Funkcje jonów wapniowych i fosforanowych
Jony wapnia
Występują we wszystkich narządach i tkankach; odgrywają zasadniczą rolę w budowie kości i zębów. W procesie kostnienia ważną rolę odgrywają włókna kolagenowe. Między procesem wapnienia a poziomem jonów wapnia w całym organizmie istnieje stan równowagi dynamicznej. Na przechodzenie jonów wapnia przez błony ma wpływ wit. D3, stymulując biosyntezę białek transportujących Ca2+. Gospodarkę wapniowo-fosforanową regulują również hormony przytarczyc-parathormon i kalcytonina. Jony wapnia wpływają uszczelniająco na błony, biorą udział w skurczu włókien mięśniowych i procesie krzepnięcia krwi, aktywują wiele enzymów lub hamują ich działanie. Wapń jest wypierany przez magnez i stront. Z intensywnym zapotrzebowaniem na wapń spotykamy się u ssaków w okresie ciąży i laktacji, u ptaków i gadów w okresie składania jaj. Nagłe obniżenie wapnia w organizmie prowadzi do tężyczki, a długotrwały niedobór powoduje odwapnienie i zmiękczenie kości.
ŹRÓDŁA: produkty mleczne, fasola, jarzyny liściaste
NADMIAR Ca2+: nadczynność przytarczycy, hiperkalcemia idiopatyczna
NIEDOBÓR Ca2+: krzywica, osteomalacja, przyczynia się do osteoporozy
METABOLIZM: wchłanianie wymaga białka wiążącego wapń. Regulacja przemiany przez parathormon kalcytoninę wit D3.
FUNKCJE:
składniki kości, zębów
regulacja czynności nerwów i mięśni
aktywacja skurczu mięśnia i glikogenolizy jest dokonywana przez to samo białko wiążące Ca2+ zapewniając w ten sposób synchronizację tych procesów czyli jony Ca2+ są niezbędne do synchronizacji aktywacji tych dwóch procesów.
Glikogenoliza w wątrobie może być niezależna od cAMP pod wpływem mobilizacji jonów Ca2+ z mitochondrium do cytozolu następuje pobudzenie na Ca2+ kalmoduliny kinazy fosforylazy która aktywuję wyżej wymieniony proces.
- Dzięki niej działa wiele hormonów
- Reguluję działanie enzymów - przez bezpośrednią zmianę stężeń jonów Ca2+ ( za pośrednictwem kalmoduliny - zależne od Ca2+ białko regulatorowe )
Jony fosforanowe
Występują w org. zwierzęcych w postaci nieorganicznej bądź związane z sub. organiczną. Większość fosforu nieorganicznego (90%) jest umiejscowiona w kościach jako sole wapniowe i magnezowe. Ortofosforan nieorganiczny uczestniczy w fosforylacji oksydacyjnej, rozszczepieniu glikogenu i fosforylacji substratowej. Wodorofosforany odgrywają pewną rolę jako układy buforowe krwi. Fosforan związany organicznie występuje w nukleotydach, oligo-, polinukleotydach, fosfolipidach, metabolitach przemian glukozy i lipidów. Ortofosforan jest przenoszony ze związków bogatych w energie na inne związki bądź odszczepiany hydrolitycznie, z uwolnieniem znacznej energii swobodnej.
ŹRÓDŁA: pokarmy bogate w fosfor, przyprawy
NADMIAR: nadczynność przytarczyc, utrata masy kostnej
NIEDOBÓR: krzywica, osteomalacja
METABOLIZM: Stężenia w surowicy są regulowane resorpcją zwrotna kanalików nerkowych
FUNKCJE: składnik kości, zębów. ATP, fosforylowanych metabolitów pośrednich, kwasów nukleinowych .
Kalmodulina-budowa i funkcje
- jako kalmodulinę określa się Ca2+- zależne białko regulatorowe o masie cząsteczkowej 17000, homologiczne w swej strukturze i czynności do troponiny C będącej białkiem mięśni.
- wykazuje 4 miejsca wiążące Ca2+, po wysyceniu których dochodzi do znacznej zmiany konformacyjnej, tak że większość cząsteczki przybiera strukturę A-heliksu.
-uczestniczy szczególnie w regulacji aktywności różnych kinaz i enzymów syntezy i rozkładu cyklicznych nukleotydów
-reguluje aktywność licznych elementów strukturalnych komórki. Wśród nich należy wymienić kompleks aktyna-miozyna mięśni gładkich (znajdujący się pod kontrolą B-adrenergiczną) oraz różne procesy, w których biora udział mikrofilamenty w nie kurczących się komórkach (ruchliwość komórek, zmiany konformacyjne, mitozę, uwalnianie ziarnistości i enolocytozę)
Gospodarka żelazem w organizmie (transferryna, ferrytyna)
Żelazo jest wchłaniane w jelicie w formie jonu dwu wartościowego. Na jego wchłanianie ma wpływ witamina C, która działa jako regulator. Fe2+ w nabłonku śluzówki jelita zostaje utleniony do Fe3+ i łączy się z białkiem-apoferrytyną tworząc ferrytynę.
Ferrytyna stanowi główną formę żelaza zmagazynowanego w tkankach. W razie potrzeb żelazo opuszcza ferrytynę i przechodzi do osocza w formie jonu Fe2+. Za pomocą oksydazy zostaje ono utlenione do Fe3+, a następnie łączy się z B-globuliną tworząc transferrynę.
Jedna cząsteczka wiąże dwa atomy Fe3+. W takiej formie żelazo jest transportowane przez osocze, a następnie pobierane przez szpik kostny i zużywane do syntezy hemoglobiny i inny żelazo protein.
Regulacja hormonalna przemiany wapniowo-fosforanowej(parathormon, kalcytonina, kalcytriol)
Przemiany wapnia i fosforu są ze sobą ściśle związane.
Kalcytonina- działa antagonistycznie do parathormonu.32AA, wytwarzana w komórkach C tarczycy ssaków, u człowieka w tarczycy, przytarczycach i grasicy. Obniża poziom wapnia we krwi, przez zapobieganie uwalniania wapnia z kości. Stymuluje resorpcję jonów Ca2+ i P w org. Do kości np. z jelita do kości
Parathormon- produkowany w przytarczycach w formie nieczynnego prekursora-prohormonu parathormonu (109AA) od tego związku jeszcze na terenie przytarczyc odłącza się fragment 22AA(ograniczona proteoliza) i powstaje 84AAPTH przekazywanej do krwioobiegu. W miejscu działania ulega rozbiciu na dwa frag : 1,34AA (aktywny) 35-84AA(nieaktywny). Podwyższa poziom wapnia we krwi po przez uwalnianie wapnia z kości, zwiększenie wchłaniania wapnia w jelitach i zwiększenie wchłaniani wapnia w komórkach kanalików nerkowych. Stymuluje wydzielanie Ca2+ z kości do (w postaci soli wapniow-fosforanowej) krwi a następnie transportowane do komórek.
Kalcytriol(hormon witaminowy)-Związek biologicznie czynny regulujący homeostazę wapniowo-fosforanową. Powstaje w dwunastnicy oraz nerkach i trzustce. jest to aktywna forma witaminy D3 kontroluje ona absorbcje jonów Ca2+ w przewodzie pokarmowym odpowiedzialna za stężenie Ca2+ i P aby na włóknach kolagenowych tworzyły się kryształki??. Stymuluje PTH w nerkach. Stymuluje resorpcję jonów Ca2+ i P w org. Do kości np. z jelita do kości
>ułatwia transport wapnia przez śluzówkę jelita cienkiego
>wpływa na syntezę białek wiążących wapń
Białka żelazowe
A. żelazwo-siarkowe- charakteryzują się obecnością żelaza w ukł. Niehemowym związanego kompleksową z siarką nieorganiczną lub cysteiną
> proste zawierają jedno lub więcej ugrupować Fe-S
-rubredoksyny- nie zawierają luźno związanej siarki (labilnej)zawierają one centrum żelazowe otoczone przez 4 reszty cysteiny lub inne ligandy siarkowe. Rubredoksyny wykazują potencjał oksydoredukcyjny w rozt. pH 7
-Ferredoksyny mają tę samą liczbę atomów żelaza i labilnych atomów siarki, wykazują one wyłącznie aktywność nośników elektronowych, a nie typowe…..
>złożone-zawierają oprócz żelaza, luźno związanej siarki, dodtakowe gr prostetyczne do białek tych zaliczamy białka flawo-żelazowe, molibdeno-żelazowe, molibdeno-flawo-żelazowe
B. hemowy
hemoglobiny- transportują, dostarczają tlen do tkanek
Mioglobiny-magazynują tlen
Funkcje jonów miedziowych
Niezbędne do syntezy hemoglibiny oraz innych związków hemobiałkowych
-spotykamy je w wielu enzymach, zwłaszcza oksydoredukcyjnych (oksydazie cytochromowej)
-miedź jest transportowana we krwi w połączeniu z białkiem jako ceruloplazmina
-najwięcej jej w wątrobie u ssaków(hepatokupreina) w okresie embrionalnym tuż przed urodzeniem . noworodak 6x więcej a cielę 8x więcej od dorosłego