Ионы калия в белках

Ион калия присутствует в соках и клетках всех живых организмов. Без иона калия невозможно превращение одних углеводов в другие и синтез белков растениями. [c.513]

Биологические объекты являются трехмерными нестабильными влажными изоляторами. В основном они состоят из органических молекул и макромолекул, окруженных ионами и электролитами с малой концентрацией. Степень связи компонент элементов простирается от относительно сильных ковалентных связей, обнаруженных в содержащих серу белках, до свободно диффундирующих в цитозоле ионов калия. [c.266]

Двухвалентные катионы оказывают иное влияние на коллоидно-химическое состояние белков, нежели одновалентные. В то время как ионы калия и натрия способствуют набуханию коллоидов, ионы кальция вызывают обратный процесс. Двухвалентные ионы оказываются антагонистами по отнощению к одновалентным. Все это имеет большое значение, так как старение (увядание) кожи в значительной степени характеризуется как явление свертывания коллоидов борьба с этим явлением частично возможна применением веществ, способствующих набуханию коллоидов. [c.70]

В качестве примера первично-активного транспорта можно привести транспорт, осуществляемый На /К -АТФ-азой, как одной из наиболее важных и широко распространенных активных транспортных систем в плазматической мембране животных клеток. Эта система, получившая название Na -К -насоса, отвечает за поддержание в клетке высокой концентрации и низкой Na путем переноса внутрь клетки, а Na из клетки наружу против градиента их концентрации и поэтому требующей затраты АТФ. Оказывается, в животной клетке внутриклеточная концентрация ионов калия примерно в 30 раз выше, а ионов натрия в 10 раз ниже, чем в окружающей среде. Такая асимметрия ионного состава определяет содержание воды и ионный состав в клетке, электрическую возбудимость нервных и мышечных волокон, служит движущей силой для транспорта в клетку сахаров и аминокислот, является важным фактором в процессе биосинтеза белка. [c.311]

Все клетки, даже самые простые, имеют мембраны. Мембраны отделяют внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, поэтому нарушение целостности мембраны приводит к гибели клетки. Мембраны не только сохраняют молекулы веществ, входящих в ее состав, но и реализуют специфику химического состава клеточной цитоплазмы. С помощью специальных устройств мембрана избирательно выбрасывает из клетки ненужные вещества и поглощает из окружающей среды необходимые. Главные компоненты биологических мембран живых организмов — это сложные липиды. Следует обратить внимание на то, что все сложные липиды, описанные в разд. 9, имеют характерное строение для поверхностно-активных веществ, т. е. две большие неполярные углеводородные группы и полярную часть, способную к образованию водородных связей. Таким образом, эти молекулы способны самопроизвольно агрегировать, образуя в воде бислойные структуры, составляющие основу мембраны. В состав мембранного бислоя входят и молекулы белков, и свободные жирные кислоты. Последние встраиваются в бислой так, что их жирные хвосты погружены внутрь, а полярные группы во внешнюю среду и контактируют с ионами натрия с внешней, а с ионами калия с внутренней стороны бислоя (см. рис. 73). Биологические мембраны не только регулируют обмен веществ в клетке, но и воспринимают химическую информацию из внешней среды с помощью специальных рецепторов. Биологические мембраны обеспечивают иммунитет клетки, нейтрализуя чужие и свои вредные вещества. Они также способны передавать информацию соседним клеткам о своем состоянии. Наконец, совсем недавно было обнаружено, что многие белки-ферменты могут работать только внутри мембраны, запрещая, разрешая или сопрягая ферментативные процессы. [c.407]

Калий не входит в состав белков, нуклеиновых кислот, ферментов и других сложных органических соединений он содержится в растениях почти целиком в виде ионов К+, преимущественно в клеточном соке. Роль этих ионов сводится к регулированию важнейших биохимических процессов. Так, они способствуют фотосинтезу, усиливая отток углеводов из листьев, что непосредственно сказывается на повышении в плодах и овощах содержания крахмала и сахара. Ионы калия влияют на азотный обмен в растениях, способствуя лучшему усвоению азота. Они активизируют синтез многих ферментов и витаминов. Коллоиды растительных клеток при достаточном калийном питании лучше удерживают воду. [c.165]

Белки легко взаимодействуют с другими ионами, кроме водородных, в частности с ионами кальция, магния, фосфата и бикарбоната. Образующиеся связи настолько прочны, что указанные ионы нельзя отделить ни диализом, ни электрофорезом, и лишь электродиализом удается это сделать [26]. Прочность связей образующихся между молекулами белка и ионами кальция или фосфата обусловлена высоким электростатическим действием двувалентных неорганических ионов. Одновалентные ионы, например ионы калия, натрия или хлора, связываются менее прочно поэтому для электрометрического титрования и используют едкий натрий, едкий калий и соляную кислоту. Недавно, однако, было найдено, что белки соединяются также и с ионами хлора [27]. Наиболее вероятно, что последние связываются положительно заряженными группами белковой молекулы. [c.84]

Органические ионы, а натрий и хлор составляют менее 10%. Нас не удивляет присутствие органических ионов, так как мы знаем, что клетка представляет собой как бы химический завод, вырабатывающий различные органические вещества. Но как объяснить предпочтение, отдаваемое нервной клеткой калию перед натрием На этот счет имеется ряд теорий, но все же мы пока далеки от окончательного понимания этого явления. Естественно было бы предположить, что калий обладает особым химическим сродством к веществам клетки и прочно связывается с какими-то белками. Однако на самом деле это не так. Дело в том, что ионы калия должны присутствовать в клетке в свободном состоянии иначе было бы трудно объяснить, почему внутренняя часть клетки обладает относительно высоким осмотическим давлением и относительно высокой электропроводностью. Физиологи А. Ходжкин и Р. Кейнс продемонстрировали подвижность ионов калия с помощью радиоактивного изотопа этого элемента. Они наносили на нервное волокно небольшую каплю жидкости, содержащей радиоактивный калий, и давали меченым атомам войти в волокно. На это, между прочим, уходило очень много времени во много тысяч раз больше, чем на процесс простой диффузии. Очевидно, ионы на пути из окружающего раствора в волокно должны были преодолеть какой-то барьер. Но как только меченые ионы попадали наконец в волокно, они начинали распространяться по нему со скоростью, характерной для обычной свободной диффузии, т. е. вели себя как свободные, несвязанные ионы. Были поставлены новые опыты, в которых разность потенциала прилагали вдоль оси и определяли скорость, с которой меченые ионы двигались к катоду. Результаты этих опытов подтвердили, что ионы калия внутри волокна ведут себя как свободные частицы, несущие электрический заряд, и передвигаются здесь без препятствий. [c.242]

Клеточная оболочка состоит в основном из протеино-липидных комплексов, называемых липопротеинами. Цитоплазма — прозрачная среда, которая имеет консистенцию, изменяющуюся от подвижной жидкости до вязкого геля, и содержит видимые в микроскоп частицы. Митохондрии богаты белками и фосфолипидами. Аппарат Гольджи содержит главным образом липиды. Углеводные включения часто состоят из гликогена, а протеиновые включения — из рибонуклеопротеидов. Протоплазма обычно содержит не менее 75% воды, хлор-, фосфат- и сульфат-ионы, ионы калия, натрия, магния, кальция, связанную серу, следы меди, железа, марганца и иода, а также белки, углеводы и липиды. Большое количество белковых молекул придает протоплазме коллоидные свойства. [c.238]

Как полагают, загрузку сахарозы (и ряда других компонентов раствора, в том числе аминокислот, фосфатов, ионов калия и аммония) в клетки-спутницы осуществляют особые белки- [c.136]

Натрий и калий содержатся во всех тканях и жидкостях организма калий — преимущественно внутри клеток, натрий — во внеклеточном пространстве. Оба они участвуют в проведении нервного импульса, возбуждении тканей, создании осмотического давления крови (осмотически активные ионы), поддержании кислотно-основного равновесия (компоненты буферных систем), а также влияют на активность ферментов, например Ма -, К -, АТФ-азы. Эти элементы регулируют обмен воды в организме ионы натрия удерживают воду в тканях и вызывают набухание белков (образование коллоидов), что приводит к появлению отеков ионы калия, наоборот, усиливают выведение натрия и воды из организма. Недостаточность натрия и калия в организме вызывает нарушение деятельности ЦНС, сократительного аппарата мышц, сердечно-сосудистой и [c.70]

Связывание иона Ма на внутренней поверхности мембраны с натриевым участком фермента запускает процесс гидролиза АТФ и фосфорилирования фермента, что, в свою очередь, приводит к изменению конформации с Е на Е2,в результате чего три иона Ма перебрасываются наружу. Вне клетки связывание ионов К с калиевым участком запускает процесс фосфорилирования белка, приводящий к изменению конформации с Е2 на Еу и перебросу ионов калия внутрь клетки. Таким образом, при гидролизе одной молекулы АТФ выделяется энергия, достаточная для транспорта трех ионов Ма из клетки и двух ионов К" " в клетку. Активный [c.446]

В противоположность ионам калия ионы натрия активируют лишь синтез липидов и являются ингибиторами многих клеточных реакций. Кроме того, одновалентные катионы участвуют в регулировании осмотического баланса организма, а также модифицируют конформационное состояние молекул белков и нуклеиновых кислот. [c.75]

Шапиро и др. [1171] предложили сходную систему для разделения полипептидных цепей белков. В этой системе гель содержит 0,1 М фосфатный буфер (pH 7,1) и 0,1% ДСН. Буфер следует готовить из фосфатов натрия, так как ионы калия дают осадок с ДСН. Перед электрофорезом рекомендуется добавлять 2-меркаптоэтанол или другой восстановитель 5Н-групп. Описанная система с небольшими изменениями была использована многими авторами [119, 120, 456, 679, 1300] для определения молекулярных масс рибосомных белков. [c.311]

Интересные результаты получены при изучении ионного транспорта через подобные мембраны и электропроводности элементарных пленок обратных эмульсий, стабилизированных природными и синтетическими ПАВ различной природы. Выяснилось, в частности, что электропроводность таких мембран резко возрастает при добавлении некоторых биологически-активных ПАВ. Например, введенне во внешнюю водную среду липидной мембраны ничтожных количеств антибиотика валиномицина приводит к увеличению электропроводности мембраны на пять порядков величины вместе с тем мембрана становится проницаемой для ионов калия и водорода, но не пропускает через себя ионы натрия. Резкое понижение электрического сопротивления искусственных мембран может наблюдаться и при введении в их состав молекул белков, а та,кже ферментов с добавкой в систему соответствующего субстрата. Изучение свойств таких мембран позволяет моделировать ряд важных биологических процессов, например прохождение нервного импульса, образование фоточувствительной ячейки и др. [c.291]

Рис. 7.5. Модель активного транспорта ионов через мембрану. Согласно модели, Ка+,К -насос является переносчиком с более высоким сродством к ионам натрия внутри клеточной мембраны, а к ионам калия — снаружи. Изменение сродства происходит вследствие конформационных изменений при фосфорили-ровании и дефосфорилировании. Неясно, каким образом натрпйсвязывающие центры белков перемещаются с внутренней стороны мембраны на наружную. Не доказано вращение, предполагаемое моделью. Неясно также, поче на каждые три нона Ма+ транспортируется только два иона К" ". А=АТР

Применение. В качестве ингибитора синтеза белков и рибонуклеиновой кислоты у анаэробных дрокжей (1 . В аналитической химии в качестве кислотно-основного индикатора и реактива иа ионы калия и аммония. [c.138]

Соли, как уже указывалось, могут в известных количествах связываться белкама протоплазмы клеток, причем ионы солей переходят при этом в осмотически неактивное состояние. Это инактивирование ионов клеточными белками можно рассматривать, как один нз механизмов местного изменения осмотического давления и солевого обмена. Однако такому инактивированию подвергаются в основном лишь ионы калия и отчасти ионы ш,елочиоземельных металлов — кальция и магния, а также фосфорно,й [c.396]

Соли, как уже указывалось, могут в известных количествах связываться белками протоплазмы клеток, причем ионы солей переходят при этом в осмотически неактивное состояние. Это инактивирование ионов клеточными белками можно рассматривать как один из механизмов местной регуляции осмотического давления и со.певого обмена. Однако такому инактивированию подвергаются в основном лишь ионы ш,елочноземель-ных металлов — кальция и магния, а также отчасти ионы калия и фосфорной кислоты. Соли натрия, встречающиеся главным образом во внеклеточных (экстрацеллюлярных) жидкостях — плазме крови, лимфе, ликворе и т. д., — находятся преимущественно в ионизированной форме. [c.419]

Согласно результатам кристаллографического исследования, упорядоченная вода в кристалле ИТПЖБ состоит из небольшого набора молекул, связанных с белком водородными связями. В соответствии с вычислениями по методу Монте-Карло в результате взаимодействий вода — вода и белок — вода более чем удвоенное количество воды находится в упорядоченном состоянии. Различие между экспериментально установленной и расчетной структурой растворителя может быть частично обусловлено присутствием в кристалле, исследованном рентгенографическим методом, неорганических ионов. Хотя концентрация солей внутри кристалла неизвестна, однако асимметрическая ячейка может содержать до 5 остатков фосфорной кислоты и до 10 ионов калия. Присутствие этих ионов в различных положениях снижает упорядоченность растворителя настолько, что в настоящее время мы не можем этого оценить. К дополнительным причинам, из-за которых наблюдается расхождение в этих двух описаниях, авторы относят также проблемы, связанные как с техникой кристаллографического исследования, так и с техникой вычислений. [c.217]

И структурные белки. Несомненно, что их роль не только механическая. Доказано, что структурным белкам присущи и каталитические функции. Эти функции особенно ярко проявляются у мышечного сократительного белка миозина. Исследования В. В. Эн-гельгардта и Н. А. Любимовой показали, что миозин ускоряет взаимодействие с водой (т. е. гидролиз) важнейшего аккумулятора энергии — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). При этом получается аденозиндифосфорная кислота и фосфат. Энергия реакции используется мышцей, во время работы которой нити белка миозина сокращаются. Следовательно, этот белок выполняет двойную нагрузку он регулирует освобождение энергии и он же потребляет энергию, сокращаясь в процессе работы мышцы. Молекула миозина представляет собой длинную цепь — ее длина равна примерно 160 нм, а молекулярная масса достигает 600000, Кроме миозина, известны и другие мышечные белки (актин, тро-помиозин), Для того чтобы эти белки могли осуществлять обратимое сокращение, необходимо присутствие катионов металлов, вообще активно поглощаемых мышечными белками. Для работы мышцы требуются ионы калия, кальция, магния, нужен также запас фосфатов, используемых для синтеза АТФ, Связывание ионов металлов и водорода с ионными группами белков сильно влияет на взаимодействие участков цепи и приводит к изменению ее длины. Однако механизм мышечного сокращения более сложен и, по-видимому, связан с особым расположением нитей миозина и актина в мышце, позволяющих частицам актина при работе мышцы скользить вдоль нитей миозина. Из числа растворимых белков особенно важны альбумины и глобулины. [c.62]

Актомиозин, или миозин В, считают сейчас сополимером двух белков миозина и актина (Штрауб). Актомиозин получают путем длительной (24 часа) экстракции мышечной кашицы 0,5—1,0М раствором КС1. В растворах солей столь высокой ионной силы этот белок дает истинные весьма вязкие растворы, свидетельствующие о наличии больших удлиненных частиц. При выливании раствора актомиозина в воду образуется гель. Если выпускать раствор актомиозина в виде тонкой струйки из капилляра в сосуд с водой, то образуются нити геля. Они-то и подвергаются сокращению, если погрузить их в сосуд, содержащий АТФ 5 10 М ири pH 7,5, а также два обязательных кофактора — КС1 (0,05М) и Mg l (10 Ш). Ионы калия и магния необходимы для функционирования настоящей мышцы поэтому существенно, что без них не работает и актомиозиновая модель. Если проводить экстракцию мышечной кашицы короткое время (10 мин.), то в раствор переходит главным образом белок миозин, но с при- [c.193]

Высокая обменная емкость, селективность к ионам калия и аммония, а также высокие скорости обменных реакций позволяют рассматривать клиноптилолит как почвоулучшатель сорбционного типа. При использовании цеолитовых туфов в качестве искусственной почвы необходимо предварительное насыщение клиноптилолита компонентами питательных веществ. В частности, для этих целей может быть использована калий-аммо-нийная форма клиноптилолита. Установленная опытным путем вьюокая биологическая активность аммонийной формы, выраженная в значительном повышении урожайности и содержания белка в зерне, позволяет рассматривать клиноптилолит в аммонийной или калий-аммонийной форме как весьма эффективное удобрение длительного действия которое может быть получено попутно при очистке бытовых и сельскохозяйственных стоков от аммонийного азота. [c.160]

Добавление соли в водный раствор полиэлектролита может также привести к образованию двух жидких фаз, одна из которых содержит большую часть полиэлектролита. Этот процесс был детально изучен Бунгенберг де Йонгом [186], который наблюдал выделение вязкой богатой белком жидкой фазы при добавлении соли к водным растворам некоторых белков. Совсем недавно системы, содержащие щелочные ноливинилсуль-фонаты и галогениды щелочных металлов, были исследованы Айзенбергом и Моханом [187]. Если система содержит два различных катиона, то один из них будет стремиться обогащаться в растворе полиэлектролита, что позволяет рассматривать систему как жидкий ионообменник . В случае поливинилсульфоната в полимерной фазе концентрируются ионы калия, а не натрия или аммония. [c.80]

По вопросу о формах соединений, в которых калий находится в растительной клетке, мнения противоречивы До недавнего времени в физиологии растений господствовали взгляды, согласно которым весь калий находится в клетке только в ионной форме. Недавно с помощью радиоактивного калия удалось показать, что в листьях бука около 30% всего калия находится в связанном состоянии (А. Олсен). По-видимому, речь должна идти об адсорбции калия белками цитоплазмы, так как связь эта не разрушалась даже после замораживания листьев и последующего их оттаивания. [c.422]

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы, загрязненные веществами, которые могут находиться во всех состояниях — растворенном, коллоидном и нерастворенном. Коллоидные и нерастворенные вещества образуют грубо- и тонкодисперсные суспензии, эмульсии, пену. В сточных водах всегда присутствуют как органические, так и неорганические компоненты загрязнений. Органические всщсствз в бытовых стоках находятся в виде белков, углеводов, жиров, продуктов физиологической переработки. Кроме того, бытовые сточные воды содержат крупные примеси — тряпье, бумагу, отбросы растительного происхождения, а также синтетические, поверхностно-активные вещества (СПАВ)., Из неорганических компонентов в этой категории сточных вод всегда присутствуют в виде ионов калий, натрий, кальций, магний, хлор, карбо- [c.72]

Негистоновые белки, входяцще в состав остова, могут быть металлопротеинами. Хелатирование ионов металлов разрушает остов, но он может быть специфически восстановлен при добавлении ионов Ионы каль- [c.374]

Мы уже говорили, что в наружную клеточную мембрану встроены разного рода белковые молекулы. Оказывается, некоторые из этих молекул играют роль своеобразных насосов, закачивая ионы калия внутрь клетки и выкачивая ионы натрия наружу. Они так и называются — ионные насосы . Эти белки, очень сложно устроенные, представляют собой настоящую молекулярную машину, умеющую делать удивительные вещп. Например, показано, что она имеет два активных центра, одним из которых может захватывать ион калия, а другим — натрия. Найдено также и топливо , на котором работает эта машина. Это особое химическое соединение — аденозин-трифосфорная кислота (АТФ). Известен также коэффициент полезного действия этого топлива опыты с радиоактивными изотопами показали, что энергии распада одной молекулы АТФ достаточно для выкачивания наружу трех ионов натрия и закачивания внутрь клетки двух [c.101]

Вы уже знаете, что проводимость клеточных мембран в основном определяется содерялащимпся в них белками, образующими в мембране поры , через которые могут проходить небольшие молекулы. Те поры, через которые проходят ионы калия, назвали калиевыми ионными каналами, а те, через которые проходят ионы натрия,— натриевыми ионными каналами. [c.109]

Если смешать соответствующие фосфолипиды и белки и нанести эту смесь на поверхность воды, то спонтанно образуются мембраноподобные структуры, сходные по толщине с биологическими мембранами. Исследование таких искусственных мембран, приготовленных из белков и липидов природных мембран, дает нам возможность лучше понять структуру и функцию биологических мембран. Искусственные мембраны обнаруживают разную проницаемость для разных ионов в зависимости от природы белков и липидов, входящих в их состав. Чрезвычайно-интересные эффекты можно наблюдать при добавлении к искусственным мембранам некоторых антибиотиков. Валиномицин, например, благодаря своей структуре (т. е. определенным размерам и заряду молекулы) оказывается способным притягивать и удерживать ионы калия, но не притягивает ионов натрия (рис. 2.5). Если добавить валиномицин к искусственной мембране, отделяющей растворы с ионами К+ и Ка+ от чистой воды. [c.28]

Жизнедеятельность клетки в соленой среде может обусловливаться двумя различными механизмами 1) устойчивостью всех ферментов и компонентов клетки к высокому содержанию солей, высаливающих белки 2) удалению солей из клетки и замене их на органические осморегуляторные вещества. Известно, что оба механизма действуют. Первый механизм действует у экстремально галофильных аэробных архей Haloba teria eae и анаэробных бактерий Halanaerobiales. При этом доминирующий во внешней среде ион натрия внутри клетки уравновешивается ионом калия. Второй механизм включает большое количество органических веществ, которые должны удовлетворять нескольким требованиям быть низкомолекулярными, не вымываться из клетки через мембрану, противостоять обычному метаболизму клетки, их концентрация должна поддаваться регулирующему механизму в соответствии с меняющейся соленостью среды, они должны быть совместимы с обменом клетки. [c.84]

Таким образом, на современном уровне знаний Ма , К -АТФаза представляется олигомером, в котором взаимодействие между протомерами выражено сильнее, чем между глобулами белка и его липидным окружением. Количество протомеров в таком комплексе определяется, по-видимому, той конформацией белка, которую ему диктует липидное микроокружение. Сами взаимодействия между протомерами контролируются липидами. Показано, что взаимодействия между протомерами фермента в процессе гидролиза АТР не остаются постоянными доля крупных ассоци-атов АТФазы возрастает на стадии взаимодействия ее с ионами калия, а подвижность этих ассоциатов в мембране резко увеличивается при связывании АТР. [c.49]

Ионы Ка и широко распространены в неживой природе. В клетке эти ионы распределены неравномерно ионы натрия выбрасываются из клетки, ионы калия накапливаются в ней. В результате создается разность концентраций одновалентных ионов на клеточной мембране, необходимая для генерации возбуждения в нервных и мышечных клетках. Первично-активный транспорт ионов, осуш5ествляющийся с использованием энергии АТР или окислительно-восстановительных реакций, происходит с участием транспортных АТФаз (см. раздел 1.2.4). Однах о градиент концентрации одновалентных ионов необходим и для функционирования систем вторично-активного транспорта (в том числе сахаров и аминокислот). В клетке ионы калия являются активаторами многих ферментативных процессов, таких как синтез ацетилхолина, синтез белка на рибосомах, дыхание митохондрий, ДНК-полимеразная и РНК-полимеразная реакции, фосфо-фруктокиназная реакция. [c.75]

Ионы Ка и К могут медленно проникать через поры в клеточной мембране по фадиенту, поэтому ионные насосы непрерывно производят обмен вошедших в клетку ионов натрия на ионы калия из внешней среды, такое откачивание ионов натрия осуществляется внутренним мембранным белком — Ка" ", К -АТФазой или Na-нa 0 0м. Существуют и другие типы ионных насосов, преимущественно называемых по типу ионов, которые они транспортируют, например Са-насосы, К-насосы и Т.Д. (рис.8.2). [c.247]