Магний биологическая роль

В природе с белками связано относительно небольшое число металлов. Если рассматривать также ферменты, активируемые металлами, то к этому списку элементов следует добавить лишь натрий, калий и магний. Биологическая роль иона металла в белке характеризуется высокой специфичностью. И тем не менее в зависимости от типа белка один и тот же ион металла осуществляет различные функции разнообразие выполняемых функций является, очевидно, следствием ограничений, накладываемых белковым окружением. В связи с этим биологическая специфичность функций металла имеет, по-видимому,- стереохимическую природу. Основная тема обзора — значение структурных и стереохимических данных и сведений о строении координационных центров металл —лиганд для выяснения функциональной роли металлов в ферментативных процессах — не требует, таким образом, дополнительного обоснования. [c.16]

Какова биологическая роль кальция и магния [c.283]

Биологическая роль порфиринов значительно шире их участия в построении систем гемоглобина и хлорофилла. Установлено, что без них живые организмы не могли бы приспособиться при переходе от ранней восстановительной к современной окислительной атмосфере. Есть основания полагать, что абиогенный синтез порфирина и далее гема и хлорофилла осуществлялся конденсацией янтарной кислоты (возникшей из уксусной кислоты) и глицина в а-амино-Р-кетоадипиновую кислоту, которая после декарбоксилирования превращалась в б-аминолевулиновую кислоту две ее молекулы, взаимно конденсируясь, образовали пиррольное ядро. Серия последующих процессов окисления и конденсации привела к тетра-пиррольной порфириновой системе. Далее синтез гема и хлорофилла осуществлялся почти тождественной, совпадающей последовательностью реакций, разветвившихся на стадии образования комплексов железа и магния [c.546]

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]

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]

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]

Алюминий, следующий за магнием, обладает заметной биологической активностью и является активатором некоторых энзимов,, а недостаток его в организме приводит к недостатку витамина Однако его роль все-таки значительно меньше, чем роль ионов натрия и магния. Атом алюминия слишком тян ел и велик для включения в структурную организацию клеток, а ион слишком мал и недостаточно поляризуем, чтобы попасть в число важнейших биологических катализаторов. Высокий заряд иона АР+ и склонность солей алюминия к гидролизу являются факторами, ограничивающими его роль в биохимических процессах. Другие качества, благоприятствующие участию в процессах жизнедеятельности (ковалентность связей, акцепторные свойства и т. п.) в большей степени присущи бору — аналогу алюминия во 2-м периоде. Предпочтительность бора, по сравнению с алюминием, доказывает предпочтительность элементов 2-го периода перед членами 3-го, Это становится особенно ясным при сравнении углерода с кремнием, который расположен в периодической системе под углеродом и так же как углерод способен к образованию четырех ковалентных связей. Кремния на Земле примерно в 135 раз больше углерода, но в биохимическую эволюцию включился все же углерод. Причина этого, в первую очередь, в стабильности связей С—С и 51—51. В первом случае расстояние между атомами в 1,5 раза меньше и соответственно энергия разрыва связи в 2 раза больше, т. е. связь С—С стабильнее. Поскольку построение организмов предполагает образование длинных цепей атомов, то устойчивые связи углерода имеют несомненное преимущество перед связями кремния. Кроме того, у кремния имеется лишь небольшая тенденция к образованию кратных связей. Все это делает соединения кремния неустойчивыми в присутствии воды, кислорода или аммиака. Однако кроме устойчивости другой очень важной особенностью биогенных элементов является способность к образованию кратных связей. Это можно проиллюстрировать сравнением свойств СОо и ЗЮг. В оксиде углерода (IV) между атомами С и О имеются кратные (двойные) связи, каждая из которых образована двумя парами общих электронов. Внешний слой каждого пз атомов в СОг приобретает стабильную структуру октета. Все возмол<-ности образования связей у этой молекулы исчерпаны. Благодаря легкости атомов и ковалентности связей СОг является газом, довольно легко растворяется в воде, реагирует с ней и в такой форме может быть использован живыми организмами. У кремния способность к образованию кратных связей практически отсутствует или, во всяком случае, гораздо ниже, чем у атома углерода. Поэтому атом 81 соединен с О простыми связями, при образовании которых остаются неспаренными два электрона у кремния и по одному у каждого из атомов кислорода. Лишенные возможно- [c.181]

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]

Остальные из названных выше элементов металлы. Каковы же их функции Какая роль, например, магния, для чего нужны организму калий и натрий, каковы функции ионов кобальта, сделавшие его необходимым для нормальной работы организма Не всегда удается дать исчерпывающие ответы на подобные вопросы. В дальнейшем мы изложим те сведения о роли ионов металлов в ферментных системах, которые могут считаться надежно установленными. Природа экономно использует металлы — их содержание в организмах невелико и ион каждого вида выполняет различные функции. Чаще всего они связаны с усилением действия биологических катализаторов или образованием специфических активных групп катализаторов — металлосодержащих ферментов. Известно, что металлы, как правило, входят в состав организмов в виде комплексных соединений. Так, железо с азотсодержащими веществами образует сложный комплекс — гем. Гем вступает во взаимодействие с белками, и в зависимости от того, с каким белком он соединился, получающееся вещество приобретает различные свойства. В одном случае получается превосходный переносчик кислорода — гемоглобин, в другом — фермент, разлагающий перекись водорода,— каталаза, в третьем — фермент пероксидаза и т. д. [c.10]

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]

Биологическая значимость витамина С не исчерпывается его участием в биосинтезе гидроксилированных аминокислот, необходимых для формирования соединительных тканей. Окончательное установление роли витамина для живых организмов еще впереди. Однако уже сегодня представляется несомненным то, что кроме цинги многие другие недуги попадают в сферу влияния этого простого вещества горько-сладкого вкуса. Нет единого мнения относительно того, какое его количество составляет идеальную ежедневную дозу очевидно, оно составляет 50-500 мг в зависимости от состояния здоровья, возраста и социальных привычек. Хотя сбалансированное питание, содержащее овощи и фрукты, и должно обеспечивать достаточное поступление аскорбиновой кислоты, все же подавляющая часть населения нуждается в дополнительных ее количествах в виде таблеток, которые обычно производятся с добавлением лактозы, глюкозы, винной кислоты, кукурузного крахмала, стеариновой кислоты и стеарата магния. Большинство из этих веществ необходимо для связывания ингредиентов в прочную таблетку, обычно содержащую 100-500 мг аскорбиновой кислоты. Более приятны на вкус, но и более дороги таблетки-жвачки или шипучие таблетки с добавлением фруктовых отдушек и сахара, а в случае шипучки еще лимонной кислоты и карбонатов, содержание аскорбиновой кислоты в которых составляет 0,5-1 г. [c.132]

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]

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]

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]

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]

Роль остальных элементов еще недостаточно ясна, однако имеющиеся экспериментальные данные показывают, что повыщение в сточной воде концентрации таких элементов, как железо, до 5 мг/л и магния (в виде MgS04 7H20) до 8 мг/л приводит к стимуляции процесса биологической очистки производственных сточных вод. Интенсификация процессов окисления может быть достигнута путем введения экзогенных стимуляторов. [c.576]

Комплексообразование играет огромную роль в жизни растений. Многие биологически активные вещества представляют собой комплексные соединения например, хлорофилл — внутрикомплексное соединение протопорфирина с магнием. Ряд ферментов также является хелатами, в которых металлы комплексно связаны с молекулами белков. В транспортировке многих металлов по растению, вероятно, участвуют определенные естественные хе-латообразователи связывание железа в естественный хелат [5] удерживает его от осаждения фосфатами и другими соединениями в проводящих системах растения. В связи с этим вполне естествен большой интерес к возможности применения синтетических ком-плексообразователей для защиты железа и других металлов в известковых почвах от осаждения. В качестве подобных хелантов испытан ряд органических кислот — лимонная, аскорбиновая, гу-миновая, винная [6]. Однако применение их недостаточно эффективно в связи с малой устойчивостью образуемых комплексов, разрушением их микроорганизмами почвы. [c.361]

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]

Система активного переноса и транспорта через биологические мембраны чрезвычайно сложна. Рабочим телом здесь служат специальные белки, а источником энергии является аденозинтрифосфор-ная кислота (АТФ). При активном переносе первым этапом поглощения является взаимодействие поглощаемых веществ с молекулами поверхностных структур протоплазмы. Адсорбированные молекулы переносятся затем в цитоплазму посредством механизма активного переноса. Предполагается, что в этих процессах ведущая роль принадлежит специальным транспортным системам — мембранным переносчикам, природа которых еще недостаточно изучена. Одним из звеньев такой системы могут быть мембранные транспортные АТФ-азы, активируемые ионами магния, калия и натрия. Так, в последнее время из мембран некоторых микроорганизмов выделены белки, участвующие в транспорте аминокислот. Обнаружены и изучаются белковые системы, ответственные за перенос сахаров в частности глюкозы. [c.15]

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]

Многие соли элементов ПА-группы малорастворимы в воде. Так, среди галогенидов малорастворимы СаРг, МдРг практически нерастворимы фосфаты магния и щелочно-земельных металлов Эз(Р04)г, а из сульфатов хорошо растворимы только Ве304 и Мд304. С ростом порядкового номера элемента растворимость этих солей обычно понижается. Такой характер изменения растворимости солей играет важную роль в биологическом действии катионов этой группы. Так, уменьшение растворимости [c.248]

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]

Важнейшим является карбонатное равновесие океана. Ведущим для удаления карбонатов считается биологическое образование скелетов рифостроителей, например кораллов в тропических водах, моллюсков, а в толще воды - планктонных кокколитофорид и фораминифер. В прошлом роль осадителей карбонатов выполняли микробные сообщества предшественников строматолитов, причем вместе с кальцием в толщи доломитов уходил и магний. Кремний удаляется в виде опала диатомовыми и радиоляриями. Морская вода не насыщена относительно кремния, и это означает, что механизм удаления эффективнее выщелачивания и выноса из поровой воды осадков. Образование суль- [c.151]

В различных биохимических процессах, протекающих в организмах, глкжоэа используется как источник энергии, так и в качеотве материала для построения более сложных органических соединений жиров, масла, целлюлозы. Азот, фосфор, сера, магний, соединяясь о элементами глюкозы,образуют бел1И, пигменты, нуклеиновые кислоты и т.д. Особую роль в фотосинтезе играл вода, количество которой в процессе должно быть в сотни раз больше, чем по реакции. В тканях растений вода служит средой, в которой должны быть растворены питательные вещества, для того, чтобы они стали доступными растениям. Таким образом.в создании биологической продукции участвует много реакций, в общем виде которые можно свести к следующему уравнению [c.36]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология