Химический состав живых организмов, потребности в веществах и энергии, страница 14

Катализирующий эту реакцию фермент − АТР:сульфат−адени- лилтрансфераза широко распространен в природе. В такой активированной форме сульфонильная группа подвергается дальнейшим превращениям − переносится на другой акцептор или восстанавливается.

Животные усваивают серу в составе органических соединений. Автотрофные организмы получают всю серу, содержащуюся в клетках, из неорганических соединений, главным образом в виде сульфатов. Способностью к автотрофному усвоению серы обладают высшие растения, многие водоросли, грибы и бактерии. Из культуры бактерий был выделен специальный белок, осуществляющий перенос сульфата через клеточную мембрану из среды в клетку. Большую роль в круговороте серы в природе играют микроорганизмы − десульфурирующие бактерии и серобактерии. Сера входит в состав антибиотиков (пенициллины, цефалоспорины); ее соединения используются в качестве радиозащитных средств, средств защиты растений.

6.1.6. Щелочные металлы: натрий и калий. Щелочные металлы в виде различных соединений входят в состав тканей живых организмов, преимущественно они находятся в виде иона Ме¹⁺. Натрий и калий – жизненно необходимые макроэлементы, участвующие в обмене веществ организмов. Литий, цезий и рубидий, функции которых в организме мало изучены, можно отнести к примесным ультрамикроэлементам. Натрий содержится во внеклеточных жидкостях, а калий сосредоточен главным образом в клетках. Натрий и калий – антагонисты. При увеличении количества натрия в организме усиливается выведение калия почками, т. е. наступает гипокалиемия.

Местом депонирования иона натрия в организме является костная ткань. Около 40 % натрия, содержащегося в костной ткани, участвует в обменных процессах и благодаря этому скелет является либо донором, либо акцептором ионов натрия, что способствует поддержанию постоянства концентрации ионов натрия во внеклеточной жидкости..

Ионы натрия играют важную роль: 1) в поддержании осмотического давления; 2) в обеспечении кислотно-основного равновесия организма; 3) в регулировании водного обмена; 4) в работе ферментов; 5) в передаче нервных импульсов; 6) в работе мышечных клеток. Хлорид натрия служит источником для образования
соляной кислоты в желудке (см. Часть 5. Биохимия пищеварения.    п. 5.1.1.)

Значение ионов калия важно в следующих физиологических процессах: 1) при сокращении мышц; 2) в нормальном функционировании сердца; 3) при проведении нервных импульсов; 4) в обменных реакциях; 5) в активации ферментов.

В последние годы было показано, что моновалентные ионы выступают активаторами большого количества ферментов, при этом ион Na⁺ активирует ферменты, локализованные во внеклеточном пространстве, а ион К⁺ действует на внутриклеточные белки. В ферментативных системах эти ионы координируются с 5−8 лигандами, чаще всего встречается октаэдрическая координация (схема 40).

                         (40)                   

Действие моновалентных катионов на ферменты может реализовываться двумя способами: кофакторно или аллостерически. В первом случае, когда катион выступает кофактором в ферментативной реакции, реакция не протекает в его отсутствие. Как правило, в этом случае моновалентный катион осуществляет свое активирующее воздействие на фермент совместно с дивалентным катионом, например Mg²⁺ или Mn²⁺. Во втором способе активатор непосредственно не связывается с субстратами, но оказывает влияние на ферментативную реакцию путем изменения конформации белка после связывания с аллостерическим центром.

Так пируваткиназа и фосфофруктокиназа относятся к К⁺- активируемым ферментам I типа. На рис. 6.9 представлен активный центр пируваткиназы, где видно, что совместное воздействие ионов К⁺ и Mn²⁺ облегчает перенос фосфатной группы от фосфоенолпирувата к ADP.

Некоторые факторы свертывания крови (фактор Xа, тромбин) являются  Na⁺-активируемыми ферментами II типа. Так в тромбине ион Na⁺  связывается в аллостерическом сайте вблизи от активного центра, изменяя конформацию расположенного рядом участка белка