Ungleich verteilte Mengenelemente: Funktion und Transport von Alkalimetall- und Erdalkalimetall-Kationen

摘要: Alle bisher behandelten Metalle lassen sich unter die Rubrik „Spurenelemente“ einordnen, wenn als Kriterium ein Tagesbedarf von weniger 25 mg fur den erwachsenen Menschen herangezogen wird (vgl. Tab. 2.3). Die Ionen des Magnesiums und Calciums (zweiwertig) sowie Natriums Kaliums (einwertig) fallen eindeutig nicht in diese Kategorie, wie auch aus ihrem hohen Mengenanteil am menschlichen Organismus hervorgeht (Tab. 2.1). Diese Kationen sind durch ihre Haufigkeit der Erdkruste im Meerwasser nicht-katalytische Funktionen pradestiniert (Abb. 2.2); zusammen mit Anionen Chlorid werden sie oft „Elektrolyte“, „Mengenelemente“ oder „Makro-Mineralstoffe“ bezeichnet. Da vier Metallionen K+, Na+, Ca2+ Mg2+ katalytische Rolle hinter anderen, grose Mengen erfordernden zurucktritt, folgenden beiden wichtigsten solchen vorgestellt: a) Der Aufbau stutzenden abgrenzenden Strukturen erfordert eine grosere Menge an Material, wobei neben Silikaten insbesondere calciumhaltige Festkorper Bestandteile Innen- Ausenskeletten, Zahnen, (Eier-)Schalen, aber Erdalkalimetallion-stabilisierten Zellmembranen wichtige spielen (s. Kap. 15). Weniger offensichtlich Erdalkali- Alkalimetall-Kationen daran beteiligt, uber elektrostatische Wechselwirkungen osmotische Effekte Membran-, Enzym- Polynukleotid-Konformationen zu stabilisieren; darauf beruht beispielsweise Denaturierung vieler Biomolekule reinem, entionisiertem Wasser. b) Die generell schwache, nur aufwendige molekulare Konstruktion erreichbare Bindung Erdalkalimetall- Liganden kann dazu genutzt werden, freie, entlang einem eigens erzeugten Konzentrationsgefalle sehr rasch verlaufende Diffusion elektrisch geladenen Teilchen zum Informationstransfer verwenden. Wahrend direkte Ladungstrennung hohen, chemisch-synthetisch nutzbaren Spannungen fuhrt 4), entsteht niedriges, Signalerzeugung dienendes Membranpotential unterschiedliche Konzentrationen verschiedener Ionen. erforderliche Spezifitat ist vor allem aufgrund einfache atomare (kugelformige) kennzeichnenden Verhaltnisse Radius/Ladung Oberflache/Ladung moglich; 13.1 zeigt, unterscheiden gerade hierin genannten deutlich voneinander. Sie damit auf Grund Eigendissoziation Wassers ubiquitaren Protonen, deren Gradient Energietransfer spielt (chemiosmotischer Effekt; vgl. ATP-Synthese, 14.1). Offensichtlich begrenzte maximale Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion („Diffusionskontrolle“) viele Informationstransfer-erfordernde Vorgange erstrebenswert Abb. 13.1).