187766.
3. Леви, Барри С.; Нассетта, Уильям Дж. (1 апреля 2003 г.). «Неврологические эффекты марганца на человека: обзор». Международный журнал гигиены труда и окружающей среды . 9 (2): 153–163. дои : 10.1179/oeh.2003.9.2.153. ISSN  1077-3525. PMID  12848244. S2CID  46339844.
4. Батталья, Валентина; Компаньоне, Алессандра; Бандино, Андреа; Брагадин, Маркантонио; Росси, Карло Альберто; Дзанетти, Филиппо; Коломбатто, Себастьяно; Грилло, Мария Анжелика; Тонинелло, Антонио (март 2009 г.). «Кобальт вызывает окислительный стресс в изолированных митохондриях печени, ответственный 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 . ПМИД  18708157.
5. Карович, Ольга; Тонаццини, Илария; Ребола, Нельсон; Эдстрем, Эрик; Лёвдал, Сесилия; Фредхольм, Бертиль Б.; Даре, Элизабетта (март 2007 г.). «Токсическое действие кобальта в первичных культурах астроцитов мыши». Биохимическая фармакология . 73 (5): 694–708. дои : 10.1016/j.bcp.2006.11.008. ПМИД  17169330.
6. Ортега, Ричард; Брессон, Кэрол; Фрайсс, Орельен; Сандре, Кэролайн; Девес, Гийом; Гомбер, Клементина; Табарант, Мишель; Блюэ, 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 по токсикологии . 188 (1): 26–32. doi :10.1016/j.toxlet.2009.02.024. ISSN  0378-4274. ПМИД  19433266.
7. Хот, Маркус; Флокерци, Вейт; Штюмер, Вальтер; Пардо, Луис А.; Монхе, Франциско; Суков, Арнт; Завар, Кристиан; Мери, Лоуренс; Нимейер, Барбара А. (1 июля 2001 г.). «Ионные каналы в здоровье и болезнях: 83-я Международная конференция Фонда Берингер Ингельхайм в Титизее». Отчеты ЭМБО . 2 (7): 568–573. doi : 10.1093/embo-reports/kve145. ISSN  1469-221X. ПМЦ 1083959 . ПМИД  11463739. 
8. Марбан, Эдуардо; Ямагиси, Тосио; Томаселли, Гордон Ф. (1998). «Структура и функция потенциалзависимых натриевых каналов». Журнал физиологии . 508 (3): 647–657. дои : 10.1111/j.1469-7793.1998.647bp.x. ISSN  1469-7793. ПМК 2230911 . ПМИД  9518722. 
9. Гупта, Сатья П.; Каур, Прит К. (2011), Гупта, Сатья Пракаш (редактор), «Хлорид-ионные каналы: структура, функции и блокаторы», Ионные каналы и их ингибиторы , Springer Berlin Heidelberg, стр. 309–339, doi : 10.1007 /978-3-642-19922-6_11, ISBN 9783642199226