книги из ГПНТБ / Кизеветтер И.В. Биохимия сырья водного происхождения учеб. пособие

вышать их концентрацию в гидросфере, а содержание других элементов может быть более низким, чем в гид­ росфере. Например, в тканях тела морских рыб проис­ ходит избирательная концентрация азота, серы, фосфо­ ра, кальция, йода и других элементов, зато содержание хлора, магния, натрия намного ниже, чем в воде.

Некоторые виды бурых водорослей, наоборот, спо­ собны избирательно концентрировать в тканях калий, натрий, хлор, особенно йод, бром и ряд других эле­ ментов. Гидробионты, имеющие сильно минерализован­ ные ткани, обладают способностью аккумулировать ог­ ромные количества кальция, кремния (мшанки, извест­ ковые водоросли, ракообразные и т.п.). Если для рыб биохимически специфичным является накопление в кро­ ви железа, то у ракообразных и моллюсков в крови ак­ кумулируется медь и т. д.

j Минеральные соли играют важную

ме нерастворимых солей, отлагающихся в твердых тканях и в составе молекул некоторых биологически активных веществ (витаминов, гормонов, ферментов, гемоглоби­ нов, коферментов, лецитинов, кефалинов и т.п.).

Растворимые в тканевых жидкостях электролиты не­ обходимы для обеспечения условий нормальной жизне­ деятельности организмов. Они оказывают сильное вли­ яние на состояние гидрофильных коллоидных систем, концентрацию водородных ионов и осмотическое давле­ ние в биологических жидкостях. Среди этой группы ми­ неральных веществ основная роль принадлежит хлори­ стым солям натрия и калия.

От химической природы, валентности и концентра­ ции катионов и анионов зависят, в частности, такие важ­ ные свойства белковых систем, как степень дисперсно­

дов; ионы натрия повышают возбудимость клеток коры головного мозга, а ионы кальция понижают ее и т. д. Поэтому на жизнедеятельность клеток, кроме величин осмотического давления и pH, большое влияние оказы­ вает концентрация ионов и соотношение между отдель­ ными ионами в биологических жидкостях.

В процессе обмена в клетках образуются кислоты (пировиноградная, молочная, ацетоуксусная и др.) и продукты со щелочными свойствами (например, амми­ ак), что сопровождается изменениями значений pH. Од­ нако присутствующие в организме бикарбонат и фосфа­

или ОН' ионами образуют соли, обладающие слабовы­ раженными кислыми или основными свойствами, или малодиссоциирующие кислоты.

Если в организме происходит накопление аммиака, его нейтрализация осуществляется либо дикарбоновыми кислотами (аспарагиновая, глутаминовая) с образова­ нием амидов, либо угольной или фосфорной кислотой.

Конечные продукты реакций обмена у человека уда­ ляются с мочой, а С 02 — при дыхании.

Нерастворимые соли, в основном углекислый и фос­ форнокислый кальций, составляют основу твердых тка­ ней (чешуя, кости, раковины, панцирь), образующих опорные системы в организме. Особенно важную биоло­ гическую роль играют минеральные элементы, входящие в состав биологически активных веществ.

Содержащиеся в пище и питье минеральные соли всасываются через слизистую кишечника и вместе с кровью поступают в печень. В потоке крови они рас­ пределяются по органам и тканям организма.

Наряду с поступлением солей происходит постоянное выделение их из организма через почки, слизистую ки­ шечника, кожу (со слизью), а у теплокровных — с по­ том. Для того чтобы в организме не создалось солевого дефицита, приток солей вместе с пищей и питьем должен качественно и количественно компенсировать потери ми­ неральных веществ.

Участие минеральных элементов в обмене весьма специализированно. Например, для формирования и ро­ ста костной ткани необходимы соли кальция, фосфорной

кислоты, магния и фтора. Для формирования плазмы крови и межтканевой жидкости в первую очередь необ­ ходимы натрий и калий в виде хлористых, двууглекис­ лых и фосфорнокислых солей. Причем, если в плазме крови содержание ионов калия невелико (15—20 мг%) и основным является ион натрия (300—400 мг%), то в эритроцитах концентрация натрия низкая (45—50 мг%), а ионов калия высокая (300—400 мг%)-

Существенно различается качественный состав солей внутри- и внеклеточных жидкостей: если в первых пре­

концентрацию минеральных солей в тканевых жидко­ стях, с одной стороны, обеспечивает возможность созда­ ния постоянного осмотического давления клеточного со­ ка и межклеточной жидкости, а с другой — позволяет изменять направление движения воды как внутри орга­

осмотического давления основное значение имеют ионы натрия (Na1), калия (К' ) и хлора (СГ).

У теплокровных животных и костистых рыб ионы на­ трия в основном сосредоточиваются в биологических жидкостях (плазма крови и межклеточные жидкости, сок поджелудочной железы и т. п.), присутствуя главным образом в виде хлористого натрия, который и ответст­ венен за осмотическое давление этих биологических жидкостей.

Ионы калия в основном сосредоточены в клетках, причем присутствуют не только в виде хлоридов, но и в виде белковых соединений (гемоглобин). Если в сыво­ ротке крови содержится 140—150 моль-экв/л натрия и только 5—8 моль-экв/л калия, то в эритроцитах содер­ жание ионов калия достигает 100— 115 моль-экв/л.

Вмышцах ион натрия поддерживает нормальную мышечную возбудимость, а ион калия действует угне­ тающе. Ионы натрия и калия участвуют в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме. Калий ак­ тивирует некоторые ферменты, участвующие в углевод­ ном обмене.

Врегулировании содержания калия и натрия прини­ мают участие гормоны коркового вещества надпочечни-

ков. Поэтому при нарушении гормональной деятельно­ сти усиливается вывод из организма ионов натрия и концентрация его в плазме крови уменьшается, а кон­ центрация ионов калия — возрастает; причем при увели­ чении содержания ионов калия в плазме до 60 мг% на­ ступает токсикоз организма.

Избыток хлористого натрия также оказывает токси­ ческое действие. В нативных тканях гидробионтов со­ держание натрия колеблется от 30 до 870, а калия — от 60 до 1560 мг% (табл. 7).

К а л ь ц и й и ма г н и й . Особенно важную роль вы­ полняет кальций. Основным депо кальция в организме является костная ткань, раковина, панцирь. Кальций де­ понируется в основном в виде углекислых и фосфорно­ кислых солей [СаСОз и Са3(Р 0 4)2] и в меньшей мере

ввиде CaF, Са3(Р 0 4)2 и CaS04.

Умолодых организмов весь поступающий с пищей

кальций используется для формирования костей скеле­ та, а у взрослых — для постоянного обновления кальция

вуже сформированной костной ткани. Недостаток каль­ ция нарушает нормальное формирование костной ткани,

врезультате чего она становится хрупкой.

Вжидких тканях (лимфа, кровь, слюна, поджелудоч­ ный сок) часть кальция присутствует в виде ионизиро­ ванных соединений, часть — в виде растворимых, но не ионизированных соединений, а часть — в виде белко­ во-кальциевых комплексов.

Удаляется кальций из организма человека в виде уг­ лекислых и фосфорнокислых солей частично через почки

смочой, но в основном через слизистую толстой кишки

скалом. При недостатке витамина D нарушается про­ цесс усвоения организмом кальция и задерживается процесс минерализации (окостенения) костной ткани.

Магний входит в состав некоторых белков и ряда биологически активных веществ; является обязательным компонентом костной ткани. Ионы калия, кальция и маг­ ния существенно влияют на активность актомиозина и миозина; ион Mg играет большую роль в реакции гид­ ролиза АТФ.

Вмышцах большая часть содержащегося кальция и около 10% всего магния связаны с актином и миозином.

Содержание двухвалентных катионов (Са" и Mg-) в мясе моллюсков и ракообразных заметно выше содер­ жания этих элементов в мясе рыб и наземных живот­ ных (табл. 8).

Среди двустворчатых моллюсков мясо устриц имеет наиболее высокое содержание кальция и магния, что, очевидно, связано с наличием у устриц наиболее мощных раковин, для формирования которых в организме дол­ жен быть большой запас этих элементов.

Фо с ф о р является незаменимым элементом. Он вхо­ дит в состав разнообразных фосфорно-органических со­ единений: нуклеопротеидов, фосфолипидов, кофермен-

Пределы содержания кальция

тов, АТФ, АДФ, коэнзима А и др. В составе АТФ фос­ фор обусловливает образование макроэнергетических связей, являющихся передатчиками энергии от одного вещества к другому. В сочетании с кальцием фосфор образует опорную ткань костного скелета; входя в со­ став неорганических солей, фосфор участвует в поддер­ жании кислотно-щелочного равновесия.

Основная масса присутствующего в организме фос­ фора (85%) сосредоточена в костной ткани. Некоторая часть фосфора присутствует в крови в ионном состоя­ нии и участвует в поддержании постоянства реакции среды.

Из организма фосфор удаляется в виде фосфорно­ кислых солей через почки с мочой. Недостаток фосфора в пище у животных вызывает заболевание костей (остео­ пороз), а у растений сильно угнетает рост.

Т А Б Л И Ц А 9

Пределы содержания фосфо­

видов рыб на долю минерального фосфора приходится от 60 до 95%. Основная часть фосфора, связанного с ор­ ганическими соединениями, обычно связана с креатином и аденозином. Состав фосфатидов специфичен для от­ дельных видов рыб. Например, если в мышцах камбал среди фосфатидов преобладает креатинфосфат и содер­ жится очень мало пентозо- и аденилфосфатов, то в мыш­ цах минтая присутствует почти вдвое меньше креатинфосфата и исключительно высоко содержание фосфати­ дов, имеющих в молекуле пентозы и адениловую кисло­ ту. В мышцах морского окуня содержится еще меньше креатинфосфата, но присутствует много фосфатидов, со­ держащих фруктозу, глюкозу и пентозы.

Се ра . К соединениям белкового характера, содер­ жащим двухвалентную серу в форме сульфгидрильных групп (SH ), относятся аминокислоты (метионин, ци­ стин, цистеин), трипептид глютатион, коэнзим А. При биологическом окислении из серы образуется серная кислота, которая играет роль парализатора токсических продуктов распада белков.

В некоторых нативных веществах, входящих в состав хрящей и слизи (мукополисахариды, муцины, мукоиды и др.), присутствует окисленная шестивалентная сера в виде остатков серной кислоты.

Из организма человека сера выделяется преимущест­ венно в форме сульфатов. Содержание связанной серы

Хлор. Среди хлоридов, участвующих в обмене хло­ ра, основным является хлористый натрий. Суточная по­ требность в хлоре для взрослого человека определяется в 6—9 г; примерно такое же количество хлора выво­ дится из организма с мочой и потом. Недостаточное со­ держание хлоридов в пище вызывает уменьшение выво­ да хлора из организма. Однако при обильном выделении пота и недостаточном содержании хлоридов в пище мо­ жет возникнуть обеднение организма хлоридами, что влечет за собой сокращение выделения желудочного со­

кислорода (гемоглобин) и в тканевом дыхании (окисли­ тельные ферменты: каталаза, пероксидаза, цитохромы); железо является непременным участником всех окисли­ тельно-восстановительных процессов.

Количество железа в организме невелико: в крови морских и пресноводных рыб — от 20 до 45 мг%.

В организме человека неорганические соли двухва­ лентного железа всасываются через слизистую кишеч­ ника и в виде комплексного гидрата окиси железа с белком ß-глобулиновой фракции (ферритин) отлагаются в печени и селезенке.

Железо удерживается в организме долго, поэтому суточная потребность человеческого организма в железе невелика (10—15 мг).