Неорганические ионы, их свойства и биологические функции

Неорганические или, иначе, минеральные вещества находятся в клетках в виде ионов. Основными катионами в клетках и внеклеточных жидкостях организма человека являются; Na⁺, K⁺, Са²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺. Среди анионов преобладают РО

2-

3

, Cl^-, SO

2-

4

, HCO

-

3

.

Концентрации основных неорганических катионов и анионов в межклеточной жидкости и в плазме крови почти не отличаются (см. табл. 2).

Таблица 2

Содержание основных катионов и анионов внутри клетки и во внеклеточных жидкостях организма человека (по А.Е. Строеву)

Ионы	Вне клетки, %		Внутри клетки,%
	плазма	межклеточная жидкость
Катионы
Na+	92,7	94,0	7,5
К+	3,0	2,7	75,0
Са2+	3,0	2,0	2,5
Mg2+	1,3	1,3	15,0
Анионы
Сl-	69,0	76,0	7,5
HCO - 3	17,0	19,0	5,0
РО 2- 3	1,4	1,4	50,0
SO 2- 4	0,6	0,7	10,0
органических кислот	2,0	2,0	2,5
белков	10,0	0,6	25,0

9

Как видно из таблицы 2, Na⁺ является основным катионом во внеклеточной среде, а К⁺ - внутри клеток. Из анионов вне клетки преобладает Сl^-, а внутри клетки - РО

2-

3

.

Живой организм подчиняется физико-химическому закону электронейтральности: суммы положительных зарядов катионов и отрицательных зарядов анионов должны быть равны. Для соблюдения этого закона в организме не хватает некоторого количества неорганических анионов. Недостаток отрицательных зарядов компенсируют анионы органических кислот и белков.

Неорганические ионы в клетке выполняют многочисленные биологические функции. В данном разделе мы ограничимся перечислением их основных функций; в последующих разделах будут приведены конкретные примеры.

Биологические функции катионов:

• Транспортная - участвуют в переносе электронов и молекул простых веществ.
• Структурообразующая - обусловлена комплексообразующими свойствами металлов, катионы которых участвуют в образовании функционально активных структур макромолекул и надмолекулярных комплексов.
• Регуляторная - являются регуляторами (активаторами или ингибиторами) активности ферментов.
• Осмотическая - регулируют осмотическое и гидроосмотическое давление.
• Биоэлектрическая - связана с возникновением разности потенциалов на клеточных мембранах.

Биологические функции анионов:

• Энергетическая - участвуют в образовании главного носителя энергии в организме человека - молекулы АТФ - из АДФ и неорганических фосфатных анионов.
• Опорная - анион фосфора и катион кальция входят в состав гидроксилапатита и фосфата кальция костей, определяющих их механическую прочность.
• Синтетическая - используются для синтеза биологически активных соединений (I^- участвует в синтезе гормонов щитовидной железы).

10