ВУЗ:
Рубрика:
29
Рассмотрим некоторые из элементов-органогенов.
Водород - самый распространенный элемент Вселенной. По количеству
в составе земной коры он стоит на девятом месте. Основная часть его нахо-
дится в виде воды, меньшее количество присутствует в нефти и в составе
природного газа.
Существуют водородные бактерии, которые получают энергию, утили-
зируя водород. В то же время имеются и микроорганизмы, выделяющие во-
дород при метаболизме. В частности, к их числу относятся и некоторые бак-
терии желудочно-кишечного тракта.
Нарушение определенных функций пищеварения связано с изменением
состава бактериальной флоры кишечника, а это, в свою очередь, приводит к
выделению водорода. Последнее обстоятельство используется в диагностиче-
ских целях. Например, лактазная недостаточность, которая исключает
вскармливание младенцев искусственными питательными смесями, обнару-
живается посредством определения водорода в выдыхаемом воздухе.
Протон играет исключительно важную роль в биопроцессах. Во-первых,
протон в растворах определяет их кислотные свойства. Концентрация иона
водорода является важным параметром гомеостаза биосред. Многие вещества
в составе биообъектов обладают кислыми свойствами, будь это сильные и
средние минеральные кислоты (соляная в желудочном соке, фосфорная в со-
ставе ее производных - аденозинтрифосфорной и нуклеиновых кислот) или
многочисленные органические кислоты животных и растительных организ-
мов (уксусная, масляная, молочная, пировиноградная, аскорбиновая, никоти-
новая, лимонная, салициловая и др. кислоты).
Во-вторых, с участием катиона водорода происходят многие окисли-
тельно-восстановительные превращения, и в этих случаях кислотность рас-
твора сказывается на величине потенциала этих рН-зависимых редокс-
процессов. Таким образом, концентрация катионов водорода является важ-
нейшей характеристикой интенсивности прохождения в них окислительно-
восстановительных превращений.
В-третьих, образование хелатов, а, следовательно, связывание катионов
металлов в биокомплексы, происходит с участием ионов водорода. Равнове-
сие образования комплексов и метало-лигандный баланс в целом, таким об-
разом, зависит от кислотности среды.
В-четвертых, во многих реакциях осаждения также принимают участие
ионы водорода. К их числу относится и процесс образования минеральной
основы костной ткани. Следовательно, кислотность среды является регуля-
тором гетерогенных равновесий в биосредах.
В-пятых, малые размеры катиона водорода определяют его высокую ката-
литическую активность во многих, в том числе и биохимических реакциях.
30
Катализ ионами водорода важен, в частности при гидролитическом распаде
липидов, пептидов и полисахаридов, вот почему высока кислотность желу-
дочного сока и процесс усвоения пищи в кишечнике требует участия желч-
ных кислот. Следует помнить, что пространственное строение ферментов за-
висит от кислотности среды, а поэтому они проявляют свою каталитическую
активность лишь в
узких интервалах значений рН.
Углерод образует много соединений, учитывая его способность образо-
вывать ковалентные связи.
Подавляющую часть энергии организм черпает за счет так называемого
биологического окисления, то есть путем окисления в клетках глюкозы, ли-
пидов и, в меньшей степени, - полипептидов (до 10%). Биологическое окис-
ление глюкозы выражается уравнением:
С
6
Н
12
О
6
+ 6О
2
= 6СО
2
+ 6Н
2
О; G = -2880 кДж/моль.
Изменение свободной энергии этого процесса G (символ употребляется
при термодинамических расчетах в физиологических условиях, т. е. при 310
К) является основным источником энергии тканей. Это превращение осу-
ществляется через 38 элементарных стадий, каждая из этих стадий сопря-
жена с образованием молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), которые в
дальнейшем при гидролизе обеспечивают полезную работу клетки по био-
синтезу, активному транспорту ионов и др.
Биологическое окисление как окислительно-восстановительный процесс
можно представить совокупностью двух полуреакций:
ох О
2
+ 4Н
+
+ 4е
-
= 2Н
2
О плазма,
red С
6
Н
12
О
6
+ 6Н
2
О = 6СО
2
+ 24Н
+
+ 24е
-
клетка.
Эти полуреакции составляют гальваническую пару. Восстановление ки-
слорода происходит в плазме крови, а окисление глюкозы - в клетке. Оба
процесса разделены клеточной мембраной, следовательно, должны сущест-
вовать вещества - переносчики электронов из клетки в плазму. Эти соеди-
нения - цитохромы, содержат в своем составе катионы железа, обратимое
окисление-восстановление которых (Fе
2+
Fе
3+
) и выполняет функцию
"мостика", замыкающего цепь гальванического элемента.
Оксид углерода (IV) является физиологическим стимулятором дыха-
тельного центра. Большие концентрации его (свыше 10%) вызывают силь-
ный ацидоз – снижение рН крови, бурную одышку и паралич дыхательного
центра. Растворяясь в воде он образует угольную кислоту. Совокупность
угольной кислоты и гидрокарбонат иона образуют гидрокарбонатную бу-
ферную систему, главную буферную систему плазмы крови, которая обес-
печивает постоянство рН крови на уровне рН = 7,4 ± 0,05.
Угольная кислота образует кислые и средние соли - гидрокарбонаты и
карбонаты. Растворимые в воде соли гидролизованы, причем карбонаты - в
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- …
- следующая ›
- последняя »
