Ионная регуляция

Рассматривая общие проблемы ионной регуляции, важно подчеркнуть одно существенное различие между одноклеточными и многоклеточными организмами. Одноклеточный организм весь находится в прямом контакте с окружающей средой, и поэтому он должен осуществлять свои регуляторные функции на поверхности раздела между внешней средой и клеткой. В отличие от этого у многоклеточного животного большинство клеток не соприкасается прямо с наружной средой циркулирующая кровь обычно отделена от внешней среды по крайней мере одним слоем эпителиальных клеток. Поэтому мы можем ожидать и действительно находим, что у многоклеточных животных механизмы ионной регуляции действуют на двух поверхностях раздела между кровью и клеткой и между клеткой и внешней средой. Иными словами, эти животные сталкиваются с проблемами регулирования ионных концентраций во внутриклеточных и во внеклеточных жидкостях. Прежде чем познакомиться с решениями этих двух различных проблем, рассмотрим сначала те способы адаптации, которые используют микроорганизмы в случаях, когда соленость внешней среды оказывает прямое воздействие на биохимический аппарат клетки. [c.124]

Адаптация к соленой воде у рыб. Попадая в солоноватую, а затем в настоящую морскую воду, такая рыба, как лосось или угорь, сталкивается с совершенно иными проблемами ионной регуляции. Здесь ей приходится иметь дело с осмотической потерей [c.153]

Вторая из основных проблем ионной адаптации связана с тем, что существуют качественные различия в ионном составе клетки и внешней среды. Таким образом, поддержание ионных градиентов носит частично избирательный характер. Клетка не только должна быть в состоянии удерживать большие количества ионов от уравновешивания с внешней средой, но она должна также обладать регуляторными системами, способными точно распознавать различные ионы и обращаться с ними по-разному. Это дает основание думать, что механизмы, ответственные за ионную регуляцию, имеют ряд общих черт с ферментативными механизмами, стабилизирующими концентрации субстратов, так как последние механизмы тоже обнаруживают ту строгую специфичность, которая необходима для тонкого избирательного регулирования концентраций и состава различных веществ. [c.123]

Стратегия ионной регуляции и ступени ее усложнения. [c.123]

Теоретически по крайней мере можно представить себе четыре различных механизма ионной регуляции. В первом, наиболее простом случае организм не регулирует ни общую концентрацию, ни качественный состав неорганических ионов в своих жидкостях. Если учесть зависимость многих биохимических и физиологических функций от надлежащих условий ионной среды, не покажется удивительным, что этот первый тип ионной адаптации в природе не встречается. [c.123]

Адаптация к пресной воде у рыб. У пресноводных рыб главные задачи ионной регуляции и осморегуляции состоят в поддержании ионных концентраций в крови на значительно более высоких уровнях по сравнению с окружающей пресной водой и в предупреждении избыточного осмотического всасывания воды клетками и тканями тела. Эти проблемы — общие для всех пресноводных животных. Теоретически организм мог бы справляться с этими задачами, регулируя прохождение воды и ионов через жабры, кишечник, почки и кожу. В действительности кожа играет лишь ничтожную роль, так как она непроницаема для ионов и воды. Участие кишечника также невелико, поскольку в пресной воде поступление воды за счет питья уменьшается. Таким образом, основными эффекториыми органами остаются жабры и почки проблемы осмотической и ионной регуляции решаются путем поглощения ионов Na+ через поверхность жабр и отделения обильной, малоконцентрированной мочи почками [c.150]

Итак, можно думать, что в области ионной регуляции сильное давление отбора действует в четырех главных направлениях. Прежде всего, сама система активного переноса может адаптивно модулироваться в трех важных отношениях. Она изменяется таким образом, чтобы ее ферменты обладали 1) надлежащим сродством к ионам, 2) надлежащей специфичностью по отношению к противоионам и 3) полярностью, необходимой для выполнения требуемой работы. Кроме того, отбор, по-видимому, оказывает важное формирующее влияние на системы взаимодействий, регулирующие направление и интенсивность переноса ионов в соответствии с изменениями солености окружающей среды. [c.166]

Оценивая роль мембран в биоэнергетических процессах, следует принять во внимание интересную химио-осмотическую гипотезу Митчелла (8,Д). Митчелл [1280, 1282] предположил, что окислительно-восстановительная система переноса протона и обратимо переносящая протон АТФаза могли возникнуть независимо друг от друга как разные способы выработки градиента pH и мембранного потенциала, необходимого для приема питательных веществ и ионной регуляции... у примитивных прокариотических клеток, и что случайная встреча обеих систем в одной -клетке могла дать средство для появления свободной энергии окисления—восстановления в АТФ, синтезированном при обращении АТФазы, или в каком-то другом ангидриде, например пиро-фоофате..., вырабатывавшемся при помощи сходного механизма . Но сейчас, видимо, еще рано обсуждать эти гипотетические события более подробно. [c.103]

В ходе эволюции кальций стал ключевым и универсальным вторичным мессенджером. Это произошло потому, что лишь тот компонент морской воды мог стать ионом-регулятором для одноклеточных организмов, возникших в первичном океане, который существует там в достаточно высокой концентрации. Действительно, только в этом случае может быть обеспечен его высокий градиент по обе стороны клеточной мембраны. Внеклеточная жидкость и плазма крови некоторых организмов, например лягушки (А. А. Болдырев, 1986), по составу весьма близки морской воде. Поэтому возможно предположить, что основные принципы ионной регуляции у первых одноклеточных были без изменений реализованы и в многоклеточных организмах. [c.15]

Другие примеры адаптации к различной солености с помощью вариантов Na+K -ATOasbi. Аналогичная потребность в разных вариантах солевой АТФазы, вероятно, возникает и у других организмов, сталкивающихся с иными проблемами приспособления к условиям жизни. Некоторые пресноводные пруды и озера в летнее время часто высыхают в результате испарения воды. Иногда по прошествии многих лет вода в этих водоемах становился очень соленой. Филлипс и Мередит исследовали проблему ионной регуляции у личинок комаров, живущих в таких соленых озерах. В отношении переноса 1 а+ дело обстоит здесь примерно так же, как и у лососей. В обычных условиях организм личинки, очевидно, откачивает Na+ наружу против градиента концентрации. После адаптации к среде с низкой соленостью (5 мМ Na+), требующей около 2 нед., направление переноса Na+ изменяется на обратное и эти ионы весьма эффективно поглощаются, хотя наружная концентрация их в 100 раз меньше внутренней. Кажущаяся величина /См для этой индуцированной транспортной системы составляет около 2 мМ Na+, а сама система, ио-видимому, локализована в анальных папиллах. [c.158]

В отличие от рыб морские беспозвоночные обладают лишь ограниченной способностью к осморегуляции (гл. 4). Поэтому они не могут обеспечивать себе плавучесть путем поддержания гипотонического состояния всех жидкостей тела. Гипотоничной у них бывает иногда лишь жидкость, заполняющая особый резервуар, в основном отделенный от других жидкостей тела. Несмотря на свой осмотический конформизм , все морские без-позвоночные способны регулировать качественный состав ионов в своих жидкостях и тканях. По-видимому, эта качественная ионная регуляция, по крайней мере отчасти, направлена на уменьшение плотности тела. В разнообразных группах [c.347]

Ионная регуляция является одним из важных механизмов управления внутриклеточными процессами. Изменения ионной силы или ионного состава в клетке влияют на агрегатное состояние и характер движения протоплазмы, функциональное состояние органелл, конформацию и взаимодействие биомакромолекул, изменяют активность и специфичность ферментов и муль-тиферментных систем и т.д. В осуществлении и регулировании различных метаболических процессов в клетке активное участие принимают, прежде всего, ионы металлов. Одновалентные катионы участвуют в регуляции внутриклеточного pH, являются кофакторами многих ферментов, обеспечивают электрические свойства мембран клеток. Установлено, что они контролируют активность и специфичность более 100 ферментов. Большинство [c.74]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология