Zestaw 4
Dlaczego komórki próbują usunąć Ca2+?
- komórki chronią się przed przeładowaniem cytozolu jonami wapnia, wykształciły kilka systemów ich usuwania jednym z nich są wymienniki Na+ na Ca2+- wymiana zachodzi na zasadzie 3 kationy sodu za jeden kation wapnia;
- w komórkach występują duże ilości fosforanów- duży procent wykorzystywany jest do budowy kwasów nukleinowych, owe fosforany tworzyłyby z wapniem solenie rozpuszczalne- wytrącające się fosforany zaburzałyby funkcje komórkowe;
- Ca2+ służą do przenoszenia informacji- np. komórki nerwowe- gdyby stężenie kationów wapnia było zbyt duże dochodziło by do zaburzania przepływu informacji.
zadanie 2
Ca3(PO4)2
Ca3(PO4)2 = 3Ca2+ + 2PO43−
s3 + s2
pIrCa3(PO4)3=26
Ir = 10-26
dla stężenia Ca2+ równego 0,0000001 mol/dm3
$$\left\lbrack {PO_{4}}^{3 -} \right\rbrack^{2} = \frac{10^{- 26}}{10^{- 21}}$$
$${{\lbrack PO}_{4}}^{3 -}\rbrack = \sqrt{10^{- 5}} = 3,16*10^{- 3}$$
maksymalne stężenie jonów PO43- wynosi:3,16*10-3 mol/dm3
dla stężenia Ca2+ równego 0,000001 mol/dm3
$$\left\lbrack {PO_{4}}^{3 -} \right\rbrack^{2} = \frac{10^{- 26}}{10^{- 18}}$$
$${{\lbrack PO}_{4}}^{3 -}\rbrack = \sqrt{10^{- 8}} = 10^{- 4}$$
maksymalne stężenie jonów PO43- wynosi: 10-4 mol/dm3
4. Rola jonów wapnia i magnezu w organizmie
Wiele procesów przetwarzania sygnałów obejmuje uwalnianie jonów Ca2+ jako część szlaku metabolicznego. Na wzrost wewnątrzkomórkowej zawartości jonów wapnia reagują białka wiążące wapń. Typowym przedstawicielem tych białek jest kalmodulina, umożliwiająca sprzężenie zmian wewnątrzkomórkowego stężenia wapnia ze stanem aktywacji enzymów np. kinaz białkowych, kinazy NAD a także niektórych ATPaz pompujących jony Ca2+.Sole wapnia wchodzą w skład kośćca i zębów, zapewniając ich odpowiednią wytrzymałość i twardość.
Magnez uczestniczy w syntezie i stabilizacji kwasów nukleinowych DNA i RNA. Kwasy nukleinowe są polianionami do uzyskania, więc przez nie trwałej, zwartej struktury konieczna jest obecność przeciwjonów. Przeciwjony te są potrzebne do częściowego lub całkowitego zobojętnienia ujemnie naładowanych grup fosforanowych. Magnez bierze udział w przesyłaniu impulsów nerwowych a zwłaszcza w utrzymaniu prawidłowego rytmu pracy serca.
5.
Zagadnienie: Najważniejsze różnice pomiędzy jonami Mg2+ i Ca2+.
| Cecha względem której występują różnice | Opis |
|---|---|
| Mg2+ | |
| Promień jonowy | 0.6 A |
| Liczba koordynacyjna | 6 |
| Duża LK w przypadku jonów wapnia sprzyja tworzeniu większej ilości wiązań w porównaniu z możliwościami wykazywanymi przez jony magnezu w tym względzie | |
| Preferowane atomy będące donorami | O, N, O − P = O3− |
| Grupy ligandów | ujemnie naładowane atomy O w np. poli - , pirofosforanach ATP4−, cząsteczki H2O |
| Szybkość wymiany cząsteczek H2O | 105 s−1 |
| Stałe dysocjacji w przypadku wiązania z kalmoduliną | $$10^{- 3}\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$$ |
| Objętość hydratu | około 400 razy większa od objętości samego jonu |