Минеральные вещества
Образующаяся после сжигания живого организма зола составляет у позвоночных животных 3-5% от массы всего тела, у растении меньшее количество - 0,5-3%, еще меньше у микроорганизмов - 0.4-2%. Отдельные ткани и органы существенно отличаются по содержанию зольных элементов. Так, в костной ткани позвоночных животных их количество составляет около 17%, в сухой обезжиренной ткани зубов - до 55, а в мышцах и плазме крови - менее I % на сырую массу.
У растений минеральных веществ много в листьях - 10-15% на сухую массу, существенно меньше в корнях и семенах - 3-5%, особенно мало в древесине - 1%. Для бактерий характерны очень большие колебания в содержании зольных элементов в зависимости от условий выращивания. Так. у Vibrio cholerae границы колебаний составляют от 6 до 26% на сухую массу, в то время как при стандартной питательной среде и обычных других условиях -3-10%.
Минеральные элементы присутствуют в живом организме в различных формах:
) в прочном соединении с органическими веществами (S в составе белков, Р - в нуклеиновых кислотах, Fe -в гемоглобине, Zn и Си - в молекулах ряда ферментов);
) в форме нерастворимых отложений (Са и Р в костях);
) в растворенном состоянии в тканевых жидкостях, цитозоле (катионы К+, Na+ Са2+ анионы CI- SO2-4, РО3-4 ).
Велико и многосторонне значение неорганических солей в жизни любого организма. Они создают определенное осмотическое давление в отдельных тканях, органах, жидкостях, которое является важным физиологическим фактором, влияющим на распределение воды и растворенных веществ по отдельным тканям. Особенно чувствительны к изменениям осмотического давления высшие животные, у них в процессе эволюции выработались приспособления, обеспечивающие постоянство осмотического давления плазмы крови, лимфы, внеклеточной жидкости.
Так, осмотическое давление плазмы крови человека колеблется в достаточно узких границах (7,7-8,1 атм.). Такое постоянство поддерживается особой регуляторной системой, в которой основную роль почки и потовые железы. Впротивоположность у морских беспозвоночных осмотическое давление в организме зависит от осмотического давления окружающей среды. Если разводить морскую воду пресной, давление у них уменьшается.
У растений разность осмотического давления клеточного сока и тургорного напряжения оболочки клетки определяет «сосущую силу» клетки, интенсивность апоступления воды и питательных веществ. Для растений характерны большие колебания величины осмотического давления в зависимости от условий выращивания.
Так у пресноводных водорослей в клетках эпидермиса оно колеблется в границах 1-3 атм. У полевых растений-5-10 атм., у пустынных и солончаковых растений 80-100 атм. Однако для каждого вида растений существуют определенные физиологические допустимые пределы изменений осмотического давления. Кроме минеральных солей оно определяется также содержанием сахаров и аминокислот.
Образуя буферные системы, некоторые минеральные соли способствуют поддержанию постоянства рН тканей и жидкостей организма. Так у человека рН крови и тканей изменяется в очень небольших пределах (рН 7,3-7,4), несмотря на непрерывное образование самых разнообразных кислот. При подкислении крови до рН 6,8 наступает смерть.
Значение ряда минеральных элементов связанно с их присутствием в составе некоторых биологически важных соединений: Mg-в молекуле хлорофилла, Fe-в гемоглобине, S-в белках, P- в нуклеиновых кислотах и ряде белков, I-в гормоне щитовидной железы. Многие катионы металлов входят в состав отдельных ферментов.
Способность минеральных элементов взаимодействовать с молекулами важнейших биополимеров-белков и нуклеиновых кислот - определяет их влияние на формирование пространственной структуры высокомолекулярных соединений. Большое значение в этом отношении может иметь концентрация и состав ионного окружения, иногда независимо от образования химических связей ионов с биополимерами. Влияя на конформацию и физико-химические свойства биологически важных соединений, мембран и других субклеточных структур, неорганические ионы воздействуют тем самым на их функции - каталитическую, гормональную, транспортную, формообразовательную и др. Хорошо известно в этом отношении действие ионной силы на конформацню РНК, ДНК и белков. влияние Mg на функционирование рибосом, роль Са в регуляции аденилат - и гуанилатциклазной систем и т.д.