ДОЛЯ ИОНОВ НАТРИЯ В ОСМОЛЯЛЬНОСТИ ВНЕКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ СЫВОРОТКИ КРОВИ У ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА

 

Натрий служит основным катионом сыворотки крови, внеклеточной среды у большинства животных, он доминирует в океане, морской воде. Принято, что ионы натрия с сопровождающими анионами определяют осмоляльность жидкостей внутренней среды у многоклеточных животных. В то же время известно, что у некоторых организмов в сыворотке крови высока концентрация мочевины (эласмобранхии), аминокислот и Сахаров (высшие насекомые). Проведенные нами исследования показали, что концентрация ионов натрия в гемолимфе, плазме крови может отличаться во много раз — от десятков ммоль/л до нескольких сотен ммоль/л. Чтобы дать адекватный ответ на вопрос о доле ионов натрия в осмоляльности, была рассчитана доля ионов натрия в осмоляльности сыворотки крови, гемолимфы, морской воды. В усредненной морской воде концентрация натрия равна 470.2 ммоль/л, по данным, приводимым Л. Проссером (1977), осмотический эквивалент этой морской воды составляет 0.949 ммоль/л. Тем самым доля ионов натрия в суммарной концентрации осмотически активных веществ составляет 495 %. Аналогичные расчеты доли концентрации ионов натрия в осмоляльности сыворотки крови требуют учета высокомолекулярных веществ, занимающих часть объема жидкости. Поэтому в гемолимфе и сыворотке крови корректно сопоставлять осмоляльность, а не осмо-лярность, что нами и было выполнено (расчет велся в ммоль/кг Н₂О, а не ммоль/л).

Полученные результаты показали, что у млекопитающих (человека, собаки, крысы) доля натрия в осмоляльности сыворотки крови составляет 49 %, у представителей других классов позвоночных — птиц, рептилий, амфибий, рыб — она близка 47 % (колеблется в пределах от 44.6 % до 48.8 %). В то же время осмоляльность сыворотки крови этих животных и человека различается в несколько раз — от 1152 до 222 мосм/кг Н,0. Не менее поучительно, что у беспозвоночных — у морских двустворчатых моллюсков и у пресноводных двустворчатых моллюсков, имеющих самую низкую осмоляльность из всех изученных нами организмов (жемчужница) — доля натрия в осмоляльности составляет тоже около 47 %. У жемчужниц осмоляльность гемолимфы в 37 раз ниже осмоляльности гемолимфы баренцевоморских мидий и воды в этом море. Это сходство доли натрия в осмоляльности у столь разных организмов заслуживает специального анализа.

 

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИОНОВ НАТРИЯ И КАЛИЯ

 

Натрий и калий имеют одинаковый заряд, несколько отличаются радиусы гидратированного и дегидратированных ионов (табл. 6), но нет точно сформулированного представления, какой из параметров обусловил то, что калий стал доминирующим внутриклеточным катионом, а натрий — внеклеточным, что именно определило выбор природы.

 

Таблица 6. Некоторые характеристики катионов

 

Логически следует, что качественные характеристики катионов определили востребованность этих катионов у исходных форм протоклеток, с которых начиналась жизнь на Земле. Протоклетки, вероятно, были окружены оболочкой, отличие от современных клеток состояло, по-видимому, в том, что внутри и вне клеток были одинаковые физико-химические условия, оптимальные для первых проявлений жизни. Объясняется это тем, что еще не было физиологических систем для создания ионной асимметрии. Это были первые формы жизни, но еще не могло быть мембранных механизмов для поддержания ионной асимметрии, отличий ионного состава клеток по отношению к внеклеточной среде. Клетки могли жить только в этой среде. Для формирования таких молекулярных машин, которые служили бы для поддержания ионной асимметрии, необходимо было возникновение, синтез мембранных макромолекул типа ионных насосов, ионных каналов, а затем и водных каналов, аквапоринов:

 

ионные каналы мембран:

Na⁺,

K⁺,

Са²⁺,

Cl^—;

 

котранспортеры:

Na⁺ — глюкоза — котранспортер,

Na^—-аминокислота — котранспортер,

 

Na^—. К⁺/2Cl^— — котранспортер,

Na⁺ , Сl^— — котранспортер;

 

аквапорины:

— хрусталик,

-проксимальный каналец,

— собирательная трубка (люминальная мембрана),

— собирательная трубка (базолатеральные мембраны),

— собирательная трубка (базолатеральные мембраны), легкие,

— экзокринные железы,

— почка,

— сперма,

— поджелудочная железа.

 

 

РОЛЬ ПЛАЗМАТИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ У МНОГОКЛЕТОЧНЫХ РАСТЕНИЙ

И ЖИВОТНЫХ

 

Одно из предположений может состоять в том, что предки, общие для растений и животных, обитали в «калиевой» среде, а затем приспособились к иным по соотношению ионов средам. В этой связи следует проанализировать три факта, на которые не обращали внимания: I) осмоляльность околоклеточной жидкости и внутриклеточной жидкости; 2) содержание калия и натрия в организме растений и животных; 3) внеклеточная жидкость, жидкости внутренней среды как самостоятельные физиологические проблемы.

Проведенные нами расчеты на основании имеющихся данных свидетельствуют о том, что содержание калия у растений в сотни раз превышает общее количество натрия в организме человека, у которого доля калия несколько ниже, чем натрия (табл. 7, 8).

 

Таблица 7. Содержание некоторых элементов (мкмоль/г сухого вещества) у растений (Epstein, 1977)

Таблица 8. Содержание некоторых элементов (мкмоль/г сухого вещества) у человека (Москалев, 1985)

 

Сопоставление приведенных выше данных позволяет прийти к заключению, что имеются огромные отличия в соотношении этих катионов. У растений K⁺/Na⁺ отношение составляет 625, у человека оно равно 0.82. Очевидно, что такие отличия обусловлены работой ионных насосов плазматических мембран.

 

Как и у животных, в плазмалемме растений найдены калиевые, кальциевые каналы, анионные каналы, среди них имеются каналы потенциал-зависимые, активируемые растяжением, светом и рядом иных факторов (Krol, Trebacz, 2000). Как и в мембранах клеток животных, проницаемость плазматической и вакуолярной мембран для воды регулируется при участии аквапоринов (Kjellbom et al., 1999). В организме сосудистых растений имеются внутриклеточные, до- и постфлоэмный, до- и постксилемный межклеточные системы транспорта жидкости.

---

Обожаете играть со своими друзьями во Flash игры? Значит Вам определенно должны прийтись невероятно увлекательные , огромное количество которых вы найдете по адресу www.games-swf.ru.