Вся электронная библиотека >>>

 Кормление животных >>>

       

 

Минеральные вещества, витамины, биостимуляторы в кормлении сельскохозяйственных животных


Раздел: Кормление животных

   

1.1.6.2. Взаимоотношения между элементами

  

 

Понятие «дисбаланс» связано с обменом аминокислот. Оно означает, что добавка в рациоп какой-либо одпой аминокислоты приводит к нарушению равновесия между аминокислотами и расстройству аминокислотного обмепа в целом, что в силу каких-то еще певыясненных причин вызывает паруптепие синтеза белка. Аналогичные явления отмечены и в минеральном обмене. Между некоторыми элементами существуют антагонистические отношения, которые можно объяспить: 1) антагонизмом на уровпе регуляции; 2) конкуренцией при всасывании; 3) антагоНизмом па основе сходства физических и химических свойств и 4) действием неизвестных механизмов.

Антагонизм Са я Р проявляется в противоположном влиянии па ре- гуляторпые механизмы. Избыток фосфора в рационе, стимулируя деятельность паращитовидной железы, вызывает обеднение костяка кальцием, которое мо;кет стать опасным для жизни. Этот «антагонизм» но своему характеру значительно сложнее (см. стр. 41). Мы привели этот пример для того, чтобы продемонстрировать именно эту форму взаимоотношений между Са и Р. Однако эти элементы при определенных условиях могут быть и синергистами.

Конкуренция двух элементов при всасывании была часто объектом научных исследований. Для объяснения этих явлений обычно привлекают теорию конкуренции за общий носитель; это касается, в частности, Са и Mg. О правильности этих в основе своей механистических представлений еще трудпо судить.

Само взаимное влияние некоторых элементов в процессе всасывания, вероятно, связано с их физико-химическими свойствами. Оно наблюдается в особенности между отдельными переходными элементами в обмене веществ, причем последствия его отчетливо выражепы как при прохождении веществ через мембраны (клеток нлп клеточных органоидов), так и при биохимических реакциях.

Другим фактором, приводящим к антагопистичесх{им взаимодействиям минеральных элементов, является способность к образованию хелатов.

К числу взаимодействий, причины которых до сих пор не выяснены, отпосится взаимодействие в «треугольнике» Са, Mg и Р, которое особенно четко было продемонстрировано на морских свинках О'Деллом [12] ( 1.1). При избытке Са увеличивается дефицит Mg; то же, но в меньшей степепп наблюдается при избытке Р. Вместе с тем избыток магния в рациопе, недостаточном но фосфору, приводит it усиленному выделению Са, чего не паблюдается при достаточном содержании фосфора в рационе.

Приведенные примеры показывают, что к интерпретации явлений антагонизма или синергизма минеральпых элементов, причины которых еще неизвестны (хотя отчасти укладываются в рамки перечисленных выше первых трех пунктов), необходим не только качественный, но и количественный подход. В качестве возможного аргумента приведем пример из области аминокислотного обмена [18]. Хорошо известеп аптагопизм лизина и аргинина в аминокислотном обмене. Однако нам удалось обнаружить положительные отпошения между этими аминокислотами в плазме крови при условии их нормального поступления в кровь. Точно так же и при изучении минерального обмена часто пытаются обнаружить антагонистов какого-либо элемента путем его избыточного введения. Одпако установленные взаимоотношения справедливы только для оценки поведения элементов при конкретной величине дачи, о чем, к сожалению, часто забывают при интерпретации результатов опытов.

 

Физико-химические свойства

 

В прошлом часто пытались искать причину аптагопизма элементов в их принадлежности к разным группам или подгруппам периодической системы. Благодаря развитию квантовой механики создались воа- можности для нового подхода к пониманию поведения миперальных элементов в биологических системах.

Для лучшего понимания результатов, полученных в опытах на животных и их интерпретации, мы кратко остановимся па некоторых фундаментальных открытиях современной физики.

Как известно, теоретической предпосылкой для построения атомной модели Бора послужило представлепие о том, что электроп в атоме водорода имеет лишь одпу определенную орбиту. Открытие Гейзепбергом в 1925 г. принципа неопределенности привело к пересмотру классической теории строения атома.

При точно известной величине импульса частицы исключительно большое значение имеет неопределенность ее локализации. Это справедливо и для импульса частицы, положение которой может быть точно определено во времепи.

Для тех разделов квантовой механики, с которыми мы .соприкасаемся в настоящей книге, энергия электропов благодаря возможности ее измерения обычно является известной величиной. Однако локализация электрона остается неизвестной.

Электроны с одинаковым квантовым числом находятся, как это обычна принято, на одном и том же электронном уровне (орбите). Эти орбиты обозначаются также К, L, М... (К для п=1, L для п — Т). Из отношения Zn = 2n2 (Z для водорода=1) можно рассчитать максимальное число электронов па квантовых орбитах. Квантовое число m показывает, каким образом вектор импульса ориентирован в определенном направлении. Главное и побочпое квантовые числа определяют вероятность локализации электрона; они же определяют и энергию электрона. В атоме водорода (Is) электрон находится на круговой орбите, р-функция пути отличается от s-функции пути направлением координат. В соответствии с направлением координат ( 1.3) их обозначают как Рх-, Ру- и Ру.-орбитали. Разумеется, невозможно графически изобразить значение функций трех переменных. Используемые обычно для изображения гантельные модели хотя и имеют преимущество наглядности, по даже приближенно не отражают поведение отдельных электронов. Путем панесепия штриховки па гантели сделана попытка показать плотность вероятности электронов. Поверхность гантели включает большую часть — электронной плотности. На моделях указаны индексы волповых функций для уточнепия зависимости от координат.

Важной характеристикой электрона является спин, описывающий магнитный момент электрона. Вектор, описывающий спин, может при фиксировании осей в атоме иметь лить два возможных направления.

Для наших целей обычно недостаточно знать только число электронов на подуровпе. Для понимания аптагонизма элементов важно знать заполнение отдельных орбиталей (см. пижс). Так, например, электронная конфигурация меди такова: Is2, 2s2, 2рб, 3s2, Зр6, 3d10, 4s1; у иона Си+ подуровень 4,s не заполнен, в то время как у Си2+-иона подуровень 3d занят восемью электронами и один электрон находится па подуровне 4р. Физико-химические свойства ионов хорошо объясняются при учете расположения электронов на подуровнях.

Ртуть отличается от цинка и кадмия и по образованию оснований, потенциалу ионизации, стандартному потенциалу, малой реакционной способности и устойчивости ее комплексных соединений. Hg образует весьма прочные металлорганические соединения. Однако этими своеобразными свойствами ртути можпо лишь частично объяснить влияние этого элемента па обмен веществ при нормальных и субнормальных дозах Си. Способ

связывания ртути в организме неизвестен. Роль лигандов могут играть присутствующие в организме сук- цинат и пирофосфат.

Образование связи между углеродными атомами обычно сопровождается изменениями электронной конфигурации атомов (например, СЩ). Это происходит при переходе атома углерода из двухвалептного s2p2-состояния в четырехвалентное спиновое состояние {2s2px2py2pz). Каждая из четырех орбпталей заполнена. Все четыре орбитали совмещают свойства s- и р-орбитален, и поэтому их обозначают как $р3-гибридные орбитали, а сам процесс их возникновения называют гибридизацией ( 1.9). Эта концепция сама по себе все же не может объяснить способы связи у некоторых молекул. Максимальное перекрьтвапие р-орбиталей с равной энергией становится невозможным, если р-орбнтали различно ориептиро- вапы. Так, в бензольном кольце атомы углеродного скелета связаны с Н-атомами нуте»! $/?2-гибридной связи, и при этом остается еще один свободный /^-электрон у каждого атома углерода. Шесть песнаренных рг~ орбиталей комбинируются, й возникают гт-орбитали, охватывающие бен- зольпое кольцо ( 1.10). Углеродное кольцо является плоскостью симметрии для секстета я-электронов. л:-распределепие электронов в молекуле встречается и у многих неорганических соединений. То же относится и к sp-гибриднзации. Возможно, изложенная здесь в самых общих чертах теория молекулярных орбиталей может иметь значение и для интерпретации физиологических процессов обмена веществ. Мы попытаемся проиллюстрировать это положение некоторыми примерами. Как известно, при окислительном фосфорилировании в дыхательной цени образуется АТФ.

Хромат-анион по строению своей молекулярной орбитали в основном походит на анион ванадата; он имеет двойное число л-с£-связей. Сравнение конфигурации анионов арсената и селепата позволяет сделать аналогичный вывод. Однако ни анионы хромата, пи анионы селепата не разобщают окислительпое фосфорилирование (см. выше). Вместе с тем при добавлении фосфата в среду митохондриями тормозится только включение AS7604 и V4804, но пе меченых селепата или хромата [20]. Пока еще неясно, насколько нрав Хилл, предполагая, что число и положение 0~- групп в молекулах определяют их антагонистическое действие на окислительпое фосфорилирование. В качестве обоснования своей гипотезы Хилл приводит соображения о том, что для метаболической активности ну ясны обе /^у-орбитали 0--групп, а не s-орбитали этих групп ( 1.12). С этой точки зрепия антагонистическое действие аниона ванадата на процесс фосфорилировапия объясняется влиянием ру-орбитали па связывание фосфата, в то время как у аниона арсепата такую роль выполняет биталь.

Эти примеры показывают, что атомная или молекулярная конфигурации хотя бы частичпо позволяют объяснить антагонистическое поведение элементов в обмене веществ. Непостоянство антагонистических взаимоотношений элементов in vivo объясняется, очевидно, различными формами связи, в которых они находятся. Так, например, 2 млн. атомов цинка, содержащихся в одном эритроците, входит в состав разнообразных соединений. Будущие исследования в этой новой области физиологии питания, основанные на достия{ениях волновой механики, вероятно, расширят сведения об обмене минеральных веществ.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Минеральные вещества, витамины, биостимуляторы в кормлении животных

 

Смотрите также:

 

Обмен белков. Белки занимают ведущее место среди...

Для нормального обмена белков, являющихся основой их синтеза, необходимо поступление с пищей в организм различных аминокислот.

 

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ Особенности возникновения...

В эту группу входят заболевания, связанные с нарушением обмена аминокислот (см. Белки). Известно более 30 наследственных болезней обмена аминокислот.

 

Народная медицина. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ

Аминокислоты и их производные — липиды ускоряют и восстанавливают обмен веществ, что существенно помогает при лечении таких...

 

Витамины растворимые в воде. Аскорбиновая кислота...

Пиридоксин входит в состав многочисленных ферментов, связанных с обменом аминокислот, участвует в образовании мочевины, никотиновой кислоты, серотонина...

 

Превращение энергии и общий обмен веществ....

Принимает участие в обмене белков и построении ферментов, регулирующих обмен аминокислот: участвует в обмене жиров, являясь липотропным фактором...