Кальций биологическая роль

Для поддержания жизни, как показано в настоящее время, существенное значение имеют около 20 элементов, хотя живая ткань часто содержит в следовых количествах все элементы, находящиеся в окружающей среде. Основные элементы живых систем — это водород, углерод, азот и кислород (2—60 ат. %). Установлено, что из всех элементов, присутствующих в следовых количествах (0,02—0,1 ат. %), фосфор, сера, хлор, натрий, калий, магний и кальций необходимы для поддержания процессов жизнедеятельности. Некоторые из элементов, присутствующих в сверхмалых количествах (менее 0,001 ат. %), также относятся к числу необходимых. Это марганец, железо и медь. Весьма вероятно, что ванадий, кобальт, молибден, бор и кремний также имеют общее биологическое значение, однако показать, что тот или иной элемент, присутствующий в сверхмалых количествах, биологически необходим, часто весьма трудно. В отдельных случаях биологическая роль элемента для растений и животных может быть установлена по тем последствиям, которые вызывает его отсутствие в почве. Так, отсутствие меди в почве некоторых районов Австралии вызвало нарушения в нервной системе овец и привело к заболеванию их анемией и к выпадению шерсти. Утверждалось также, что недостаток в почве бора приводит к аномалиям в развитии свеклы и сельдерея и к ухудшению качества [c.7]

Органические и минеральные азотные удобрения обогащают почву азотом и зольными элементами и значительно усиливают процессы минерализации в ней. С органическими удобрениями вносится не только органическое вещество, стимулирующее жизнедеятельность микроорганизмов, но и разнообразная микрофлора (например, с навозом), ускоряющая разложение органического вещества почвы. Минеральные удобрения повышают интенсивность биологических процессов в почве, так как являются источником питания микробов азотом, фосфором, калием, кальцием и другими элементами. В круговороте азота в земледелии процессы нитрификации наряду с положительным значением играют и отрицательную роль, так как нитраты могут не только накопляться в почве, но вследствие своей подвижности и вымываться из нее. [c.179]

Какова биологическая роль кальция и магния [c.283]

Ионоселективные микроэлектроды находят применение главным образом для измерения активности ионов в отдельных клетках и биологических тканях. Их изготавливают на основе микропипеток с помощью вытягивающих устройств. Чаще всего применяют следующие ионоселективные микроэлектроды стеклянные - для измерения pH и определения ионов натрия в межклеточной жидкости, твердые мембранные (для определения хлорид-ионов) и жидкостные мембранные - для определения ионов калия, хлора и кальция. Среди них наибольшее распространение получили стеклянные микроэлектроды. Применяются два типа стеклянных микроэлектродов копьевидной формы и с заглубленным кончиком. В первом случае микроэлектрод вытягивают из капилляра ионообменного стекла, изолируют с внешней стороны и вставляют в микропипетку из неактивного стекла. Роль мембраны выполняет копьевидный кончик микроэлектрода. В микроэлектроде другой конструкции внешнюю микропипетку выдвигают относительно кончика микроэлектрода и прочно скрепляют с последним таким образом, чтобы контакт мембраны с раствором осуществлялся в пространстве между капиллярами. [c.220]

Биологическая роль макроэлементов. Кальций в организме человека составляет около 40 % общего количества всех минеральных веществ. Он входит в состав костей и зубов, придавая им прочность, депонируется в мембранах ретикулума скелетных мышц, участвует в запуске сокращения мышц, передаче нервных импульсов, регуляции проницаемости мембран клеток, в процессах свертывания крови, активирует многие обменные процессы, в том числе распад АТФ, способствует усвоению организмом железа и витамина В,2- Недостаточное поступление кальция в ткани организма приводит к выходу его из костей, что вызывает снижение их прочности (остеопороз), а также нарушение функции нервной системы, кровообращения, в том числе и мышечной деятельности. [c.70]

В препаратах ДНК, выделенных из природных объектов, в малых количествах обнаруживаются кремний, магний, кальций, стронций и рйд других микроэлементов, которые, по-видимому, участвуют в стабилизации пространственной структуры ДНК. Предполагают также, что в некоторых случаях кремний в форме кремниевой кислоты может заменять фосфатные остатки в молекуле ДНК, что, по-видимому, играет некую биологическую роль. [c.277]

Вообще ионные соединения переходных металлов, по всем данным, были теми каталитическими стимуляторами, которые направили ход эволюции в определенное русло и способствовали синтезу предбиологических соединений. Ионные соединения действуют в этом смысле более активно, если в их кристаллических решетках имеются различные дефекты , функционирующие как активные центры катализа. Другая роль ионов сводилась к активации органических катализаторов. На нынешнем этапе развития биологических систем ионы натрия, калия, кальция, магния действуют в ферментных системах как активаторы, иногда проявляя способность к взаимозаменяемости. [c.145]

Жидкий мембранный электрод с кальциевой функцией. Ионы кальция играют большую роль в важных физиологических процессах живых организмов. Проблема измерения активности зтих ионов в биологических жидкостях была решена после разработки ионселективного жидкого мембранного электрода с кальциевой функцией. Устройство одного из таких электродов показано на рис. 24.5. Нижний конец открытой стеклянной трубки затянут целлюлозной пленкой, проницаемой для всех ионов и служащей для удержания жидкой мембраны. Последняя представляет [c.475]

Благодаря высокой гидрофильности, особенно в связи с относительно небольшим размером молекул и значительной концентрацией в сыворотке, альбумины играют важную роль в поддержании онкотического давления крови. Известно, что концентрация альбуминов в сыворотке ниже 30 г/л вызывает значительные изменения онкотического давления крови, что приводит к возникновению отеков. Альбумины выполняют важную функцию транспорта многих биологически активных веществ (в частности, гормонов). Они способны связываться с холестерином, желчными пигментами. Значительная часть кальция в сыворотке крови также связана с альбуминами. [c.570]

Комплексообразование молекул с диамагнитными лигандами подчиняется тем же правилам, что и процесс протонирования, зависящий от значения pH. Однако скорости обмена часто настолько малы, что условие быстрого обмена (2.10) не выполняется. Интересными с точки зрения биологических приложений являются комплексы с ионами металлов, которые играют роль катализаторов в большинстве ферментативных превращений. Особенно часто встречаются комплексы двухвалентных металлов таких, как магний и кальций. Основным веществом в биологических реакциях является адено-зин-5-трифосфат (АТФ), образующий в физиологических условиях комплекс с ионом Mg. [c.77]

Биохим ия — это не только развитие органической химии. Химические процессы, протекающие в живой природе, включают естественными и независимыми способами многие химические элементы, в том числе металлы. Уже давно известна большая роль натрия, кальция и железа в таких реакциях. Но для жизни необходимы и многие другие металлы, в частности медь, цинк, марганец, молибден и кобальт. В этой главе, мы рассмотрим основные аспекты химии металлов в биологических системах, которую иногда называют бионеорганической химией. [c.637]

Ионы металлов в белках и ферментах выполняют ряд каталитических и структурных функций. Их роль в биокатализе подтверждается тем, что примерно треть известных в биохимии ферментов активна только в присутствии ионов металлов [1]. О структурной роли ионов металлов в биологических системах свидетельствует существование многочисленных ферментов, в которых ионы металла непосредственно не участвуют в каталитическом акте, но оказываются необходимыми для выполнения этими ферментами их биохимической функции. Таким образом, ионы металлов в белках и ферментах можно условно подразделить на два класса химические и структурные металлы. Химические металлы — те, которые принимают непосредственное участие в биохимической реакции, например в окислительно-восстановительных реакциях пер-оксидаз и ферредоксинов или в связывании кислорода гемоглобином. Структурные металлы либо стабилизируют конформацию фермента, необходимую для выполнения его биологической функции, как, например, кальций(П) в термолизине, либо косвенно промотируют катализ, обеспечивая необходимую ориентацию субстратов или каталитических групп белка, например магний(И) в фосфоглюкомутазе. [c.11]

Для образования других веществ, сыгравших важную роль в биологической эволюции, предлагались и предлагаются различные более или менее обоснованные схемы. Так, для образования углеводов, несомненно, имело значение то, что альдегиды способны к полимеризации и реакции конденсации в присутствии катализаторов гидроокисей кальция или бария, а также карбоната кальция. Г. Эйлер и А. Эйлер доказали возможность образования гликолевого альдегида и пентоз из формальдегида в присутствии карбоната кальция [3]. Гексозы могли получиться в результате конденсации глицеринового альдегида с промежуточным образованием диоксиацетона, причем катализаторами служили гидроокиси кальция или бария [3]. Вероятно, что такого рода процессы протекали в абиогенную эпоху. Липоиды, по Берналу, возникли значительно позже однако Опарин допускает их образование в периоды, предшествующие появлению жизни [3]. [c.49]

Биологическая роль фосфора весьма многогранна. Как уже отмечалось, фосфор участвует в образовании нерастворимых фосфорнокислых солей кальция и магния, являющихся минеральной основой костной ткани. Часть фосфора входит в состав органических соединений, таких как нуклеиновые кислоты, фосфолипиды, фосфопротеиды. Еще часть фосфора находится в организме в форме фосфорной кислоты, которая вследствие электролитической диссоциации превращается в ионы - Н2РО4 , НР04 . Фосфорная кислота играет исключительно важную роль в энергетическом обмене, что обусловлено уникальной способностью фосфора образовывать богатые энергией химические связи (высокоэнергетические, или макроэргические, связи). Главным макро-эргическим соединением организма является аденозинтрифосфат -АТФ (см. главу 2 Общая характеристика обмена веществ ). [c.87]

Однако роль живых организмов для химического состава природных вод более обширна и многообразна. Не говоря уже о культурной деятельности человека, достаточно упомянуть имеющую громадное не только биологическое, но и геохимическое значение фотосинтетическую деятельность растений, в результате которой создается первичная продукция органического вещества и регулируется содержание СОг и Ог в атмосфере. Общеизвестна также роль многочисленных видов бактерий, незаметно, но непрестанно проделывающих громадную работу по вовлечению в круговорот самых различных неорганических веществ, многие из которых, наряду с фотосинтезирующими организмами, создают первичное органическое вещество. Избирательная деятельность организмов сказывается на концентрации не только многих микроэлементов, но и на концентрации ряда более распространенных элементов, таких, как кальций, калий, бор, кремний и др. Биосфера является важнейшим и универсальным механизмом, сообщающим подвижность большинству химических элементов. [c.38]

Ионы кальция, магния, калия и натрия регулируют многие биологические процессы они влияют на функции ферментов и играют роль в передаче нервного возбуждения. Между ними наблюдается антагонизм эффект избыточного количества калия подавляется увеличением концентрации натрия. [c.19]

Макроэлементами в живом веществе являются кислород, водород, углерод, азот, кальций, сера, фосфор, калий, магний, железо, кремний, натрий, хлор и алюминий. Их роль в живых организмах различна. Первые десять элементов (их названия выделены в перечне полужирным шрифтом) жизненно необходимы для животных и для растений. Натрий и хлор, безусловно, нужны всем животным и полезны для некоторых видов растений. Биологические функции кремния и алюминия изучены недостаточно. Все макроэлементы живого вещества располагаются в верхней части периодической системы. Большинство из них входит в состав второго и третьего периодов. [c.142]

Фосфор. По содержанию в организме человека (0,95 %) (см. табл. 5.3) фосфор относится к макроэлементам. Фосфор — элемент органоген и играет исключительно важную роль в обмене веществ. В форме фосфата фосфор представляет собой необходимый компонент внутриклеточной АТФ. Он входит в состав белков (0,5—0,6%), нуклеиновых кислот, нуклеотидов и других биологически активных соединений. Фосфор является основой скелета животных и человека (кальций ортофосфат, гидроксилапатит), зубов (гидроксилапатит, фторапатит). [c.347]

По химическому строению хитин аналогичен целлюлозе. Эти два полисахарида сходны и по физико-химическим свойствам, и по биологической роли. Хитин не растворяется в воде, разбавленных растворах кислот и щелочей и органических растворителях его можно растворить без заметного расщепления только в концентрированных растворах некоторых нейтральных солей (тиоцианатов лития, кальция) при нагревании . Обработка хитина щелочами при нагревании вызывает частичную деструкцию и отщепление N-aцeтильныx групп, причем образуются так называемые хитозаны Нерастворимость хитина в значительной мере препятствует получению обычных производных полисахарида. Так, например, для исследования его структуры не удалось применить метод метилирования . [c.541]

Кальций играет важную биологическую роль как в своей ионной, так и в неионйой форме- Например, он участвует в коагуляции крови и необходим для активации системы тромбина. Он участвует также коагуляции молока, где действует в качестве коагулирующего иона. Кальций является важным структурным элементом млекопитающих. [c.112]

В природе стронций обычно сопутствует кальцию, но образует также и собственные минералы, важнейшими из которых являются целестин - ЗгБО и стронцианит - БгСОз. Основным источником производства солей стронция является целестин. Среднее содержание стронция в земной коре составляет 0,035%. Соединения стронция содержатся также в природных водах и организмах животных и растений биологическая роль стронция еще не достаточно выяснена, Металлический стронций и его сплавы с Мд, А1 и другими элементами применяются в металлургии, электронике,радиотехнике и в других от- [c.7]

Особенно важные функции выполняют в биологических системах ионы железа, меди, цинка, магния, кобальта, кальция, молибдена, марганца среди микроэлементов можно обнаружить также олово, барий, золото и другие, роль которых исследована в меньшей степени. Около двух сотен ферментов для проявления своей активности так или иначе нуждаются в металлах и относятся к группе так называемых металлоэнзимов. В. 3. Горкин, несколько модифицировав классификацию Брея и Харрапа, делит металлоэнзимы на три группы истинные металло-энзимы, для которых характерна прочная связь с металлом металлоферментные комплексы, в которых апофер-мент и металл соединены лабильно и такие металлоэнзимы, которые нельзя с уверенностью отнести к одной из названных групп. [c.181]

Кальций проявляет координационные числа 6, 7 или 8 и образует несимметричные комплексы. Возможным следствием является различная биологическая роль этих элементов в живых организмах. Способность ионов Са " образовывать комплексные соединения различного строения позволяет им легко приспосабливаться к окружающим их донорным атомам биолигандов и служить мостиками между лигандами. Очевидно, именно поэтому ион Са " " гораздо эффективнее по сравнению с ионом магния вступает в качестве мостика между двумя лигандами во внеклеточном пространстве. [c.245]

В начале XX в. считалось, что для нормального существования живых организмов необходимо регулярное снабжение их так называемыми органогенами, к которым относили атомы углерода, водорода, кислорода, азота и зольные элементы фосфор, калий, кальций, магний, натрий, сера, железо и йод. Остальные химические элементы, в тех случаях когда они обнаруживались в золе, считали случайными, засоряющими организм, бес-1юлезными для него, и попадающими с водою или продуктами питания. Однако с течением времени в связи с разработкой и применением новых методов анализа, позволяющих обнаружить и количественно определить ничтожно малые количества элементов, накоплялось все больше данных о наличии и важной биологической роли в организмах различных минеральных веществ. Оказалось, что круг биогенных элементов не ограничивается теми, которые встречаются в организмах в значительных количествах. Многие элементы, обнаруживаемые в минимальных количествах, как было выяснено, играют существенную роль, входя в состав таких важных для жизнедеятельности организмов веществ, как ферменты, гормоны и др. Вместе с этим было показано, что недостаток тех или иных минеральных веществ в пище вызывает глубокие расстройства в жизнедеятельности животных, в развитии растений. [c.202]

Б. Роль в гомеостазе. Основная биологическая роль кальцитриола — это стимуляция всасывания кальция и фосфата в кишечнике. Кальцитриол — единственный гормон, способствующий транспорту кальция против концентрационного градиента, существующего на мембране клеток кишечника. Поскольку продукция кальцитриола очень строго регулируется (рис. 47.4), очевидно, что существует тонкий механизм, поддерживающий уровень Са + во ВЖ, несмотря на значительные колебания в содержании кальция в пище. Этот механизм поддерживает такие концентрации кальция и фосфата, которые необходимы для образования кристаллов гидроксиапатита, откладывающихся в коллагеновых фибриллах кости. При недостаточности витамина [c.199]

Поступление Са + в цитоплазму через поверхностную мембрану или из внутриклеточных депо приводит к запуску биохимических реакций и соответствующему физиологическому ответу данной клетки. Совершенно очевидно, что биологическая роль Са + должна быть изучена на интактных клетках — в суспензиях или монослоях первичной либо переживающей культуры. При этом необходимо или изменять уровень внутриклеточного кальция с помощью веществ, избирательно переносящих Са + через клеточную мембрану (должны обладать растворимостью в гидрофобной фазе мембраны), или, используя специфические кальциевые метки (должны быть водорастворимы), регистрировать колебания концентрации этого катиона в ответ на определенный внеклеточный стимул. После длительного поиска такие вещества были и обнаружены, и синтезированы они введены в практику биохимических исследований. В настоящее время наиболее широко используют кальциевый ионофор А23187 и кальциевый хромофор Квин-2. [c.23]

Как показали проведенные испытания [919], ион кальция из комплекса с ДТПА состава Са5(11ра2 легче поступает в почвенный комплекс, чем из карбоната и нитрата кальция. Так, при внесении в почву комплексоната кальция содержание в подзолистой почве обменного Са + увеличивается в 2,5—3 раза по сравнению с внесением нитрата кальция, а тем более извести. При этом наблюдается более интенсивное поглощение Са + из комплексоната корневой системой растений. Таким образом, строение молекулы комплексона и соответствующего комплексоната металла на его основе оказывает существенное влияние на их свойства (устойчивость комплекса, его растворимость, склонность к процессам сорбции и т. д.) и тем самым на биологическую активность и эффективность использования в сельском хозяйстве. В свою очередь значительную роль играет вид сельскохозяйственной культуры, а также тип почвы и содержание в ней микроэлементов. [c.484]

Неорганическое и минеральное загрязнение происходит вследетвие засоления сточных вод, большая часть (Которых является отходами различных отраслей горнорудной и химической промышленности неорганического синтеза. Степень загрязнения определяется увеличением количества найденных нри выпаривании воды твердых остатков, в большинстве случаев сульфатов, хлоридов, а также соединений кальция и магния. Б таком случае степень разбавления играет важную роль в сохранении чистоты воды. Если такой ущерб и допустим с гигиенической и биологической точек зрения, то его влияние на стоимость очистительных работ очень велико. Это относится к ущербу, вызываемому коррозией. [c.118]

Гидробиологи сейчас начинают интересоваться ролью микроэлементов в направлении и характере биологических процессов в водоемах. Была показана роль железа и марганца в развитии фитопланктона. Значение кремния для развития диатомовых водорослей, кальция для моллюсков и харовых водорослей теперь уже не оспаривается. [c.8]

Интересно отметить, что в местах соприкосновения горных пород с корневой системо растений отмечается усиленное образование осадка a Og. Это косвенно указывает на значительную роль биологических явлений в процессе образования карбоната кальция (рис. 73). [c.194]

Фосфаты играют две ключевые роли в биологии. Во-первых, они служат структурными элементами ряда биологических компонентов например, сахарофосфатный остов нуклеиновых кислот или отложения фосфата кальция костей и зубов. Вторая, более интересная роль связана спереносом энергии. По-видимому, фосфат представляет собой универсальную энергетическую разменную монету в живых организмах. Сокращение мышц, перенос ионов через мембраны против градиента концентрации и очень большое число реакций биосинтеза — эти потребляющие энергию процессы осуществляются благодаря переносу фосфорильных групп (РОз) от высокоэнергетических акцепторов к изкоэнерге-тическим. [c.624]

В работе Уокера и Валли [58] было показано, что в нативных образцах нуклеиновых кислот, выделенных с надлежащей предосторожностью в отношении занесения каких-либо примесей извне, всегда содержатся довольно значительные (от 0,14 до 0,33%) количества разнообразных металлов. В числе найденных металлов всегда имеются железо, магний, кальций и цинк. Содержание железа в различных образцах рибонуклеиновой кислоты находилось в пределах от 1 до 10 атомов на 100 нуклеотидов. Интересно отметить, что в нуклеиновых кислотах, выделенных из разных организмов, обнаружено специфическое соотношение между количествами атомов разных металлов, внедренных в структуру РНК и ДНК. Поэтому можно высказать предположение, что примеси металлов в нуклеиновых кислотах могут иметь биологическое значение, о котором пока известно очень мало. Достоверно показана лишь структурирующая роль некоторых металлов (железо, никель), особенно важная для проявления биологической активности вируса табачной мозаики [59]. [c.432]

Новые, весьма важные данные о физиологической роли двухвалентных катионов получены при изучении функций рибосом. Установлено, что структурная организация рибосом, от которой зависит их физиологическая активность, в свою очередь зависит от концентрации ионов магния. Рибосомы содержат значительные количества магния (до 0,3 мкмоль1г сухого веса). При недостаточном содержании магния рибосомы распадаются на так называемые субъединицы, что сопровождается значительной потерей их биологической активности. Значительная роль в сохранении структуры рибосом принадлежит также иону кальция. Влияние, аналогичное магнию, на способность рибосом синтезировать белок оказывает кобальт (Вебстер и Уитман). [c.426]

Магний. В организме взрослого человека содержится около 19 г магния (59 % в костной ткани, дентите и эмали зубов). Ежесуточное потребление магния 0,7 г. Содержание магния в некоторых продуктах питания приведено в табл. 4.4. Ион М +, так же как и К+, является внутриклеточным катионом. В биологических жидкостях и тканях организма магний находится как в виде гидратированного иона, так и в связанном с белками состоянии. Вследствие меньшего, чем у иона Са , ионного радиуса и большей энергии ионизации ион магния в сравнении с ионом Са + образует более прочные связи с органическими лигандами и поэтому является более распространенным активатором ферментов. Магний стабилизирует ДНК, катализирует транскрипцию РНК, участвует в образовании активных форм АТФ и АМФ в виде комплексов MgATф2 , М АМФ , которые выполняют роль донора фосфатной группы во многих ферментативных реакциях. В отличие от большего по размеру иона кальция (координационные числа 6,7,8) ион магния образует шестикоординационные соединения регулярной структуры, которые играют огромную роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов. Так, ион магния является ком-плексообразователем в пигменте зеленых растений — хлорофилле, строение и биохимические функции которого рассмотрены в главах 5 и 13. [c.184]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология