Минеральные вещества и их биологические функции - Обмен минеральных веществ и его нарушения
Неорганические или минеральные вещества находятся в организме в виде ионов, причем должно соблюдаться правило электронейтральности, согласно которому сумма положительных зарядов катионов и отрицательных зарядов анионов должны быть равны, хотя и могут быть колебания в содержании отдельных катионов и анионов.
Для всех живых организмов имеет место разница концентраций (градиент) основных неорганических ионов между внутриклеточной и внеклеточной средой, разделяемых клеточной мембраной, что является крайне важным для проявления многих биологических функций. Свою роль в организме неорганические компоненты могут осуществлять в результате комплексообразования с органическими молекулами, образуя более или менее прочные биокомплексы.
Неорганические ионы в живой клетке могут выполнять следующие биологические функции:
1. Механическую или опорную. В первую очередь это касается скелета, где сосредоточено более 80% неорганических солей организма. Катион кальция и анион фосфора входят в состав гидроксиапатита - основного минерального компонента кости - 3 Са3(Р04)2 * Са(ОН)2. На поверхности кристаллов гидроксиапатита могут происходить реакции замещения ионов кальция или фосфат - ионов другими, содержащимися в костях организма. Поэтому минеральный компонент кости не является чистым гидроксиапатитом, а содержит примеси карбоната (С03-2), фторида (F-), натрия (Na+), магния (Mg+2), стронция (Sr+2), кобальта (Со+2) и др.
Нерастворимые или труднорастворимые минеральные компоненты выполняют также механические функции, входя в состав волос, шерсти, роговых образований, перьев.
- 2. Осмотическую функцию, заключающуюся в поддержании определенной величины осмотического давления в жидкостях организма, необходимого для нормальной жизнедеятельности. Осмотическое давление способствует перемещению воды и растворимых веществ в тканях организма. Осмотическое давление внеклеточных жидкостей определяется в основном ионами натрия, хлора, бикарбоната, а внутри клеток - калием, магнием и органическими веществами. Осмотическое давление регулируется задержанием или удалением из организма воды, а также осмотически активных веществ, в основном NaCl, которые выводятся через почки и потовые железы. 3. Регуляторную функцию, обусловленную способностью ионов металлов взаимодействовать с ферментами и оказывать влияние на скорость соответствующих химических реакций. Взаимодействие ионов металлов с ферментами является частным проявлением их способности к комплексообразованию. Все ферменты, нуждающиеся для проявления своей максимальной активности в металлах, делятся на 2 группы: метал - лоферменты и ферменты, активируемые металлом.
В металлоферментах металл образует стабильные координационные комплексы, и не удаляется диализом. В ферментах этого типа находятся обычно переходные металлы, они присутствуют всегда в сте - хиометрических количествах (обычно 1-8 атомов на молекулу фермента, иногда в молекуле фермента содержится 2 различных металла). Например, моноаминооксидаза из плазмы крови крупного рогатого скота содержит 1 атом меди на молекулу фермента, сукцинатдегидрогеназа из сердца свиньи - 4 атома железа на молекулу, алкогольдегидрогеназа из печени свиньи - 8 атомов железа и 2 атома молибдена, карбоангидраза из эритроцитов крупного рогатого скота -1 атом цинка.
В ферментах, активируемых металлами, металл связан с ферментом непрочно и может быть легко удален диализом. Активаторами одного или нескольких ферментов могут быть ионы Na+, К+, Rb+, Cs+, Mg2+, Са2+, Zn2+, Cd2+, Cr2+, Cu2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+. Катионы, имеющие, примерно, одинаковые ионные радиусы, электронную конфигурацию и электроотрицательность в ряде случаев могут заменять друг друга.
- 4. Биоэлектрическую функцию, обусловленную возникновением разности потенциалов на клеточных мембранах. Это, так называемый, мембранный потенциал покоя, связанный с различием ионного состава по обеим сторонам мембраны, в частности ионов натрия и калия. Это различие поддерживается работой натриевого насоса, выкачивающего ионы натрия во внеклеточную среду и накачивающего ионы К+ внутрь клетки. Наличие такого потенциала в нервных клетках необходимо для возникновения и распространения нервного импульса. 5. Функцию поддержания рН жидкостей организма, связанную с вхождением неорганических ионов в состав буферных систем, например, таких как фосфатная или гидрокарбонатная системы. Особое значение имеет гидрокарбонатная буферная система (НС03-/Н2С0з). Нормальное протекание процессов обмена веществ в органах и тканях возможно только при строго определенной рН среды. 6. Структурная функция, обусловленная вхождением металлов в состав макромолекул. Например, обязательным структурным компонентом гема является железо, атомы меди являются неотъем - лимой частью молекулы церулоплазмина, атом магния - хлорофилла и т. д. 7. Энергетическая функция, так как для синтеза АТФ, которая является основным аккумулятором энергии в живых системах, необходимы неорганические фосфат - ионы.
На потребность животных в минеральных веществах влияет много факторов - возраст, пол, порода, уровень продуктивности, физиологическое состояние и др. Полноценное минеральное питание в соответствии с разработанными и утвержденными нормами - одно из необходимых условий нормального функционирования всех органов и систем организма животных. Например, суточная потребность лактирующих коров массой 500 кг в кальцин, фосфоре, магнии и натрии составляет 45, 37, 18 и 12 г. соответственно при удое 5 кг, а при удое 30 кг уже - 135, 85, 31 и 27 г. Минеральные вещества поступают в организм с кормом и питьевой водой, и в случае, если их не хватает, то их специально добавляют в рацион. Наиболее распространенные минеральные добавки - хлорид натрия (лизунец), фосфорнокислые соли, такие микроэлементы как кобальт, медь, железо, цинк, марганец, селен и др.
В кормах могут находиться вещества уменьшающие доступность минеральных веществ из кормов или ухудшающих их использование в тканях и органах после всасывания. Например, известно, что фосфор плохо всасывается из фитиновых соединений, которых особенно много в зерне. Существенно снижается использование минеральных веществ, при нарушенном соотношении их в кормах. Избыток в рационе кальция тормозит усвоение фосфора и наоборот. При избытке в рационе молибдена и сульфатов нарушается усвоение меди. В некоторых растениях содержатся так называемые, зобогенные вещества, которые тормозят использование иода щитовидной железой. Нарушения минерального обмена могут наблюдаться при недостатке витаминов в кормах (гиповитаминозах), высокой интенсивности обменных процессов в организме высокопродуктивных животных, заболеваниях желудочно-кишечного тракта и других расстройствах.
Поэтому необходим оперативный контроль за состоянием минерального обмена в организме животных, направленный на обнаружение несоответствия поступления минеральных веществ в организм его физиологическим потребностям и выявлению самых ранних предклинических стадий нарушения минерального обмена. При этом необходимо иметь в виду, что объективно оценить состояние минерального обмена можно лишь при комплексном изучении большого числа элементов, так как их обмен тесно связан между собой. Наиболее часто исследуют содержание минеральных веществ в сыворотке крови.
Похожие статьи
-
Элементарный состав живых организмов - Обмен минеральных веществ и его нарушения
В многочисленных работах русского ученого академика В. И. Вернадского была сформулирована основополагающая идея, что геохимические процессы, протекающие...
-
Состав и функции органического вещества почв - Почвоведение как наука
Органическое вещество почвы представляет собой комплекс органических соединений, входящих в состав почвы. Эти вещества разделены на две группы: 1)...
-
Кетоз овец - Болезни обмена веществ и меры их профилактики
Кетоз овец представляет собой заболевание суягных овцематок за 3-4 недели до окота. Сопровождается нарушением обмена веществ, расстройством функций...
-
Минеральная питательность кормов - Основы зоотехнии
В организме животных и составе растений обнаружено до 70 элементов и около 50 из них определены количественно. Известный ученый Вернадский -...
-
Ожирение - Болезни обмена веществ и меры их профилактики
Ожирение Является заболеванием, при котором в организме накапливается избыток жира, отлагающийся в подкожной клетчатке и других тканях, что приводит к...
-
В сельском хозяйстве широко используются химические препараты для уничтожения сорной растительности, протравливания зерна, уничтожения клещей-паразитов и...
-
Биологическая роль селена в организме - Применение препарата "Ферсел" в птицеводстве
Селен (Se) - химический элемент главной подгруппы VI группы периодической системы. Селен - жизненно важный микроэлемент с уникальными биологическими...
-
Болезни обмена веществ и меры их профилактики - Болезни обмена веществ и меры их профилактики
Остеодистрофия - это рассасывание костной ткани у взрослых животных. Чаще отмечается у коров при стойловом содержании зимой, весной, особенно в последний...
-
Зерно овса содержит 13...14% белка, 5...6% жира, 40...45% крахмала. Белок овса содержит ценные незаменимые аминокислоты - лизин, триптофан. Зерно богато...
-
В практике ветеринарного врача довольно часто встречается такая патология, как острые экзогенные отравления. Клиника острых экзогенных отравлений...
-
Отравлением считают попадание ядов в организм. Обычно животные съедают яды, однако ряд отравлений возникает при вдыхании или попадании на кожу...
-
Желчь. Состав и свойства желчи - Пищеварительная функция печени. Свойства желчи
Печень является железой, в которой происходят многочисленные и сложнейшие биохимические процессы, обеспечивающие гомеостазис жизненно важных и тесно...
-
Содержание питательных веществ в почвах - Пестициды и удобрения
Запасы питательных веществ в почвах во много раз превышают потребность в них растений. Однако большая часть из представлена недоступными для растений...
-
Препараты ДДТ и гексахлорана применяются для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и накожными паразитами животных. Наибольшую...
-
К биологическим особенностям лошадей можно отнести сравнительно маленький пищеварительный аппарат: желудок однокамерный, с небольшой вместимостью;...
-
Введение - Отравление животных химическими веществами, помощь при отравлении и профилактика
Отравление фосфор химический животное Непреднамеренные передозировки лекарственных препаратов или случайное проглатывание как человеческих, так и...
-
Вода является важнейшим фактором жизнедеятельности животного организма. Ткани и органы состоят на 50 - 85% из воды. Вода необходима для протекания в...
-
Терапия, направленная на механизмы развития патологического процесса, восстановление функций органов и тканей, нормализацию состава внутренней среды...
-
Биологическая роль железа в организме - Применение препарата "Ферсел" в птицеводстве
Биологическая роль железа определяется его участием в окислительно - восстановительных процессах, реакциях кислородозависимого свободнорадикального...
-
Виды минеральных удобрений. Характеристика и свойства - Почвоведение как наука
Минеральные удобрения отличаются от органических большим содержанием питательных веществ. По составу происходит их деление на сложные и простые. Простые...
-
Паракератоз - Болезни обмена веществ и меры их профилактики
Паракератоз - это заболевание, сопровождающееся поражением кожных покровов. Болеют все виды животных, но особенно свиньи. Причины болезни Недостаток в...
-
Кетоз молочных коров. - Болезни обмена веществ и меры их профилактики
Кетоз молочных коров является тяжелым заболеванием высокопродуктивных коров (чаще в возрасте 5-7 лет). Проявляется обычно в первые недели после отела и...
-
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И МЕДИКАМЕНТОВ - Сперма сельскохозяйственных животных и ее свойства
Большинство химических соединений для спермиев токсичны. Из неорганических веществ особенно ядовиты соли и окислы тяжелых металлов (ртуть, свинец),...
-
Почва как компонент биосферы и особый природный ресурс. Экологические функции почвы Почвоведение - наука о почве, ее строении, составе и свойствах,...
-
Эти способы применяются для профилактики и лечения легочных заболеваний телят с использованием подтитрованных антимикробных препаратов к микрофлоре...
-
В настоящее время ГМО широко используются и в разных сферах производства, например, в растениеводстве. Трансгенные сельскохозяйственные культуры...
-
Минеральный состав зубов лошадей
Многообразие вариантов костной ткани в организме млекопитающих делает невозможной всякую попытку представить ее химический состав в обобщенном виде [1]....
-
Биологические особенности картофеля Картофель (Solanum tuberosum) - это однолетнее травянистое растение. вырастающее до 100 сантиметров в высоту и...
-
Биологические особенности картофеля - Возделывание картофеля
Весь период роста картофеля условно разделяют на 3 периода. Первый период - от всходов до начала цветения. На этом этапе главным образом увеличивается...
-
Биологические особенности озимых зерновых культур - Полевые культуры
Озимая пшеница. - Одна из важнейших зерновых продовольственных культур. Это дольно зимостойкая и морозоустойчивая культура. Семена прорастают при...
-
Биологические особенности озимой ржи
Рожь относится к семейству злаковые, роду Secale. Широко распространена и введена в культуру только рожь посевная (S. cereale L.), относящаяся к...
-
Биологические особенности капусты - Оценка хозяйства ОАО СельпромМаш
Савойская капуста (Brassica sabauda L.) - отличается от белокочанной пузырчато-морщинистыми листьями, более интенсивной их зеленой окраской снаружи...
-
Хозяйственный баланс питательных веществ в севообороте - Удобрение сельскохозяйственный культур
Главной задачей внесения органических и минеральных удобрений является воспроизводство и оптимизация плодородия, а также они должны быть экологически...
-
Труп животного представляет потенциальную опасность в эпизоотическом и эпидемиологическом отношениях. Он может оказаться фактором передачи многих...
-
Рациональное использование земель как функция управления земельными ресурсами Объективной основой организации и осуществления управления земельными...
-
1 Обоснование внедрения удобрений. Правильная система удобрения - это комплекс агрономических и организационных мероприятий по рациональному...
-
Введение, Физиологическая роль печени в пищеварении - Пищеварительная функция печени. Свойства желчи
Печень -- жизненно важная железа внешней секреции позвоночных животных, это непарный паренхиматозный жизненно важный орган пищеварительной системы,...
-
Биологические особенности картофеля - Оценка хозяйства ОАО СельпромМаш
Картофель (Solanum tuberosum L.) использовался населением Южной Америки за несколько тысяч лет до нашей эры. В Европу был завезен в середине XVI века, а...
-
Химико-токсикологический анализ в ветеринарной токсикологии имеет решающее значение. При установлении диагноза на отравление, изучении миграции...
-
Из препаратов, содержащих мышьяк, наиболее опасными для сельскохозяйственных животных и птиц являются арсенит натрия, парижская зелень, протарс и...
Минеральные вещества и их биологические функции - Обмен минеральных веществ и его нарушения