Микроэлементы и жизнеобеспечение организма

 Металлы, которые всегда с тобой

 Е.Д. Терлецкий

Металлы-братья натрий и калий, попадая в организм, выполняют разнообразные функции. Однако здесь, находясь в виде ионов, они действуют по разные стороны стенки клетки. Стенка клетки не только отделяет ее от внеклеточного пространства, но и является, считая упрощенно, полупроницаемой мембраной, разделяющей растворы разной концентрации. Такая мембрана испытывает действие сил, стремящихся выровнять концентрации растворов по обе ее стороны. Это явление известно под названием «осмоса» (от греческого «осмос» — давление) и играет важную роль в так называемом пассивном транспорте различных веществ в клетку и из нее. Как это получается?

Если концентрация клеточного раствора ниже, чем в окружающей среде, то вода, этот универсальный растворитель в живых системах, стремится вытекать из клетки для уравнивания концентраций. Поэтому объем внутриклеточной жидкости уменьшается, и клетка под действием наружных осмотических сил начинает сжиматься. Когда концентрация клеточного раствора выше, чем снаружи, вода устремляется в клетку, и она может разбухать до тех пор, пока не лопнет. Это — осмотический шок. Но его можно избежать, если мембрана проницаема и для растворенного вещества, которое начинает переходить из более концентрированного раствора в разбавленный. Таким образом, вещества начинают двигаться, диффундировать.

Итак, мембраны — это сложные биологические структуры, состоящие из белков и жироподобных веществ — липидов. Мембраны разделяют как саму клетку, так и внутренние ее образования: ядра, митохондрии, хлоропласты растений. Мембрана — не просто граница, не просто стена, это непосредственный и важнейший участник обменных процессов. Мембраны пропускают в клетку питательные вещества и выводят наружу отходы жизнедеятельности. С помощью их белковых компонентов осуществляются внутриклеточное дыхание и фотосинтез. Они являются рецепторами запаха, вкуса, цвета, играют важную роль при передаче нервного импульса. Мембраны находятся в постоянном движении, мерцая, пульсируя, обновляясь. Их значение настолько велико, а свойства так разнообразны, что они привлекли к себе внимание не только биохимиков, но и других специалистов из различных областей естествознания и техники. Известные исследователи биомембран А. Котык и К- Яначек (Чехословакия) заметили по этому поводу: «Представление о том, что все явления, свойственные живым организмам, в той или иной степени связаны с клеточными мембранами, становится столь же популярным, как и часто цитируемый афоризм Энгельса «жизнь есть форма существования белковых тел».

Итак, ионы, мембраны и осмос — основные действующие лица переноса веществ. Но взаимодействие их чрезвычайно сложно и до конца не Вполне ясно. Поэтому пока что объяснить этот механизм, как и многие другие процессы проявления жизни, можно лишь с помощью гипотезы. Дело в том, что обычно частицы растворенного вещества несут еще и электрические заряды. В связи с этим их диффузия через мембрану зависит не только от разности концентраций, но и от разности электрических потенциалов. А наши металлы — калий и натрий находятся в растворе в виде катионов — положительно заряженных ионов. В противоположность им ионы хлора — составная часть хлористого натрия и хлористого калия заряжены отрицательно (их называют анионами). В результате того, что ионы хлора более подвижны, чем ионы калия и натрия, они будут быстрее диффундировать в менее концентрированный раствор, и вскоре он окажется заряженным отрицательно, так как в нем будут преобладать анионы. По другую сторону мембраны раствор с катионами будет заряжен положительно. Так возникает разность потенциалов...

Вот, оказывается, зачем мы солим пищу: чтобы снабдить организм положительными и отрицательными ионами. К тому же ионы хлора необходимы для образования соляной кислоты, которая, как мы Знаем, входя в состав желудочного сока, участвует в процессе пищеварения. Когда впервые было обнаружено, что в соках нашего организма присутствует самая настоящая кислота, многие медики отказывались в это поверить.

Перемещение ионов по градиенту концентрации от большей ее величины к меньшей — вполне естественный процесс, и в нем бы не было ничего удивительного, если бы в живой клетке он не протекал слишком быстро. Теоретические расчеты показывают, что пассивный транспорт некоторых веществ в клетку должен был бы происходить гораздо медленнее, чем это имеет место на самом деле.

Мало сказать, что такой перенос назвали пассивным (об активном речь впереди), его к тому же нарекл и и облегченной диффузией. Дело в том, что существуют особые соединения, которые способствуют переносу ионов и даже молекул через мембраны. Открытие этих веществ раздвинуло горизонты научного поиска и привело к совершенно удивительным результатам.