Іі. 5. Антагонізм іонів

Прості білки (протеїни), та складні (протеїди) складають основу протопласту живої клітини, тому їх взаємодія з неорганічним компонентом цитоплазми є завжди актуальною. Більшість білкових молекул цитоплазми належать до гідрофільних колоїдів. Власне, функціональні групи амінокислот мають і гідрофобні властивості, але під час формування третинної структури білка в середовищі цитоплазми ці групи опиняються в середині колоїду, а гідрофільні - назовні. Останнє, а також те, що білки протоплазми не є ізолектричними, а переважно заряджені негативно, обумовлює їх здатність приєднувати значну кількість молекул води. Гідратація протоплазматичних білків необхідна для підтримки ультраструктури та функціональної активності органоїдів. Вода вкриває міцели гідрофільного колоїду, як футляр, обумовлюючи його стійкість та функціональну активність. Протилежно заряджені катіони адсорбуються колоїдною часткою, розряджають її. Білкова молекула втрачає гідратаційну оболонку. Таким чином, катіони мають дегідратуючу дію. Внаслідок цього ступінь гідратації протоплазми завжди знаходиться під впливом катонів К⁺, Мg²⁺, Ка⁺, Са ⁺, які практично завжди знаходяться в клітині в надлишку. Ступінь дегідрації колоіда звичайно обернено пропорційна гідратації самих катіонів. Остання ж залежить від діаметру іона. Чим менший діаметр іона, тим більша щільність заряду на його поверхні і значить, більша товщина гідратної оболонки іона. Гідратні оболонки заважають зближенню колоїдних часток з катіонами, а значить, разом з тим і розряджаючому ефекту. Так К⁺ розряджає сильніше, ніж Nа⁺, а Са²⁺, сильніше ніж Мg²⁺. Незважаючи на те, що двовалентні іони адсорбуються міцніше, ніж одновалентні, вони можуть витіснятися окремими одновалентними іонами; інтенсивність такого обміну залежить від ефективності зіткнення часток, а значить, від кінетичної енергії окремих іонів. Обмін адсорбованого Са - іона на К - іон призводе до зниження дегідратації. Тому додавання іонів калію, що викликають дегідратацію вільних від іонів білкових колоїдів, може підсилювати гідратацію білків, зв'язаних з іонами. Ступінь дегідратації в меншій мірі залежить від загальної кількості катіонів, які містяться завжди в надлишку, а в більшій - від співвідношення різних іонів.

Дією іонів на гідратацію протоплазми частково можна пояснити явище антагонізму іонів: зниження одними катіонами токсичного ефекту інших. Так, розчини однієї окремо взятої солі (наприклад КСl або СаСl₂) у великих концентраціях ушкоджуюче діють на протоплазму, але ця дія зменшується або повністю нейтралізується додаванням іншої солі із збереженням попередньої концентрації. Антагонізм іонів має, напевно, і інші причини, наприклад, витіснення одного іона з місця його дії іншим іоном, що міститься в надлишку і обернене заміщення шляхом надходження витісненого іону. Такий “фізіологічний” антагонізм іонів спостерігається між Аl та Р, Са та Fе, К та Мg і т.д. Суть його така: перші осаджують другі в тканинах, тим самим виводячи їх із сфери реакцій обміну речовин; крім цього, відбувається конкуренція за молекули – носії при надходженні та транспорті речовин. Можливе також зниження проникності плазмалеми під впливом двовалентних іонів (особливо Са²⁺). Це перешкоджає проникненню, а значить і дії інших іонів.