Біологічна роль d-елементів та застосування їх сполук в медицині

Зазначте ступені окиснення елементів в сполуках вказаних рівнянь.

Зазначте ступені окиснення елементів в сполуках даного рівняння реакції.

Елементи Zn, Cd, Hg знаходяться на межі між неметалами (р-елементами) і металами (d-елементами), тому оксо- та гідроксосполуки вказаних елементів проявляють амфотерний характер. Метали ІІБ-групи добре розчинні в кислотах з виділенням водню. Цинк Zn, Кадмій Cd та Меркурій Hg, як і всі d-елементи, утворюють значну кількість комплексних сполук.

За хімічною активністю елементи ІІВ групи (Zn, Cd, Hg) поступаються лужно-земельним металам. Цинк є самим активним металом з яскраво вираженими амфотерними властивостями. На повітрі цинк, кадмій і ртуть, при відсутності вологи, не окиснюються. Тому цинк та кадмій використовують в якості покриття для захисту чорних металів від корозії.

Розчини різних металів у ртуті носять назву амальгам. Добре розчиняються у ртуті золото, срібло, олово, малорозчинна мідь, та практично нерозчинний нікель.

Цинк оксиди та гідроксиди – важкорозчинні у воді сполуки, яким характерні амфотерні властивості; кадмій оксид та гідроксид характерний основний характер. Меркурій утворює оксид Hg₂O чорного кольору. Антисептична дія властива білому осаду Меркурію – амідохлориду HgNH₂Cl, що утворюється через взаємодію з водним розчином амоніаку:

HgCl₂ + 2NH₃ = HgNH₂Cl + NH₂Cl

(cулема)

Hg₂Cl₂ + 2NH₃ = HgNH₂Cl + NH₄Cl + Hg

(каломель)

Дані реакції використовують в хімічному аналізі для визначення йонів Меркурію.

Солі сильних кислот – хлориди, нітрати, а також сульфати цинку, кадмію та меркурію (окрім Hg₂Cl₂ - каломелі) добре розчинні у воді. Багато з них (ZnSO₄, ZnCl_2, Hg₂Cl₂ та ін.) мають широке застосування в медичній практиці при лікуванні захворювань шкіри.

З усіх d-елементів достатньо повно вивчені кількісний вміст, топографія, форми перебування та специфічна фізіологічна роль у восьми хімічних елементів (Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Ni, Cr, Mo). Саме ці елементи входять до складу великої кількості металоферментів, яких нині відомо близько 300, металопротеїдів, а також деяких вітамінів. В організмі людини вказані елементи існують, переважно, у вигляді комплексних сполук та гідратованих йонів. Розглянемо більш детально біологічну роль та застосування сполук зазначених d-елементів.

ХРОМ (Cr). Загальна масова частка Хрому в організмі людини складає 1×10^-5 %. Концентрується даний елемент, переважно, в гіпофізі. Добова потреба організму в Хромі складає приблизно 5-10 мг. Йони Хрому відіграють важливу біологічну роль в організмі людини, приймаючи участь в утворенні комплексних сполук. Хром позитивно впливає на процеси кровотворення, а також на роботу ферментних систем. Хром входить до складу травного ферменту трипсину; приймає участь у стабілізації структури нуклеїнових кислот. Хром є учасником складного процесу обміну глюкози, однак різні його сполуки проявляють неоднакову активність у системі обміну глюкози. Довготривале вживання Хрому сприяє покращенню засвоєння глюкози.

У медичній практиці використовують хрому (ІІІ) оксидCr₂O₃ у складі паст, які застосовують в ортопедичній практиці. Радіоактивний нуклід Хрому ⁵¹Cr використовують у хімії для визначення розчинності речовин, в біохімії – для вивчення нуклідного обміну.

Є відомості, що похідні Хрому (VІ) володіють канцерогенними властивостями. Тому зі сполуками Хрому треба бути обережними. Розчинні сполуки Хрому є отрутою та при введенні всередину організму викликають ускладнені отруєння.

Йони Хрому в організм людини надходять переважно з такими продуктами харчування як соя, кукурудзяна та вівсяна крупи.

МОЛІБДЕН (Мо). Даний елемент відноситься до життєважливих елементів. Масова частка в організмі людини складає 10^-5 %. Накопичується Молібден, переважно, в печінці, нирках, залозах внутрішньої секреції. Добова потреба організму в даному біогенному елементі складає 0,5-0,3 мг. Молібден є незамінним компонентом та активатором деяких ферментних систем. Ферменти, які містять Молібден, приймають участь у метаболізмі пуринів та засвоєні нітрогену. Молібден позитивно впливає на синтез гемоглобіну. Надлишковий вміст Молібдену в продуктах харчування порушує метаболізм йонів Ca²⁺ та PO₄ ^3-, що сприяє витісненню з кісток Фосфору, а з печінки – Купруму. Є дані, що Молібден пов’язаний із вмістом вітамінів С та В₁₂.Так, доведено, що при С-авітамінозі кількість Молібдену в нирках знижується в 5 разів. У медицині широко використовують препарат натрій молібдатNa₂MoO₄ з концентрацією 0,003-0,125% для захисних функцій організму.

Амоній молібдат (NH₄)₂MoO₄ використовують в якості дезінфікуючого засобу для боротьби з мікробами.

Сполуки Молібдену забезпечують фіксацію Нітрогену, перетворюючи його в амоніак або нітрогенвмісні речовини, що має велике значення в протіканні біохімічних реакцій.

Надходження йонів Молібдену до організму здійснюється при вживанні печінки, гороху, чечевиці, фасолі, моркви. Даний елемент міститься в таких крупах як овсяна, пшона, рисова, ячнева.

МАНГАН (Mn). В організмі людини міститься близько 12 мг Мангану. Він концентрується переважно в кістках (43%), в мозку, гіпофізі, легенях, м’язах, нирках. Добова потреба організму в даному елементі складає 5-7 мг. Біологічна роль Мангану обумовлена здатністю утворювати метало комплекси з білками, нуклеїновими кислотами АТФ, АДФ та амінокислотами. Манган впливає на дію ферментів, гормонів, вітамінів (В, Е) та інші функції організму, а саме: жировий, білковий, вуглеводний обміни, приймає участь у синтезі аскорбінової кислоти. Манган здійснює специфічний вплив на процеси розмноження, позитивно впливає на ріст та розвиток. Великий вплив Манган здійснює на мінеральний обмін: солі Мангану сприяють засвоєнню Фосфору та Кальцію. Манган знижує рівень вмісту глюкози в крові та підсилює синтез глікогену. Солі Мангану, зокрема, манган (ІІ) хлорид MnCl₂, впливають на стан центральної нервової системи. Так, манган (ІІ) у концентрації 10^-9 %, сприяє тривалому підвищенню збудливості нерва, а більш високі концентрації (10^-6 %) спочатку підвищують збудливість, а потім пригнічують рефлекторні реакції до повного їх знищення.

Манган приймає участь у засвоєнні Йоду та синтезі гормонів щитоподібної залози, що визначає його роль у виникненні ендемічного зобу.

Враховуючи важливу біологічну роль Мангану, його широко використовують в медичній практиці для лікування ряду захворювань. Так, у вигляді сполук манган (ІІ) хлоридуMnCl₂ та манган (ІІ) сульфатуMnSO₄ його застосовують при лікуванні анемії у вагітних; разом із купрум (ІІ) сульфату CuSO₄ та кобальт сульфатуCoSO₄ даний елемент назначається при маткових кровотечах. Розчини калій перманганату КMnO₄ в різних концентраціях використовують:

- 0,01-0,1 % - для полоскання та спринцювання (в урології, гінекології), для промивання шлунку, при труєннях;

- 0,1-0,5 % - для промивання ран;

- 2,5% - для обробки шкіри при опіках;

- 5% - в якості кровоспинного засобу.

Зазначені розчини володіють антисептичними властивостями, що визначаються високою окисною властивістю Мангану.

Джерелом надходження йонів Мангану в організм людини є продукти рослинного походження: чай, кава, журавлина, різноманітні горіхи, часник, буряк, абрикоси.

ФЕРУМ (Fe). Даний елемент відноситься до групи життєво необхідних. Йони Феруму (ІІ) та Феруму (ІІІ) мають важливе значення для життєдіяльності організму людини. Вони необхідні для процесів кровотворення, нормальної діяльності багатьох ферментів, перенесення кисню від легень до тканин, а також електронів у ланцюзі дихання. Загальна кількість Феруму в організмі людини складає близько 5г, що становить 0,04%. Більша частина цього біогенного елементу концентрується в еритроцитах (60-73% у складі гемоглобіну), а також в дихальних ферментах – цитохромах. Добова потреба організму в атомах Феруму – 15-20 мг. Йони Феруму активно приймають участь в окисно-відновних процесах, що протікають в організмі людини, а також в імунобіологічних реакціях, необхідні для процесу росту та кровотворення. Йони Феруму Fe²⁺ та Fe³⁺ входять до складу багатьох ферментів: каталази, пероксидази, цитохромоксидази тощо.

Чотири йони Феруму Fe²⁺ в якості комплексоуторювача є складовими гемоглобіну, зв’язують чотири молекули кисню та сприяють перенесенню його в тканини. Саме на цій властивості йонів Феруму (ІІ) ґрунтується значення гемоглобіну як переносника Оксигену.

Йони Fe²⁺ та Fe³⁺ приймають участь в біологічному окисненні та відновленні, віддаючи чи приєднуючи один електрон:

Fe³⁺ + ē → Fe²⁺

Fe²⁺ – ē → Fe³⁺

Нестача в організмі людини йонів Феруму сприяє розвитку залізодефіцитної анемії, уповільнює утворення гемоглобіну. В результаті, транспортування Оксигену до органів та тканин організму припиняється, що спричиняє зниження рівня клітинного дихання, уповільнюється обмін речовин.

Лікарські препарати Феруму широко використовують в медицині у комплексі з іншими мікроелементами (Cu, Co, Mn) в якості проти анемічних засобів. Сіль ферум (ІІІ) хлориду FeCl₃×6H₂O застосовується зовнішньо в якості кровоспинного засобу. Низький гемоглобін є показником нестачі в організмі йонів Феруму. Поповнити вміст організму даним мікроелементом можна за допомогою вживання наступних продуктів: м'ясо, печінка, нирки, язик, гречана крупа, фасоль, горох, шоколад. У цих продуктах кількість Феруму найбільша. В незначних кількостях йони Феруму містяться у м`ясі кур, вареній ковбасі, рибі, ячневій та рисовій крупах, картоплі, кавуні, дині, сливах, гранаті, черешнях, полуниці, малині, смородині чорній. Важливо знати, що продукти, багаті Кальцієм, різко знижують засвоєння Феруму. Тому, щоб підвищити гемоглобін в організмі, необхідно відмовитися від молока і молочних продуктів.

КОБАЛЬТ (Со) відносять до біогенних елементів. Загальний вміст даного елементу в організмі складає 1,2 мг. Більше за все Кобальт концентрується в печінці, нирках, підшлунковій залозі. Добова потреба людини в даному елементі складає приблизно 0,05-0,1 мг.

Біологічне значення Кобальту пов’язано з функціонуванням ферментів, вітамінів, гормонів. Кобальт здійснює вплив на білковий, жировий та вуглеводний обміни та на функції розмноження і росту. Значна частина Кобальту, що міститься в організмі людини, знаходиться у формі комплексної сполуки цианокобаламіну (жиророзчинний вітамін В₁₂). Тому найбільш важливою біологічною функцією Кобальту в організмі людини є участь у розвитку та формуванні еритроцитів. Дефіцит вітаміну В₁₂ призводить до важкого захворювання – злоякісної анемії.

Кобальт позитивно впливає на обмін вітамінів, на синтез вітаміну РР. Кобальт (ІІ) сульфат СoSO₄ позитивно впливає на засвоєння Кальцію та Фосфору. Кобальт підсилює всмоктування Феруму в кишковику та бере участь в процесі утворення гемоглобіну.

У медичній практиці використовують декілька препаратів Кобальту: ціанокоболамін (вітамін В₁₂) та коамід (комплексний препарат Кобальту з амідом нікотинової кислоти). Вказані препарати призначають разом із препаратами Феруму при анеміях, захворюваннях печінки, нервових захворюваннях, а також в дерматології при лікуванні захворювань шкіри. Кобальт (ІІ) сульфатвикористовується при лікуванні анемій, пов’язаних із вагітністю та пологами, а також при маткових кровотечах.

Кобальт міститься в печінці, нирках, в молочнокислих продуктах. Також джерелом Кобальту є вершкове масло, олія соєва, яйця, пророщена пшениця і висівки, гречка, кукурудза. Суттєва кількість Кобальту міститься в чаї і какао.

КУПРУМ (Cu). Даний елемент відноситься до групи життєво необхідних, відіграє виключно важливу біологічну роль у всіх процесах, що протікають в організмі людини. Загальна місткість Купруму в організмі дорослої людини приблизно складає 100 мг. В більшій кількості даний елемент концентрується в печінці. Також міститься в кістках, м’язах, мозку. Добова потреба дорослої людини в Купруму складає 2-3 мг. Йони Купруму відносяться до біотиків, нестача яких в організмі людини спричиняє значні порушення в обміні речовин.

Дата добавления: 2014-11-25