Биологические жидкости, ионный состав

Таблица 15.1. Ионный состав некоторых биологических жидкостей (в ммоль/л)

Электропроводность разных тканей и биологических жидкостей неодинакова наибольшей электропроводностью обладают спинномозговая жидкость, лимфа, желчь, кровь хорошо проводят ток также мышцы, подкожная клетчатка, серое вещество головного мозга. Значительно ниже электропроводность легких, сердца, печени. Очень низка она у жировой и костной тканей. Хуже всего проводит электрический ток кожа (роговой слой). Сухой эпидермис почти не обладает электропроводностью. Жидкость межклеточных пространств гораздо лучше проводит ток, чем клетки, оболочки которых оказываются существенным препятствием при движении многих ионов. Возле оболочек накапливаются одноименно заряженные ионы, возникает поляризация. Все это приводит к резкому (в 10—100 раз) падению силы постоянного тока, проходящего через ткани, уже через 0,0001 сек после его замыкания. Поэтому электропроводность кожи обусловлена, главным образом, содержанием протоков желез, особенно потовых. В зависимости от физиологического состояния величина просвета межклеточных промежутков и протоков желез, ионный состав экскрета и т, д. меняются и в результате меняется электропроводность ткани. [c.58]

Состав внеклеточной жидкости близок к составу морской воды в пред-кембрийскую эпоху, когда появились животные с замкнутой системой кровообращения. С тех пор соленость моря продолжала возрастать, тогда как состав внеклеточной жидкости остался постоянным. Основным катионом во внеклеточной жидкости является ион Ка , а из анионов преобладают СГ и НСОВнутри клеток преобладают катион и анион НРО Для соблюдения физико-химического закона электронейтральности, которому подчиняется любой живой организм в целом, некоторый недостаток неорганических анионов компенсируется анионами органических кислот (молочной, лимонной и др.) и кислых белков, несущих отрицательный заряд при физиологических значениях pH. Если вне клетки органические анионы компенсируют незначительную нехватку отрицательного заряда, то внутри клетки они должны компенсировать около 25 % положительных зарядов, создаваемых неорганическими катионами. Поскольку клеточные мембраны легко проницаемы для воды, то они могут разрушаться при незначительных различиях в давлении жидкости внутри и снаружи клеточной мембраны. Поэтому осмотическое давление внутри клетки должно быть равно таковому во внеклеточной жидкости, т. е. живая клетка подчиняется закону изоосмоляльности. Повышенное содержание катионов по отношению к концентрации анионов во внеклеточных жидкостях в сравнении с внутриклеточными средами приводит к тому, что наружная поверхность мембран клеток оказывается заряжена положительно относительно ее внутренней поверхности, и это имеет огромное биологическое значение (см. главу 15). В биологических жидкостях концентрацию осмотически активных частиц (независимо от их заряда, размера и массы) выражают в единицах осмоляльности — миллиосмомолях на 1 кг воды. Так как главные катионы и анионы внутриклеточных жидкостей многозарядные, то (при одинаковых осмоляльностях) концентрация электролитов, выраженная в миллиэквивалентах на 1 л, будет значительно выше внутри клетки, чем во внеклеточных жидкостях, где в основном содержатся однозарядные ионы. [c.180]

Железо функционирует как основной переносчик электронов в биологических реакциях окисления — восстановления [231]. Ионы железа, и Fe +, и Fe +, присутствуют в человеческом организме и, действуя как переносчики электронов, постоянно переходят из одного состояния окисления в другое. Это можно проиллюстрировать на примере цитохромов . Ионы железа также служат для транспорта и хранения молекулярного кислорода — функция, необходимая для жизнедеятельности всех позвоночных животных. В этой системе работает только Ре(П) [Fe(111)-гемоглобин не участвует в переносе кислорода]. Чтобы удовлетворить потребности метаболических процессов в кислороде, большинство животных имеет жидкость, циркулирующую по телу эта жидкость и переносит кислород, поглощая его из внешнего источника, в митохондрии тканей. Здесь он необходим для дыхательной цепи, чтобы обеспечивать окислительное фосфорилирование и производство АТР. Одиако растворимость кислорода в воде слишком низка для поддержания дыхания у живых существ. Поэтому в состав крови обычно входят белки, которые обратимо связывают кислород. Эти белковые молекулы способствуют проникновению кислорода в мышцы (ткани), а также могут служить хранилищем кислорода. [c.359]

С помощью меченых соединений часто изучают механизмы фрагментации молекул органических соединений в условиях масс-спектрометрии. В этом случае по сдвигу массового числа осколочного иона в спектре селективно меченного соединения можно определить состав иона, изучить процессы миграции атомов и групп атомов. Синтез меченых соединений используют также для решения структурно-аналитических задач. Меченые аналоги изучаемого вещества широко применяют в качестве внутренних стандартов при количественных масс-спектрометрических определениях веществ в больших объемах жидкостей, в частности биологических. С помощью масс-спектрометрии определяют содержание конкретного вещества и положение метки в изотопно-меченых аналогах при изучении механизмов органических реакций и путей трансформации биологически активных веществ в живых организмах и культуральных жидкостях. [c.76]

Катионы 5-металлов 3-го и 4-го периодов, а также некоторые неорганические анионы являются основными компонентами, определяющими физико-химические свойства биологических жидкостей. Электролитный состав жидкостей организма характеризуется главным образом содержанием На, К, Mg, Са, 8, С, Р, С1 и некоторых других элементов в виде соответствующих ионов и различается для внутриклеточной и внеклеточной жидкостей (рис. 4.1). [c.179]

О мембранных электродах в последние десять лет написаны сотни статей. Эти электроды привлекают исследователей тем, что с их помощью можно определять содержание веществ ионного и неионного характера в самых разных жидкостях. Для аналитических целей в различных областях науки и практики уже разработано большое число электродов многих видов и назначения. Забота о поддержании, как говорят, качества жизни , т. е. система мер, направленных на охрану чистоты окружающей среды, здравоохранение, профилактику болезней и победу над ними, — все это способствовало росту финансирования разработок селективных мембранных электродов и чувствительных устройств на их основе. С помощью этих устройств можно легко контролировать состав атмосферы и биологических жидкостей. Необходимость автоматически контролировать содержание ионных и неионных компонентов в плазме и цельной крови, поте, моче и других биологических объектах с целью диагностики различных отклонений от нормы, приводящих к заболеваниям, побудило исследователей, используя большие возможности мембранных электродов, разработать на их основе различные тонкие чувствительные устройства. Эти разработки описаны в предлагаемой книге. [c.9]

Индивидуальные коэффициенты активности хлорид-ионов и ионов щелочных и щелочноземельных металлов, рассчитанные по уравнению (4.5) и применимые для калибровки ИСЭ, приведены в табл. 4.1 и 4.2. Предложены также шкалы активностей ионов для растворов КР [141] (табл. 4.3), холинхлорида [98], смесей электролитов, имитирующих по составу сыворотку крови и другие биологические жидкости (при 37 °С) [106, 107],. хлоридов щелочных металлов в растворах альбумина бычьей сыворотки крови [132] и смесей электролитов, состав которых аналогичен морской воде [ 40]. [c.95]

Хлор не входит в состав биологически активных веществ. Хлорид-ионы — главные отрицательно заряженные ионы внутриклеточного раствора и межклеточных жидкостей, они образуют тонкие ионные слои по обеим сторонам клеточных мембран и участвуют таким образом в создании электрического мембранного потенциала, который регулирует процессы переноса неорганических и органических веществ сквозь мембраны. Гидратированные хлорид-ионы участвуют в поддержании физиологически требуемой наполненности клетки водой. [c.510]

Первичный океан содержал преимущественно К+ и Mg +, и потому появившиеся в ходе эволюции белки функционируют наилучшим образом именно в такой среде. Со временем состав морской воды изменился так, что преобладающими ионами стали Ка+ и Са +. В результате для обеспечения условий функционирования внутриклеточных белков потребовался механизм ограничения концентрации Ка+ и Са + в клетках при сохранении К+ и Mg +. Таким механизмом стали связанные с мембраной натриевый и кальциевый насосы, способные поддерживать высокий (1000-кратный в случае Са +) градиент концентрации иона между цитозолем и внеклеточной жидкостью. У современных многоклеточных организмов Na+ и Са +—это основные ионы внеклеточной среды. Гормоны и другие биологически активные вещества вызывают быстрые кратковременные изменения тока ионов кальция через плазматическую мембрану клетки и от одного внутриклеточного компартмента к другому. В итоге ионы кальция служат внутриклеточным медиатором, воздействующим на разнообразные обменные процессы (см. гл. 44). [c.194]

Метод кондуктометрического титрования основан на изменении электропроводности объема раствора во время протекания в нем химической реакции (пейтрализации, осал<дения, замещения, окисления— восстановления, комилексообразования). В результате реакции изменяется ионный состав раствора. Иоиы с одной абсолютной скоростью и эквивалентной электроироводностью заменяются или иа ионы с другими значениями этих характеристик, или в системе образуется плохо диссоциирующее, малорастворимое или комплексное соединение (особенно хелатное). Кондуктометри-ческое титрование применяют для объемного анализа водных и неводных растворов, физиологических и биологических жидкостей 114 [c.114]

Калий-селективный (калиевый) электрод. Калий-селективный электрод фирмы Орион (модель 93-19) представляет собой электрод с жидкой мембраной, предназначенный для определения концентрации ионов, де.мв калия в водных растворах и в биологических жидкостях. Используется в сочетании с подходящим электродом сравнения. ко Электрод, конструкция которого представлена на рис. К-5, имеет 180 сменный модуль с пластифицированной мембраной, в состав которой вхо- -220 дит жидкий селективный ионообменник. При контакте мембраны с раство- -2во ром, содержащим ионы калия, на разделе фаз мембрана — раствор воз- -зоо никает разность потенциалов, величина которой зависит от концентрации pjj j .g типичный калибровочный график калия в растворе. При для калий-селективного электрода. [c.47]

Способность клеток и тканей отвечать на раздражение называете возбудимостью. Возбуждение — это сложная биологическая реакция, проявляющаяся в изменении физического, физико-химического и функционального состояния клеток. Меняется вязкость и химический состав протоплазмы. Связано это в первую очередь с изменением электрического состояния клеточной мембраны. В состоянии покоя внутренняя поверхность мембраны заряжена отрицательно по отношению к наружной-. Причина такой разности потенциалов объясняется неравенством концентрации ионов внутри клетки и окружающей среды. В цитоплазме ионы калия преобладают над ионами натрия, в тканевой жидкости — наоборот. В состоянии возбуждения изменяется проницаемость клеточной мембраны она начинает пропускать внутрь клетки положительно заряженные ионы натрия. Это приводит к изменению электрических потенциало между цитоплазмой и внешней средой. Возникают электрические биотоки. Исследование их лежит в основе электрофизиологических методов-диагностики. К ним относятся, например, электрокардиография — получение электрокардиограммы, т. е. записей электрических потенциалов,, возникающих в сердечной мышце электроэнцефалография — регистрация электрических потенциалов головного мозга электромиография — записи биотоков в скелетных мышцах и т. д. [c.78]