Н.А. Добрынина - Бионеорганическая химия (1109648), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Действие H2S заключается в том, что он ингибирует ферментцитохромоксидазу, ответственный за перенос электронов в дыхательной цепи. Сернистый газ SO2 взаимодействует с влагой слизистой оболочки глотки и гортани, раздражает их и может вызвать отёк тканей. Особый вред приносят «кислотные дожди», выпадающие при интенсивных выбросах SO2 промышленных предприятий.Кроме органогенов и другие неметаллы относятся к жизненно важным элементам.4.7 ГалогеныИз галогенов важнейшим биоэлементом является хлор, содержание которого ворганизме составляет 0,1% по массе.
Хлор находится преимущественно во внеклеточной жидкости. Суточная потребность в хлоре равна 4 – 6 г. В виде NaCl хлор создаетфизиологическую среду организма, причем для человека это 0,9% (0,154 молярный)раствор NaCl В табл.4 приведено сравнение содержания в организме наиболее важныхкатионов и анионов и видно, что хлорид-ионы находятся в преобладающем количестве.Роль хлорид-ионов разноообразна: они принимают участие в формировании буфернойсистемы крови, регулируют осмотическое давление в водно-солевом обмене, способствуют отложению гликогена в печени, поддерживают высокую кислотность в желудке(рН от 0,9 до 1,1, табл.3) благодаря приведенной ранее ферментативной реакции Cl- (изфизиологической среды) + СО2 (продукт дыхательного цикла) + Н2О ⇒ (Н+ + Cl-, желудок) + НСО3- (кровь). Соляная кислота обеспечивает расщепление пептидов R-CONH-R1 под действием пепсина на карбоновую кислоту RCOOH и амин NH2R1.
Ион Clвходит также в состав других ферментных систем, например, активирует фермент амилазу, секретируемую слюнными железами. В отличие от других галогенов для бромаэндогенные соединения нехарактерны. Иодид-ионы содержатся в организме в количестве около 0,014 г, причем 0,012 г содержит щитовидная железа, в основном, в видепроизводного тирозина - трииодтирозина (HO)(I)-C6H3-O-C6H3(I2)–CH2CH(NH3+)COO.Недостаток иода вызывает заболевание гипотиреоз, при котором разрастается эндеми-12ческий зоб. Таким способом щитовидная железа за счет увеличения своего размера пытается повысить количество вырабатываемого гормона. Избыток иода ведет к слишкомактивному функционированию щитовидной железы (гипертиреоз), что выражается вусилении процессов метаболизма, похудании, возбудимости, тахикардии..Ионы F- присутствуют в организме в костной и зубной тканях в виде фторапатита.
В больших количествах фторид-ион замещает иодид-ионы в тирозине и угнетаетдеятельность щитовидной железы, а также блокирует активные центры многих ферментов.4.8. Другие неметаллыНекоторые неметаллы (B, As, Se, Si и др.) находятся в организме часто в следовых количествах, тем не менее их роль заметна и существенна.Селен относительно недавно стали считать жизненно важным элементом.
НедостатокSe проявляется в прекращении роста, некрозе печени, атрофии поджелудочной железы.Мышьяк As относится к микроэлементам; в организме человека содержание Asколеблется в пределах от 0,008 до 0,02 мг на 100 г ткани. Известна высокая токсичностьнекоторых соединений мышьяка, но и его положительная роль несомненна.Кремний относится к микроэлементам.
Растениями-концентратами кремния являются злаковые, хвощи, пальмы и др. У животных кремний находится в незначительных количествах в соединительной ткани, почках, поджелудочной железе. Установлено, что при заболевании туберкулезом и раком выделение кремния почками уменьшается. Попадание соединений кремния в организм вызывает лейкоцитоз, а вдыхание пыли с SiO2 служит причиной профзаболевания силикоза (склероза ткани легких).4.9. Лекарственные препараты на основе неметаллов.В медицине используются как простые, давно известные соединения неметаллов, так и современные лекарственные препараты, центральным элементом координационного узла которых является атом какого-либо неметалла.Кислород О2 применяется в медицине в виде лечебных ингаляционных смесей,состав которых зависит от целей лечения.
Так, для насыщения тканей кислородом применяются смеси О2 с воздухом, содержащие 40 – 60% О2. При отравлении СО или кислотными газами применяются смеси О2 с СО2, содержащие до 5% СО2 («карбоген»).Для лечения ожогов, инсультов, трофических диабетических язв применяется гипербарическая оксигенация в барокамерах с повышенным парциальным давлением кислорода. С помощью кислородных клизм уничтожают кишечных анаэробных паразитов.Обеззараживающее действие озона связано с образованием СОР, разрушающихоболочки клеток простейших микроорганизмов.
Действие озона очень эффективно придезинфекции воды, хотя этот способ существенно дороже обычного хлорирования.Озон применяется как окислитель для топлива, а также для обесцвечивания некоторыхпищевых продуктов: муки, масла. Лекарствами против отравления озоном и указанными радикалами служат эффективные антиоксиданты, например, витамины С и Е. Важным соединением кислорода является пероксид водорода Н2О2, 3%-ный раствор которого применяется в медицине как кровеостанавливающее средство. Действие Н2О2 связано с выделением О2 при взаимодействии с кровью и с закупоркой капиллярных сосудов пеной с О2.
Сильное кровотечение остановить с помощью Н2О2 нельзя.Сера входит в состав многих лекарственных средств. Так, взвеси So в воде применяют при отравлении цианидами (ионами CN-), потому что сера переводит крайнетоксичные цианиды в роданиды SCN-. Взвеси серы в эфире служат для лечения некоторых кожных заболеваний.
Тиосульфат натрия Na2S2O3 - важнейшее противоядие по отношению к попавшим в организм тяжелым металлам: Hg, Pb, Bi, Tl. Тиосульфат при-13меняется при ожогах жидким бромом. Сульфаты металлов имеют широкое применение. Na2SO4·10H2O - глауберова соль используется как слабительное и желчегонноесредство; сульфат магния – MgSO4 - «магнезия» – как гипотензивное средство (понижающее давление); жженый гипс CaSO4 применяют для фиксации костей при переломах; BaSO4 служит рентгеноконтрастным веществом при исследованиях желудка и кишечника; CuSO4·5H2O и ZnSO4· 7H2O применяют как антисептики.Повышение концентрации СО2 в крови оказывает возбуждающее действие надыхательный центр, т.е. каждый выдох рефлекторно «требует» очередного вдоха. Поэтому смеси СО2 с воздухом (до 10% СО2) , а еще лучше – с О2 (карбоген: 95% О2 и 5%СО2) применяются для интенсификации дыхания при отравлении СО, летучими наркотиками и др.Из простых неорганических соединений хлора в медицине широко применяетсяводный 0,9%-ный раствор NaCl как основа для приготовления лекарств.
Для дезинфекции применяется хлорная известь CaOCl2 , которая под действием СО2 , воды и светавыделяет активный О, разрушающий оболочки клеток простейших микроорганизмов.Сильным средством против аэробных бактерий признан декоксид (ClO2)2O=O(ClO2)2.Применяемый в качестве лекарственного препарата бромид натрия за счет замещения I- в щитовидной железе на Br- усиливает деятельность коры надпочечников.Особенно чувствительна к действию Br- центральная нервная система, реагирующая надействие бромид-иона выравниванием процессов возбуждения и торможения, что проявляется в успокаивающем действии NaBr. При избытке Br- в организме рекомендуется«солёная диета» с высоким содержанием NaCl для вытеснения ионов Br-.Молекулярный иод J2 является слабым антисептиком и используется в виде спиртового раствора, в котором иод растворим лучше, чем в водеИз неорганических соединений азота небольшие дозы аммиака применяютсядля возбуждения дыхательного центра («нюхательные соли») при потере сознания.Нитраты щелочных металлов нашли применение в качестве стимуляторов роста плодову растений, а также в качестве консервантов белковой пищи.
Закись азота N2O применяется для легкого кратковременного наркоза. Из элементов подгруппы азота интересно применение препаратов As, несмотря на его токсичность. Малые количества препаратов As благотворно влияют на процесс кроветворения, способствует уплотнению костной ткани, накоплению белковых веществ и жиров, возрастанию веса. As2O3 применяется для некротизации нервной ткани, например, нерва зуба. Органические препараты As (сальварсан, новарсенал и др.), являющиеся координационными соединениями,применяют для лечения сифилиса, малярии, возвратного тифа и др.В медицине используются как простые, давно известные соединения неметаллов, так и современные лекарственные препараты, центральным элементом координационного узла которых является атом какого-либо неметалла (рис.1).а - Толбоксанб – AS-10114в - Фоскавирг - Астибанд -Меларсопроле - ЭбселенРис.1.
Лекарственные препараты на основе координационных соединенийнеметалловЭлементы-неметаллы входят в состав многочисленных инсектицидов, гербицидов и фунгицидов. Кроме борной кислоты, которая является признанным легким антисептиком, известен бор-содержащий препарат толбоксан (рис.1, а), проявляющий свойства наркотического легкого транквилизатора. Органические производные кремния,выступающего как аналог углерода , нашли применение для снижения уровня холестерина. Препараты на основе органических фосфоновых кислот, например фоскавир(рис.1, в), известны как восстанавливающие структуру костей при метастазах. Препаратастибан (рис.1, г), содержащий сурьму, используется для борьбы с проказой, тропической лихорадкой, сонной болезнью. Препарат меларсопрол (рис.1, д), содержащиймышьяк, используется против острых кишечных инфекций. Некоторые комплексы, содержащие селен, действуют как канцеростатики.
Известно, что селен участвует в деятельности некоторых ферментов, например глутатионпероксидазы, которая катализирует восстановление нежелательных в организме органических перекисей в глутатион.Препарат эбселен (рис.1, е) усиливает действие этого фермента. Из теллур-содержащихлекарственных препаратов известен AS-101 (рис.1, б) как эффективное средство противСПИДа, причем с очень низкой собственной токсичностью. Интересно, что аналогичное соединение селена не обладает подобными свойствами.5. Биологическая роль металлов. Биокоординационная химия5.1. Биометаллы.Бионеорганическая химия по сути своей является биокоординационной химией,так как ионы металлов находятся в организмах в виде комплексных (координационных)соединений.К биогенным металлам относят следующие 10: s-элементы Na, K, Mg, Ca; 3dэлементы Mn, Fe, Co, Cu, Zn и лишь один 4d-элемент - Mo.Установлено, что многие другие металлы, кроме 10 упомянутых, также проявляют биогенные свойства, но их роль пока до конца не выяснена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
