ОСМОЛЯЛЬНОСТЬ И КОНЦЕНТРАЦИЯ ИОНОВ В КЛЕТКАХ И ВНЕКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ

 

ОСМОЛЯЛЬНОСТЬ И КОНЦЕНТРАЦИЯ ИОНОВ В КЛЕТКАХ И ВНЕКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ

 

 

О концентрации ионов в воде морей, озер, заливов, рек, в клетках и во внеклеточной жидкости у современных животных можно судить по данным прямых измерений (табл. 2), которые говорят об исключительно широком диапазоне отличий состава сред, к которым адаптированы представители разных групп беспозвоночных и позвоночных животных. Сопоставление концентрации тех же неорганических элементов в гемолимфе, сыворотке крови (табл. 3), клетках (табл. 4) и тканях, содержащих как клетки, так и внеклеточную жидкость (табл. 5), дает основание для суждения о тех ограничениях, которые вносит жизнь по отношению к среде обитания. В этих рассуждениях не учитывается и гетерогенность содержания ионов в различных компартментах клетки.

 

 

Таблица 2. Концентрация ионов в некоторых морях, реках и озерах, ммоль/л

Водоем

Na

К

Са

Mg

Баренцево море

465

11.5

11.6

53.5

         

Белое море (Чупинский залив)

225

6

5.85

34

Океан (усредненные данные)

468

9.9

10.2

53.5

оз. Балхаш (восточный)

42

2

3.35

8

оз. Байкал

0.18

0.025

0.1

0.12

р. Волга

1.1

0.08

0.7

0.4

 

 

Таблица 3. Концентрация и доля ионов натрия и калия в осмоляльности гемолимфы и сыворотки крови некоторых животных и человека

Объект исследования

Осмоляльность,

мосм/кг

Na, ммоль

К,

ммоль/л

Человек

287±1

142±0.4

4.5±0.04

       

Собака

297±2

148±2

4.1±0.2

Крыса (Вистар)

301±3

149±1

4.9±0.2

Голубь Columbia livia

295±5

147±1.7

2.4±0.3

Черепаха Tesludo horsfieldi

343±6

135±2.5

5.5±0.3

Лягушка Rana lemporaria

222±2

108±3

2.6±0.2

Горбуша Oncorhynchus gorbuschu

342±2

154±2

2.5±0.48

Минога Lamperta jluvialilis

235±2

120±3

3.2±0.3

       

Миксина Myxine glutinosa

1152

549

11.1

Мидия Mylilu edulis (соленость 26 %0)

704±7

331±11

7.5±0.3

Жемчужница Margarilana margaritifera

30.2±1.1

14.1±0.4

0.39±0.02

Перловица обыкновенная Uuio peclorium

51.4±1.6

14.4±0.6

O.47±0.06

Перловица клиновидная Uuio lumidus

49.3±3.2

12.9±0.9

0.41±0.04

Живородка Viviparus

104±3.6

31.8±1

1.65±0.1

 

 

Таблица 4. Концентрация некоторых катионов в клетках

Объект исследования

Na, ммоль/л

К, ммоль/л

Клетка мышцы млекопитающих

12

155

Крыса, волокно m. gastrocnemius

16.2±1.2

163±3.7

Neclurus, клетка проксимального канальца нефрона [1]

Amphiuma, клетка дистального канальца

42.2±2.2

58.7±2.3

нефрона [ 1 ]

21.3±2.8

53.8±3.8

Примечание. Данные [1] по Khuri, 1979.

 

В морской воде доминируют ионы натрия, высока концентрация ионов магния, значительно ниже концентрация ионов калия и кальция (табл. 2). В пресной воде концентрация натрия в десятки раз ниже, чем в океанической воде, ниже и концентрация других ионов.

 

Таблица 5. Содержание катионов (мкмоль/г сухого вещества) в тканях животных

Объект исследования

Na

К

Mg

Крыса, почка, кора

73.9±5.2

80.9±1.9

9.2±0.25

Наружное мозговое вещество

103±3

81.4±2.1

9.5±0.3

Внутреннее мозговое вещество

191±16

65.2±1.5

6.2±0.25

Семенник

64.8±3.1

65.6±2.6

7.25±0.1

Печень

31.8±1.6

88.2±2.0

11.6±0.8

Пчела Apis mellijera, глаз

23,9±6.6

101±2.0

24.5±7.5

       

Треска Gucins morphita, мышца

26.3±2.8

129±3.9

12.1±0.46

Береговая улитка Littoriria littorea, мышца

126±8

94±6

39±4

Асцидия Goniocarpa mslicu, стенка тела

183±7

85.6±4.6

23.6±1.1

Русский осетр Acipenser giildenstcidli, мышца

25.3±1.1

91.3±3.6

10.6±0.5

Таракан Periplanela americana, крыловая мышца

21.7±4.8

85.6±2.6

Пилильщик Rhadinoceraeu micas, мышца

11.0±1.6

72.7±2.8

 

В сыворотке крови представителей всех классов позвоночных доминируют ионы натрия, концентрация ионов калия в 25-35 раз ниже (табл. 3).

Если сопоставить концентрацию катионов в гемолимфе, сыворотке крови и тканях самых разнообразных организмов, среди которых моллюски, насекомые, рыбы пресноводные и морские, млекопитающие, то ясно, что в клетках эукариот, как хорошо известно, преобладают ионы калия. В тканях доля натрия ниже, а калия выше, чем в гемолимфе или в сыворотке крови, что обусловлено их накоплением в клетках. У простейших выявляется та же особенность: в клетке Amoeba proieus (мкмоль/мг сухого вещества) К — 0.376, Na — 0.026, Са — 0.063, Mg — 0.217 (цит. по Проссер, 1977). В этих клетках в 14.5 раза выше содержание ионов калия, чем натрия. В клетках мышц млекопитающих (табл. 4) K/Na соотношение составляет 12.9. Следовательно, у совершенно разных по уровню развития и специализации клеток животных выявляется сходство этого существенного физико-химического параметра. Это позволяет полагать со значительной долей вероятности, что в клетках удерживается доминирование данного катиона (калия), что имеет принципиальное значение для физико-химических особенностей внутриклеточной среды с момента их формирования, то есть миллиарды лет.

 

 

КОНЦЕНТРАЦИЯ ИОНОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ НЕКОТОРЫХ ЖИВОТНЫХ

И ЧЕЛОВЕКА

 

Сказанное выше свидетельствует о том, что становление клеток было связано с возникновением мембраны, с необходимостью определенной концентрации различных ионов по обеим ее сторонам, наконец, наличием в мембране специальных механизмов, молекулярных устройств, обеспечивающих поддержание оптимальных физико-химических условий внутриклеточного содержимого. У животных и человека формируется специализированная система, благодаря которой достигается все более высокая степень постоянства состава околоклеточной жидкости. Если на начальных этапах эволюции среда обитания была по физико-химическим характеристикам подобна внеклеточной среде, то при формировании многоклеточных животных происходит становление системы жидкостей внутренней среды, внеклеточных жидкостей (Smith, 1943):

— околоклеточная жидкость,

— кровь, гемолимфа,

— ликвор,

— перилимфа,

— эндолимфа.

 

Система стабилизации объема и состава внеклеточной жидкости сыграла в эволюции животных важную роль. Приведенные выше факты свидетельствуют об исключительном значении именно в эволюции животных и человека выбора ионов натрия в виде контркатиона для внутриклеточного катиона калия. В то же время у исходных форм, которые служили началом развития мира растений, натрий не был использован для осуществления этих базисных функций. У позвоночных, особенно у млекопитающих и человека, наряду со стабилизацией физико-химических параметров плазмы крови, внеклеточной жидкости, дополнительно стабилизирована среда функционирования центральной нервной системы, что обеспечивается специальной жидкостью, находящейся за гемато-энцефалическим барьером, имеется и ряд других физиологических механизмов, например гемато-офтальмический барьер, во внутреннем ухе образуются эндолимфа и перилимфа.

В отношении доминирующего катиона во внеклеточной жидкости имеется лишь несколько исключений. К ним относится гемолимфа ряда видов насекомых (Natochin, Parnova, 1989), в которой выше концентрация ионов калия, чем ионов натрия. Однако и в этих случаях концентрация ионов калия в клетках мышц насекомых с калиевой гемолимфой тоже выше, чем в гемолимфе. В клетке этих организмов, как и у насекомых с «натриевой» гемолимфой, K/Na отношение было выше, чем в гемолимфе. Так, в мышце пилильщика это отношение равно 2.7. Чтобы обеспечить столь высокий градиент ионов калия у насекомых с «калиевой» гемолимфой были использованы нестандартные механизмы адаптации. У этих насекомых повышена осмоляльность гемолимфы за счет накопления в ней никомолекулярных органических веществ (аминокислот, моносахаров), что создает возможность для поддержания более высокого уровня калия в клетках.


Вы точно знаете, что человечество не одиноко во вселенной! Тогда Вам просто необходимо знать, что инопланетные корабли на орбите плутона взяли курс на Землю. Более подробную информацию по данной теме Вы сможете найти на сайте sdnnet.ru.


Найти на unnatural: ОСМОЛЯЛЬНОСТЬ КОНЦЕНТРАЦИЯ ИОНОВ КЛЕТКАХ ВНЕКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ
Автор: admin | 21 Декабрь 2011 | 672 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100