9709_048 (1109036)
Текст из файла
METALLOCOMPOUNDSIN LIVING NATURED. A. LEMENOVSKIThe main problems ofmetal derivatives and living cell interaction arediscussed. These problems include the environmental cycle of metals;metals as poisons andnonpoisons; transport ofmetals through the cellmembranes and molecular mechanism of metalaction on complicatedbiomolecules.© ãÂÏÂÌÓ‚ÒÍËÈ Ñ.Ä., 1997é·ÒÛʉ‡˛ÚÒflÌÂÍÓÚÓ˚ ÔÓ·ÎÂÏ˚ ‚Á‡ËÏÓ‰ÂÈÒÚ‚ËflÒÓ‰ËÌÂÌËÈÏÂÚ‡ÎÎÓ‚ Ë ÊË‚ÓÈ ÍÎÂÚÍË. ùÚË ÔÓ·ÎÂÏ˚ ‚Íβ˜‡˛Ú ÍÛ„Ó‚ÓÓÚ ÌÂÍÓÚÓ˚ı ÏÂÚ‡ÎÎÓ‚ ‚ ÓÍÛʇ˛˘ÂÈ Ò‰Â, ÏÂÚ‡ÎÎ˚ –fl‰˚ Ë ÌÂfl‰˚, Ú‡ÌÒÔÓÚÏÂÚ‡ÎÎÓ‚ ˜ÂÂÁ ÍÎÂÚÓ˜ÌÛ˛ ÏÂÏ·‡ÌÛ, ÏÓÎÂÍÛÎflÌ˚È ÏÂı‡ÌËÁÏ ‚ÎËflÌËfl ÏÂÚ‡ÎÎÓ‚ ̇ ÒÎÓÊÌ˚ ·ËÓÎӄ˘ÂÒÍË ÏÓÎÂÍÛÎ˚.48СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛОВВ ЖИВОЙ ПРИРОДЕÑ.
Ä. ãÖåÖçéÇëäàâåÓÒÍÓ‚ÒÍËÈ „ÓÒÛ‰‡ÒÚ‚ÂÌÌ˚È ÛÌË‚ÂÒËÚÂÚËÏ. å.Ç. ãÓÏÓÌÓÒÓ‚‡ÇÇÖÑÖçàÖСтатья посвящена некоторым общим вопросамвлияния соединений металлов и близких к ним посвойствам элементов на функционирование живыхорганизмов. Понятно, что, попав в живую клетку,соединение металла первоначально осуществляетнекоторую простейшую химическую реакцию, накоторую затем следует каскадный отклик все болеесложных биологических молекул и ансамблей молекул, и как конечный результат мы имеем влияниевведения металла на организм в целом. Рассмотримпростейшие химические процессы и по возможности укажем, как они сказываются на свойствах ифункционировании биологически важных молекул.
Надеемся, что далее читателю будет понятно,как эти простейшие реакции отражаются на функционировании организма в целом.Тема эта исключительно обширна потому, что:1) целый ряд металлов включен в различныепроцессы метаболизма (они обведены на рис. 1),иными словами, эти металлы являются жизненноважными для живых организмов. Так, например,железо и медь являются переносчиками кислородав организме, натрий и калий регулируют клеточноеосмотическое давление, магний, кальций и другиеактивизируют энзимы – биологические катализаторы;2) много абиологичных металлов в виде строгоконкретных соединений нашли применение в медицине и биологии, в частности в качестве лекарственных и диагностических средств.
Таким образом, дляних найдены не только безвредные, но даже и полезные формы существования в живых организмах;3) некоторые металлы, будучи крайне нежелательными для организмов, проникают туда из естественных природных источников, прежде всего сLiBeNa MgKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnRbSrYHfNb Mo TcRuRhPdAgCdCsBaLaZrTaOsIrPtAuHgWReРис. 1.
Биологически важные металлыëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹9, 1997водой и пищей, а также в результате промышленного загрязнения окружающей среды.ядовитость ртути, относится к ее металлическомуили двухвалентному состоянию.ëéÖÑàçÖçàü åÖíÄããéÇ äÄä üÑõ à çÖüÑõäêìÉéÇéêéí ÅàéãéÉàóÖëäà éèÄëçõïåÖíÄããéÇ Ç éäêìÜÄûôÖâ ëêÖÑÖПредставители всех перечисленных групп металлов в дозах, превышающих минимальные, отчетливо ядовиты для организма. Но если для металлов первой группы организм более или менеерезистентен, то есть имеет определенные молекулярные механизмы, компенсирующие перепады вколичествах попадающих в него металлов, то дляметаллов второй и третьей групп таких механизмовнет и уже очень небольшие избыточные дозы оказываются фатально неприемлемыми.Для каждого металла, который присутствует вокружающей среде, существует свой круг превращений.
Порой в него включены очень неудачныедля живого организма формы. Рассмотрим для примера круговорот ртути в окружающей среде (рис. 2).Во-первых, мы обнаруживаем опасные соединения ртути во всех трех средах обитания живых организмов. И во-вторых, выясняется, что сами живыеорганизмы способствуют эффективному транспорту этого ядовитого элемента из одной среды в другую. Но есть еще более неожиданные вещи. Так,анализ круговорота показал, что в нем значительноеместо занимает метилртуть, то есть простейшее органическое соединение ртути. Возникают два вопроса: насколько опасна метилртуть и откуда онаберется? Выяснилось, что ее опасность чудовищна.Me2Hg способна попадать в организм не только через пищевой тракт, но и через дыхательные пути ипросто кожу, проникая через стенки клеток. Опасность ее усугубляется еще и тем, что время жизниэтого соединения в живой клетке в виде Me2Hg илиMeHg+ составляет около 70 дней против 4–5 днейдля иона Hg2+.
Так что это простейшее ртутноорганическое соединение, попав в живой организм,оказывает значительно более длительное вредноевоздействие.Интересно проследить, в результате каких химических реакций это вещество возникает и включается в круговорот ртути. Прежде всего метилртутьИтак, в целом в отношении почти всех металловможно утверждать, что они опасны и часто ядовиты. Однако очень быстро выясняется, что активность металлов как ядов в сильнейшей степени зависит от формы, в которой он попадает в живойорганизм, то есть от физических и химическихсвойств металлического соединения и как следствие от химических реакций, в которые оно вступаетв организме. Так, известный всем химический элемент мышьяк (As) ядовит в трехвалентном состоянии и практически неядовит в соединениях, в которых он присутствует в пятивалентном состоянии.
Асоединение мышьяка (CH3)3As+CH2COO− вообщенеядовито и содержится в тканях некоторых морских ракообразных и рыб, откуда оно поступает и ворганизм людей.Дневная потребность в цинке (Zn) составляет10–15 мг. Большие дозы отрицательно сказываютсяна организме, но оказывается, что ион Zn2+ хорошокомплексуется фосфатными группами, отщепляемыми от нуклеиновых кислот и липидов. В результате ион Zn2+ переходит в форму плохо растворимых и малоядовитых органических фосфатов илегко выводится из организма:OOZnOPOCH2 OPOРыбы и ракообразныеOВодаO CH2 CH2 OOMe2HgсветHg0ВоздухO CH2PO CH2 CH2 OсветCH4 + C2H6Hg0бактерииMeHg+Hg2+бактерииMeHg+ диспропор.Me2HgPOZnOOБарий – нежелательный металл для живой клетки, но при рентгеновских исследованиях желудочно-кишечного тракта больной выпивает до 200 млсуспензии сульфата бария, не боясь отравиться.Сульфат бария практически нерастворим в воде ивыводится из организма без какого-либо реагирования. Ртуть, известная своей ядовитостью, не оказывает отрицательного действия на организм в видеодновалентных соединений.
Например, Hg2Сl2 –каломель почти неядовита, а все, что известно проãÖåÖçéÇëäàâ Ñ.Ä. ëéÖÑàçÖçàü åÖíÄããéÇ Ç ÜàÇéâ èêàêéÑÖHg22+Hg2+Hg0Почва и донные отложенияHgSHgS22–Кристаллические породыРис. 2. Круговорот ртути в окружающей среде 11Ни одно из приведенных на схеме превращений не является, естественно, полным уравнением реакции.49образуется из природных соединений, присутствующих в живых организмах. Так, кофермент метилкобаламин метилирует ртуть, давая MeHg+ (рис. 3).Me[Co] + Hg2+MeHg+ + [Co]+CONH2CH2CONH2MeCH2 MeH CH2CH2HH2CMeCHCONH22NNH2NOC MeMeCoHHNNMeH2CMeH2NOC HHCH2 Me Me CH2CH2CH2CONHMeHCH2OCPOHHOH2CONCONH2HMeHNO OHMeHH HO HРис. 3.
Метилкобаламин Ме[Со] (CoC63H91N13O14P)Однако если бы это был единственный путь, токоличество мигрирующей ртути было бы очень мало, так как крайне ограниченно общее количествокобаламина, содержащегося во всех живых организмах. Реальные потоки мигрирующей ртути значительно больше. Во-первых, есть и другие биохимические процессы, обеспечивающие миграциюртути, а во-вторых, в процессы миграции в огромноймере вмешивается производственная деятельностьчеловека. Так, органические соединения ртути, и втом числе метилртуть, производятся промышленностью и имеют вполне конкретные применения.СоединениеMeHgX, EtHgXRHgX (X = Ac, Py+)ИспользованиеФунгицидыКатализаторы в производстве полиуретана, поливинилацетатаФунгициды, бактериоцидыФунгицидыАнтисептикPhHgXMeOCH2CH2HgXТиомерцал (производноеEtHg+)Мерцалил (метоксиалкиль- Диуретикное производное ртути)X – органический или неорганический анион.50Комментируя эти данные, следует подчеркнуть,что другие органические соединения ртути ничутьне менее опасны, чем метилртуть.
Интенсификацияэтих производств приводит к тому, что количествоорганических производных ртути в природе резкоувеличивается.Еще одним мощнейшим источником органических производных ртути являются производствадругих металлоорганических соединений, из которых в результате реакций переалкилирования получается метилртуть, например:Me4Sn + Hg2+MeHg+ + Me3Sn+Me4Si + Hg2+MeHg+ + Me3Si+Тетраметильные и другие органические производные олова и кремния широко производятся промышленностью и имеют свои области применения.Кремнийорганические соединения используютсякак каучуки, смазочные материалы, материалы вспециальных областях техники и медицины, а оловоорганические соединения – как химическиесредства защиты растений (фунгициды, гербициды,инсектициды), а также как красители с антиобрастающим действием.Упомянув здесь реакции переметаллированиякак дополнительный источник возникновения новых ядовитых органических соединений ртути, оставим в стороне вопрос о том, являются ли безвредными или ядовитыми сами органические соединениякремния и олова.
Сделано это преднамеренно в связи с недостатком места. Однако ответ на этот вопроснам глубоко небезразличен, так как органическиесоединения кремния и особенно олова ядовиты внеменьшей степени, чем соединения ртути.íêÄçëèéêí åÖíÄããéÇ Ç ÜàÇìû äãÖíäìДля того чтобы металл был вовлечен в химические превращения в клетке и оказал вредное илиполезное действие, он должен попасть в клетку.Рассмотрим несколько самых простых способовпроникновения катионов металлов в клетку на примере катионов натрия Na+ и калия K+, наиболееслабо связанных с транспортирующими их химическими молекулами.
Таковы, например, молекулымонензима, транспортирующие Na+, А23187 длятранспорта катионов кальция Ca2+ (из таких молекул построены, в частности, ионофорные каналы вклеточных мембранах), а также молекулы многихполисахаридов с их эфирными и спиртовыми группами (рис.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
