Читать онлайн «Неорганическая химия». Страница 17

Хроническая интоксикация кадмием и ртутью может нарушить минерализацию костей. Токсичные элементы могут замещать кальций. Это приводит к образованию апатита несовершенной структуры вследствие искаже–ния параметров кристаллического компонента кост–ной ткани. В результате снижается прочность костей.

Соединения Zn, Cd, Hg могут вызывать нарушение белкового обмена, что проявляется в выделении бел–ков плазмы через почки (в протеинурии).

Токсичное действие соединений группы IIB на орга–низм вызывается еще и тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH-группами белков, ферментов и аминокислот.

При взаимодействии ионов металлов с SH-группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, не–растворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению ак–тивности ферментов и свертыванию белков. Ионы двух–валентных металлов блокируют одновременно две SH-группы. В реакциях подобного типа ионы металлов выступают акцептором, а сера – донором электронов.

Наиболее выражено химическое сродство SH-груп-пам у ртути. Очевидно, это связано с тем, что комплек-сообразующие свойства ртути выше и она образует бо–лее прочные связи с серой.

SH-группы входят в состав более 100 ферментов, ак–тивность которых может быть подавлена из-за блоки–рования этих групп. Поэтому очевидно, насколько важ–но знать механизм блокирования и методы лечения при отравлении организма металлами.

Известно, что токсические свойства элементов за–висят от той химической формы, в какой они попадают в организм. Наиболее токсичны те формы, которые раст–воряются в липидах и легко проникают через мембрану в клетку.

В литературе описан случай массового отравления ртутью в Японии. Неорганические соединения ртути под действием ферментов микроорганизмов превраща–лись в метилртуть. Метилртуть накапливалась в рыбе, а затем с пищей попадала в организм человека.

Постепенно концентрируясь, метилртуть вызы–вает необратимые разрушения в организме и смерть.

Использование соединений цинка и ртути в медици–не основано на их вяжущем, прижигающем и антисеп–тическом действии. В качестве глазных капель приме–няют 0,25%-ный водный раствор сульфата цинка ZnSО4. В стоматологии хлорид цинка используют для прижи–гания папиллом, для лечения воспаленных слизистых оболочек. Применяется также оксид цинка ZnO.

Хлорид ртути (II) (сулема) очень ядовит, и его водные растворы при больших разбавлениях (1 : 1000) приме–няются для дезинфекции. Для лечения кожных и вене–рических заболеваний применяют мази, содержащие оксид ртути (II) HgO и сульфид ртути (II) HgS. Хлорид ртути (I) (каломель) плохо растворяется в воде и поэто–му мало ядовит. Эту соль применяют в ветеринарии как слабительное средство.

Ртуть при обычных условиях – жидкий металл, кото–рый способен растворять другие металлы. При этом образуются твердые сплавы – амальгамы. В стомато–логии для пломбирования зубов издавна применяли амальгамы серебра и кадмия. Они химически инерт–ны, легко размягчаются при нагревании и поэтому лег–ко формуются.

Источники ультрафиолетового света – ртутно-квар-цевые лампы медицинского назначения – содержат га–зообразную ртуть (пары). При облучении светом этих ламп больничных помещений уничтожаются микроорга–низмы, содержащиеся в воздухе. С помощью ультрафио–летовых лучей лечат различные кожные заболевания.

Таким образом, по характеру функционирования и воз–действия на организм металлы IIB-группы можно разде–лить на жизненно необходимый элемент Zn и токсичные примесные элементы Cd и Hg.

Бор относится к примесным микроэлементам, его мас–совая доля в организме человека составляет 10-5 %. Бор концентрируется главным образом в легких (0,34 мг), щитовидной железе (0,30 мг), селезенке (0,26 мг), пече–ни, мозге (0,22 мг), почках, сердечной мышце (0,21 мг). Биологическое действие бора еще недостаточно изуче–но. Известно, что бор входит в состав зубов и костей, очевидно, в виде труднорастворимых солей борной кис–лоты с катионами металлов.

Избыток бора вреден для организма человека. Имеют–ся данные, что избыток бора угнетает амилазы, проте-иназы, уменьшает активность адреналина.

По содержанию в организме человека (10-5 %) алю–миний относится к примесным микроэлементам. Алю–миний концентрируется главным образом в сыворотке крови, легких, печени, костях, почках, ногтях, волосах, входит в структуру нервных оболочек мозга человека.

Суточное потребление алюминия человеком состав–ляет 47 мг. Алюминий влияет на развитие эпителиаль–ной и соединительной тканей, на регенерацию костных тканей, влияет на обмен фосфора.

Алюминий оказывает воздействие на ферментатив–ные процессы.

Избыток алюминия в организме тормозит синтез ге–моглобина, так как благодаря довольно высокой комп-лексообразующей способности алюминий блокирует активные центры ферментов, участвующих в кроветво–рении. Имеются данные, что алюминий может катали–зировать реакцию трансаминирования.

Галлий – примесный микроэлемент (содержание в ор–ганизме человека 10−6—10−5%). Биологическая роль гал–лия в живых организмах почти не выяснена.

Таллий относится к весьма токсичным элемен–там. Ион Т1 склонен подобно Ag+ образовывать прочные соединения с серосодержащими лигандами.

Вследствие этого он очень токсичен, так как подав–ляет активность ферментов, содержащих тиогруппы – SH. Даже весьма незначительные количества соедине–ний Т1 + при попадании в организм вызывают выпадение волос.

Вследствие близости радиусов К+ и Т1+ они обла–дают сходными свойствами и способны замещать друг друга в ферментах. Ионы Т1 и К являются синергистами. Этим объясняется тот факт, что ферменты пиру-ваткиназа и диолдегидратаза активируются не только ионами К, но и ионами Т1 (ион Т1 замещает ион К в ка–талитическом центре ферментов). Синергизм тал–лия и калия проявляется и в том, что подобно ионам К ионы Т1 накапливаются в эритроцитах.

В качестве противоядия при отравлении ионами Т1 используют серосодержащий лиганд – аминокислоту цистин.

В заключение необходимо отметить, что биологи–ческая роль р-элементов IIIA-группы изучена недоста–точно. В настоящее время известно, что бор и галлий взаимодействуют в растениях с ингибиторами их раз–вития полифенолами, уменьшая токсичность послед–них. Установлена также несомненная роль алюминия в построении эпителиальной и соединительной тканей и, кроме того, его участие в ферментативных процес–сах как в качестве активатора, так и в качестве ингиби–тора. Свойством ингибировать многие серосодержа–щие ферменты обладает ион Т1.

Биологическая активность р-элементов IIIA-группы связана главным образом с их способностью к обра–зованию комплексных соединений с кислородсодер–жащими лигандами и нерастворимых фосфатов.

По содержанию в организме человека (21,15%) угле–род относится к макроэлементам. Он входит в состав всех тканей и клеток в форме белков, жиров, углево–дов, витаминов, гормонов. С биологической точки зре–ния углерод является органогеном номер 1.

По содержанию в организме человека (103 %־) крем–ний относится к примесным микроэлементам. Больше всего кремния в печени, надпочечниках, волосах, хруста–лике. Так как природный диоксид кремния плохо раст–ворим в воде, то в организм человека он попадает не столько через пищеварительный тракт, сколько воз–душным путем через легкие в виде пылеобразного SiО2. С нарушением обмена кремния связывают возни–кновение гипертонии, ревматизма, язвы, малокровия.

В медицинской практике применяют карбид кремния (IV) SiC – карборунд для шлифовки пломб и пластмас–совых протезов. Диоксид кремния SiО2 входит в состав силикатных цементов.

Необходимо отметить, что пыль, состоящая из частиц угля, диоксида кремния и алюминия при систематиче–ском воздействии на легкие вызывает заболевание – пневмокониозы. При действии угольной пыли – это антракоз, профессиональное заболевание шахтеров. При вдыхании пыли, содержащей S1O2 , возникает си–ликоз, при действии алюминиевой пыли – алюминоз.

По содержанию в организме человека (10−6—10−5%) германий относится к микроэлементам. Биологиче–ская роль окончательно не выяснена. Соединения гер–мания усиливают процессы кроветворения в костном мозге. Известно также, что соединения германия мало–токсичны.

По содержанию в организме человека (10-4 %) олово относится к микроэлементам.

Олово попадает в организм человека с кислыми про–дуктами, консервированными в жестяных банках, покры–тых слоем олова. В кислой среде олово растворяется и в форме соли поступает в кровь, проявляя токсиче–ское действие. Однако в опытах на крысах установлено, что олово в малых количествах стимулирующе действует на рост крыс. Это дает основание предполагать его необхо–димость и для человека. Безусловно, выяснение биоло–гической роли этого микроэлемента требует дополни–тельного изучения.