11. Водный обмен

Вода составляет ¾ (75 %) биомассы Земли: в биологических жидкостях (кровь, лимфа, пасока деревьев и др.) содержится 88 – 99 % воды, в древесине и костной ткани – 20-24 %. Чем моложе организм или орган, тем выше в нем содержание воды (старение – это всегда обезвоживание).

Вода

внутриклеточная (у человека 2/3, у растений 1/3 – в вакуоли)

внеклеточная (у человека 1/3, у растений 2/3 – в протоплазме)

слабосвязанная (вода 2-го и др. гидратационных слоев)

прочносвязанная (вода 1-го гидратационного слоя)

Согласно современным представлениям вода in vivo – не растворитель, а основной структурный компонент.

11.1. Функции воды in vivо:

1. структурная. Например, только при набухании митохондрий в них возможно окислительное фосфорилирование, от насыщения водой рибосом зависит способность их осуществлять белковый синтез;

2. транспортная (в силу того, что вода обладает низкой вязкостью, подвижностью, является хорошим растворителем);

3. среда (высокое значение диэлектрической проницаемости позволяет воде обеспечивать электролитическую диссоциацию);

4. поддержание постоянной температуры тела (благодаря высокой теплопроводности воды).

11.2. Обмен воды и его регуляция

Человек с мочой и калом теряет 2600 мл воды ежедневно. 6/7 от этого объема он получает с пищей. Откуда поступает 1/7? Долгое время это было загадкой, однако оказалось, что вода может образовываться в ходе обмена веществ в организме.

Обмен воды регулируется:

- некоторыми катионами – Na⁺ удерживает воду в организме, К⁺ и Са²⁺ способствуют выведению;

- гормонами: вазопрессин является антидиуретиком, есть диуретические гормоны.

12. Минеральный обмен

1872 Тимирязев К.А. (изучил роль цинка в питании растений)

1922 Вернадский в.И.

1939 Виноградов а.П.

12.1. Функции минеральных веществ in vivo:

1. структурная. Обеспечивают третичную и четвертичную структуру биополимеров (пептидов и нуклеиновых кислот). Например, у инсулина Zn²⁺, РНК – Cr³⁺, Ni³⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, в гемоглобине Fe³⁺;

2. каталитическая (простетические группы и коферменты). Например, -амилаза стабилизируется Са²⁺;

3. обменная. Участвуют в обмене белков (ионы Mn, Fe, Zn, Co, Ni – в деструкции пептидов, ионы К, Mg, Mn – в синтезе пептидов), в обмене углеводов (Mg²⁺ активирует ферменты гликолиза, является компонентом хлорофилла), в обмене липидов (распад липидов активируется Са²⁺, в цикле Кребса – Mn²⁺, реже используются ионы Mg²⁺, Co²⁺, Zn²⁺).

Большинство живых организмов способно накапливать нужные им минеральные вещества, например:

- пасленовые, лютиковые и др. (всего 150 видов) – Li,

- плауны – Al,

- морские водоросли – I,

- мухоморы – Se (в виде Se-цис: H₂N-CH(CH₂-SeH)-COOH).

13. Взаимосвязь и регуляция обмена веществ

Все метаболические пути в организме взаимосвязаны во времени и пространстве, в результате чего создается единая система метаболических процессов, так называемая «молекулярная логика живых организмов» (А. Ленинджер).