Читать онлайн «Неорганическая химия». Страница 13

Однако необходимо помнить, что для организма вре–ден не только недостаток, но и избыток биогенных эле–ментов, так как при этом нарушается химический го-меостаз.

Минеральные компоненты, которые в ничтожно ма–лых количествах являются жизненно необходимыми, при более высоких концентрациях становятся токсич–ными.

Ряд элементов (серебро, ртуть, свинец, кадмий и др.) считаются токсичными, так как попадание их в орга–низм даже в микроколичествах приводит к тяжелым па–тологическим явлениям.

Широко используются различные элементы и их сое–динения в качестве лекарственных средств.

Таким образом, изучение биологической роли хими–ческих элементов, выяснение взаимосвязи обмена этих элементов и других биологически активных веществ (ферментов, гормонов, витаминов) способствует соз–данию новых лекарственных препаратов и разработке оптимальных режимов их дозирования как с лечеб–ной, так и с профилактической целью.

Вода – одно из самых важных и распростра–ненных на Земле соединений водорода. Водное про–странство занимает почти 75% поверхности земного шара. В организме взрослого человека в среднем со–держится 65—67% воды, у плода (4-месячных) – 94%, у новорожденных – 74%.

Все химические реакции в организме протекают толь–ко в водной среде. Жизнь без воды невозможна.

Дистиллированная вода – фармакопейный препарат.

В медицинской практике находит применение еще одно соединение водорода – пероксид водорода Н2 02 . Это соединение является важным побочным продуктом метаболизма.

Пероксид водорода – бесцветная, прозрачная жид–кость. При попадании на кожу и слизистые вызывает жжение. Молекула Н2О2 полярна. Наличие неподелен-ных пар электронов у атомов кислорода делает возмож–ным образование донорно-акцепторных связей перокси-да водорода с лигандами – акцепторами электронов.

Степень окисления кислорода в Н2О2 равна 1 , т. е. имеет промежуточное значение между степенью оки–сления кислорода в воде (-2) и в элементном кислороде O2 . Из этого следует, что пероксид водорода может про–являть как свойства окислителя, так и свойства восста–новителя (окислительно-восстановительная двойствен–ность). Однако, судя по стандартным окислительно-восстановительным потенциалам полуреакций, для пероксида водорода более характерны окислительные свойства.

Чистый пероксид водорода термодинамически неста–билен и при стоянии разлагается со взрывом на воду и кислород с выделением большого количества теплоты.

Водные растворы пероксида водорода более устойчивы, в прохладном месте они могут сохра–няться длительное время. В продажу пероксид водо–рода обычно поступает в виде 30%-ного водного раст–вора – пергидроля.

Сопроцесс разложения пероксида водорода значи–тельно ускоряется в присутствии солей тяжелых ме–таллов. Катализируемое ионом металла разложение пероксида водорода может приводить к образованию радикалов, наиболее важными из которых являются гидроксидный НО и гидропероксидный.

Токсичность связана с тем, что Н2О2 и О2 взаимо–действуют с липидным слоем клеточных мембран и по–вреждают их.

В медицинской практике пероксид водорода приме–няют в основном как наружное бактерицидное средст–во. Действие Н2О2 основано на окислительной способ–ности пероксид водорода и безвредности продукта его восстановления – воды.

При обработке ран выделяющийся кислород играет двойную роль:

1) оказывает противомикробное, дезодорирующее и депигментирующее действие, убивая микробные тела;

2) образует пену, способствуя переходу частиц ткане–вого распада во взвешенное состояние и очище–нию ран.

В качестве фармакопейного препарата используется 3%-ный водный раствор пероксид водорода, 6%-ный раствор пероксида водорода применяется для обес–цвечивания волос. В виде 30%-ного раствора перок-сид водорода применяется при лечении бородавчатой формы красного плоского лишая и для удаления юно–шеских бородавок.

По содержанию в организме человека натрий (0,08%) и калий (0,23%) относятся к макроэлементам, а остальные щелочные металлы – литий (10-4%), рубидий (10-5%), цезий (10-4%) – к микроэлементам.

Литий

Содержание лития в организме человека около 70 мг (10 ммоль) – 10-4%. Соединения лития у высших жи–вотных концентрируются в печени, почках, селезенке, легких, крови, молоке. Максимальное количество ли–тия найдено в мышцах человека. Биологическая роль лития как микроэлемента пока до конца не выяснена.

Доказано, что на уровне клеточных мембран ионы Li (при достаточной концентрации) конкурируют с иона–ми натрия при проникновении в клетки. Очевидно, за–мещение ионов Na в клетках ионами Li связано с боль–шей ковалентностью соединений лития, вследствие чего они лучше растворяются в фосфолипидах.

Установлено, что некоторые соединения лития оказы–вают положительное влияние на больных маниакальной депрессией. Всасываясь из желудочно-кишечного трак–та, ионы Li накапливаются в крови. Когда концентрация ионов Li достигает 0,6 ммоль/л и выше, происходит сни–жение эмоциональной напряженности и ослабление ма–ниакального возбуждения. Вместе с тем содержание ионов Li в плазме крови нужно строго контролировать. В тех случаях, когда концентрация ионов Li превышает 1,6 ммоль/л, возможны отрицательные явления.

Рубидий и цезий

По содержанию в организме человека рубидий (10-5%) и цезий (10-4%) относятся к микроэлементам. Они пос–тоянно содержатся в организме, но биологиче-с-кая роль их еще не выяснена. Являясь полным аналогом калия, рубидий также накапливается во внут–риклеточной жидкости и может в различных процессах замещать эквивалентное количество калия.

Радиоактивные изотопы 13rCs и 87Rb используются в радиотерапии злокачественных опухолей, а также при изучении метаболизма калия. Благодаря быстрому рас–паду их можно даже вводить в организм, не опасаясь длительного вредного воздействия.

Франций

Это радиоактивный химический элемент, получен–ный искусственным путем. Имеются данные, что фран–ций способен избирательно накапливаться в опухолях на самых ранних стадиях их развития. Эти наблюдения могут оказаться полезными при диагностике онколо–гических заболеваний.

Таким образом, из элементов IA-группы физиологи–чески активны Li, Rb, Cs, a Na и К – жизненно необходи–мы. Близость физико-химических свойств Li и Na, обус–ловленная сходством электронного строения их атомов, проявляется и в биологическом действии катионов (накоп–ление во внеклеточной жидкости, взаимозамещаемость). Аналогичный характер биологического действия катионов элементов больших периодов – К+, Rb+, Cs+ (накопление во внутриклеточной жидкости, взаимозамещаемость) также обусловлен сходством их электронного строения и физико-химических свойств. На этом основано применение пре–паратов натрия и калия при отравлении солями лития и рубидия.

Содержание натрия в организме человека массой 70 кг составляет около 60 г (2610 ммоль) – 0,08%. Из этого количества 44% натрия находится во внеклеточной жид–кости и 9% – во внутриклеточной. Остальное количест–во натрия находится в костной ткани, являющейся местом депонирования иона Na в организме. Около 40% натрия, содержащегося в костной ткани, участвует в обменных процессах, и благодаря этому скелет яв–ляется либо донором, либо акцептором ионов Na, что способствует поддержанию постоянства концентрации ионов Na во внеклеточной жидкости.

Натрий является основным внеклеточным ионом. В ор–ганизме человека натрий находится в виде его раство–римых солей, главным образом – хлорида, фосфата и карбоната водорода. Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жид–кости, глазной жидкости, пищеварительных соках, жел–чи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге.

Ионы Na играют важную роль в обеспечении постоян–ства внутренней среды человеческого организма, участ–вуют в поддержании постоянного осмотического дав–ления биожидкости (осмотического гомеостаза). Ионы Na участвуют в регуляции водного обмена и влияют на работу ферментов. Вместе с ионами K, Mg, Ca, Cl ион Na участвует в передаче нервных импульсов и поддер–живает нормальную возбудимость мышечных клеток. При изменении содержания натрия в организме происхо–дят нарушения функций нервной, сердечно—сосудис–той и других систем, гладких и скелетных мышц. Хлорид натрия NaCl служит основным источником соляной кислоты для желудочного сока.

В организм человека натрий поступает в основном в виде поваренной соли. Истинная ежедневная потребность организма в натрии составляет 1 г, хотя среднее потребление этого элемента достигает 4—7 г. Непрерывное избыточное потребление NaCl способствует появлению гипертонии.