Неорганические ионы

Неорганические ионы в животных и растениях — это ионы , необходимые для жизненно важной клеточной активности. ^[1] В тканях организма 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:

• Ca ²⁺  – ионы кальция являются компонентом костей и зубов . Они также выполняют функцию биологических посредников, как и большинство ионов, перечисленных ниже. (См. Гипокальциемия .)
• Zn ²⁺ - ионы цинка встречаются в очень малых концентрациях в организме, и их основное назначение - антиоксидант; ионы цинка действуют как антиоксиданты как в целом, так и для специфических прооксидантов печени . ^[2] Ионы цинка также могут действовать как антиоксидантоподобный стабилизатор для некоторых макромолекул, которые связывают ионы цинка с высоким сродством, особенно в богатых цистеином сайтах связывания. ^[2] Эти сайты связывания используют эти ионы цинка в качестве стабилизатора для 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 + в организме животных – поддержание осмотического равновесия, особенно в почках . (См. Гипокалиемия .)
• Ионы натрия Na ⁺  – играют ту же роль, что и ионы калия. (См. Дефицит натрия .)
• Mn ²⁺ - ионы 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 . (См. Дефицит магния (растения) )
• Cl −  – неспособность переносить ионы хлора у людей проявляется в виде муковисцидоза (МВ)
• КО²⁻
  ₃ – раковины морских существ состоят из карбоната кальция . В крови примерно 85% углекислого газа преобразуется в водные карбонатные ионы ( кислый раствор ), что обеспечивает большую скорость транспортировки.
• 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 также в значительно меньших количествах 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 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, которая хранит энергию в доступной форме. Кость – это фосфат кальция .
• Fe ²⁺ /Fe ³⁺  – как и 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⁺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 этих процессов включают расслабление мышц, гипертонию, секрецию инсулина и т. д. ^[7] Некоторые примеры каналов ионов калия в биологических системах включают каналы K _ATP , каналы BK и каналы калия ether-a-go-go ^[7]

На⁺каналы

Каналы ионов натрия выполняют интегральную функцию в организме, 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 каналы ионов натрия состоят из четырех внутренне гомологичных доменов, каждый из которых содержит шесть трансмембранных сегментов и напоминает одну субъединицу потенциалзависимого калиевого ионного канала . ^[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]

Кл⁻каналы

Каналы хлоридных ионов отличаются от многих других ионных каналов тем, что контролируются анионными хлоридными ионами. Каналы хлоридных ионов представляют собой порообразующие мембранные белки, которые обеспечивают пассивный транспорт хлоридных ионов через биологические мембраны. ^[9] Каналы хлоридных ионов включают как потенциалзависимые, так и лигандзависимые механизмы для транспортировки ионов через клеточные мембраны. ^[9] Было обнаружено, что каналы хлоридных ионов играют решающую роль в развитии заболеваний человека, например, мутации в генах, кодирующих каналы хлоридных ионов, приводят к различным пагубным заболеваниям мышц, почек, костей и мозга, включая муковисцидоз , остеопороз и эпилепсию , и аналогично их активация, как предполагается, отвечает за прогрессирование глиомы в мозге и рост малярийного паразита в эритроцитах. ^[9] В настоящее время каналы хлоридных ионов не полностью изучены, и необходимы дополнительные исследования.

Смотрите также

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

Ссылки

1. «Неорганические ионы». RSC.
2. Брей, Тэмми М.; Беттгер, Уильям Дж. (1990-01-01). «Физиологическая роль цинка как антиоксиданта». Free Radical Biology and Medicine . 8 (3): 281–291. doi :10.1016/0891-5849(90)90076-U. ISSN  0891-5849. PMID  2187766.
3. Levy, Barry S.; Nassetta, William J. (2003-04-01). "Неврологические эффекты марганца у людей: обзор". Международный журнал охраны труда и окружающей среды . 9 (2): 153–163. doi :10.1179/oeh.2003.9.2.153. ISSN  1077-3525. PMID  12848244. S2CID  46339844.
4. Battaglia, Valentina; Compagnone, Alessandra; Bandino, Andrea; Bragadin, Marcantonio; Rossi, Carlo Alberto; Zanetti, Filippo; Colombatto, Sebastiano; Grillo, Maria Angelica; Toninello, Antonio (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 . PMID  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 мышиных астроцитов». 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, Вайт; Штюмер, Вальтер; Пардо, Луис А.; Монье, Франциско; Суков, Арнт; Завар, Кристиан; Мери, Лоренс; Нимейер, Барбара А. (01.07.2001). «Ионные каналы в здоровье и болезни: 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  . 
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 (ред.), «Хлоридные 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