Биогенные элементы. Органогенные элементы и их роль в живой клетке. Металлы жизни.

Биогенные элементы - элементы необходимые для построения и жизнедеятельности клеток и организмов.

Al, O, N, S, P, С, Са, Mg, К, Na, Сl, I, Mn, Со, Те, Мо, V, Fe, Sb, Br, F, Li

Среди них наблюдают «10 металлов жизни»: Са, Mg, К, Na – I остов десятки сотни г, Fe, Со, Mn, Сu, Zn, Мо – II остов десятки доли г

Zn – поджелудочная железа, половые органы, гипофиз

I – щитовидная железа

F – эмаль зубов

Аs, Аl, V – волосы, ногти

Са, Нg, Мb – почки

Мn, Сr, Вr – гипофиз

Макроэлементы – галогены – составляющие белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов. Органогены: О, С, Н, Р, S, N

Р – твердые ткани зубов в виде гидроксиолатитов

В организме человека поддерживается баланс оптимальной концентрации биогенных элементов – гомеостаз. Нарушение этого баланса приводит к различным заболеваниям.

53. Классификация химических элементов в организме по Вернадскому. Роль макро – и микро- элементов в живом организме. Концентрирование химических элементов в органах, тканях и биожидкостях человека. Эндемические элементы.

В зависимости от среды содержания элементов в живых организмах Вернадский разделил их на 3 группы:

1. Макроэлементы: 10^-2% в организме, к ним относят О, С, Н, N, P, S – органогены, Са, Мg,Na, K, Li

2. Микроэлементы: 10^-3 – 10^-5% в пределах Zn, Cr, Su, Se, l, Cu, As, F, Br, Co, Fe, Mo

Входят в состав ферментов, гормонов, витаминов, биологически активных веществ в качестве комплексообразователя; участвуют в обмене веществ, процессах размножения, тканевом дыхании; участвуют в ОВР.

Влияют на процесс кроветворения, проницаемость сосудов и тканей.

3. Ультрамикроэлементы – не превысят 10^-5% Hg, Au, То, Ra, Аl, U, Ni, В, V, Ва

Макроэлементы – галогены – составляющие белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов. Органогены: О, С, Н, Р, S, N

Р – твердые ткани зубов в виде гидроксиолатитов.

Са – в костной и зубной ткани

NaCl – во внеклеточных областях

К, Мg – во внутриклеточных областях

Мg – твердые ткани зубов в виде Мg₃(PO₄)₂

К, Na – в виде фторидов, в состав костной ткани

В организме человека поддерживается баланс оптимальной концентрации биогенных элементов – гомеостаз. Нарушение этого баланса приводит к различным заболеваниям.

F – кариес

I – эндемические заболевания

Эндемические заболевания: с аномалиями содержания некоторых элементов в почве, водоемах, той или иной биологической зоны.

Общая характеристика s-элементов. Валентные электроны. Изменение активности s-элементов в группе. Степень окисления. Щелочные металлы, их химические свойства. Особенности свойств лития. Оксиды, пероксиды, надпероксиды щелочных металлов. Биологическая роль натрия и калия. Натрий-калиевый насос. Соединения щелочных металлов, применяемых в медицине.

Находятся в Iа и IIа групп главной подгруппы, а также Не.

Валентными являются s-электроны. ns¹ – I группа Н, Li, Na, Rb, Cs, Fe

ns² – II группа Be и щелочноземельные металлы: Mg, Са, Sr, Ва, Ra

Свойства щелочных металлов: сверху вниз

Радиус атомов в Iа подгруппе увеличивается

Энергия ионизации уменьшается

Сверху вниз растет активность. Исходя из строения атомы Iа группы проявляется степень окисления = +1, все металлы – восстановители, а их ионы в степени окисления +1 будут окислителями.

Li – проявляет стабильную степень окисления = +1 тем не менее из-за наличия 2р оболочки. Химия Li отличается от химии его соседей по группе

Li⁺¹ – лучший комплексообразователь

Все щелочные металлы энергично соединяются с кислородом, только Li образует оксид лития, а остальные металлы дают пероксиды и надпероксиды.

Химические свойства:

1. Взаимодействие с кислородом:

4Li + O₂ 2Li₂O

2Na + O₂ Na₂O₂

К + O₂ КO₂

Пероксиды и надпероксиды являются солями сильных оснований и слабых кислот => подвергаются гидролизу

Na₂O₂ +Н₂О 2NaOH + Н₂О₂

КО₂ + Н₂О 2КОН + Н₂О₂ + О₂

Пероксиды и надпероксиды сильные окислители используются для получения кислорода на космических кораблях и подводных лодках.

2. Взаимодействие с водой:

2Li + 2Н₂О 2LiОН + Н₂

3. Взаимодействие с кислотами

4. Взаимодействие с водородом

5. Взаимодействие с галогенами

Все соли щелочных металлов растворимы в воде, только литий образует плохорастворимые соли: Li₃PO₄, Li₂CO₃, LiF

Концентрация ионов натрия внутри клетки в 15раз меньше, чем во внеклеточной жидкости, а концентрация ионов калия в 35 раз больше внутри клетки, чем вне её.

Натрий-калиевый раствор обеспечивает перенос ионов, через плазматическую мембрану, против градиента концентрации за счет гидролиза 1 молекулы АТФ, 3 иона натрия выводят из клетки, а 2 иона калия поставляет внутрь клетки. Этот дисбаланс электрических зарядов служит при чиной возникновения разности потенциалов на плазматической мембране. Внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно по отношению к внешней поверхности мембраны.

Na⁺ - необходим для сокращения мышц

К⁺ - способствует расслаблению

Избыток Na⁺ - гипертония, отеки

Na⁺ - участвует в поддержании соматического давления(гомеостаза), обеспечивает кислотно-основное равновесие, регулирует водный обмен. Регулирует рН внутренней среды организма, участвует в передаче нервных импульсов через мембраны нервных клеток.

К⁺ - распространен в печени, почках, сердце, крови, море: участвует в функционировании сердца, проведении нервных импульсов, участвует в обменных реакциях.

Недостаток К – мышечная слабость, раздражительность, спазмы мышц

Избыток К – возбуждение ЦНС, маниакальное состояние причина остановки сердца

NaCl – используют дл промывания желудка, очистки гнойных ран, при отравлении Ag⁺

Li – в печени, почках, селезенке, легких, молоке, мышцах. Оказывает положительное влияние на больных с маниакальной депрессией, снижает эмоциональное напряжение (Li₂CO₃)

NaHCO₃ – при ацидозе, сахарном диабете, повышает кислотность желудочного сока, при воспалительных заболеваниях глаз, горла, за счет выделяющейся щелочи

КСl – уменьшает возбудимость сердечной мышцы

Na₂SO₄*10 Н₂О – глауберова соль – расслабляющее средство

S-элементов llа группы. Степени окисления. Тип гибридизации атомных орбиталей. Щелочноземельные элементы. Особенности свойств бериллия. Биологическая роль ионов магния и кальция. Антагонизм ионов магния и кальция. Соединения магния и кальция, применяемы в медицине.

Степень окисления +2 Ве, Mg, Са, Sr, Ва, Ra

sp-гибридизация

Ca, Sr, Ве – проявляют большие сходства между собой и называются щелочноземельными

Ве – «стоит особняком» из-за наличия гелиевого экрана

Амфотерность Ве:

ВеО + 2НСl ВеСl₂ + Н₂О

ВеО + 2NaOH + Н₂О Na₂[Ве(ОН)₄]

При сплавлении ВеО + 2КOH К₂ВеО₂ + Н₂О

Са⁺² – регулятор внутриклеточных процессов: сокращение мышц, регуляции сердечного ритма, передача нервного импульса, участвует в свертывании крови, влияет на кислотно-основный баланс, оказывает влияние на активность эндокринной системы. Противовоспалительное действие.

Избыток Са⁺² – опасность остановки сердца, увеличивается свертываемость крови

Mg⁺² – биологические антагонисты ионов Са⁺²: поддерживает осмотическое давление внутри клеток; образует комплекс с АТФ, белками; входит в состав ферментов; с их участием формируются рибосомы, активируется процесс синтеза белка; способствует понижению артериального давления крови; усиливает перестатику кишечника; усиливает секрецию желчи.

Са(С₆Н₁₁О₆)₂ – глюконат кальция – восполнение недостатка кальция

СаСl_2*6Н₂О – кровеостанавливающее, противовоспалительное действие, антидот при отравлениях солями магния

СаСО₃ – антоцидное средство, при повышении кислотности желудочного сока

МgO – «жженая магнезия» - антоцидное средство при повышенной кислотности желудочного сока

МgO с МgO₂ – «магний перекись» 85% и 15% антоцидное и бактериальное средство

MgSO₄*Н₂О – «горькая соль» - успокаивающее, снотворное, слабительное средство

Mg(ОН)₂*MgCO₃*H₂О – «белая магнезия» - антоцидное, легкое слабительное средство

Дата добавления: 2015-07-11