Біогенні s- та




Дата конвертації22.01.2017
Розмір0,58 Mb.
Лекція 1

Каф. медичної та біоорганічної хімії


БІОГЕННІ s- та p- ЕЛЕМЕНТИ, БІОЛОГІЧНА РОЛЬ, ЗАСТОСУВАННЯ в МЕДИЦИНІ.

Із 106-х елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва доведена наявність в організмі людини 82-х, для 62-х із них встановлена біологічна функція, а 10-ть елементів вважаються життєво необхідними. В. І. Вернадський вважає, що живі організми й земна кора складають єдину систему. Біологічна роль хімічних елементів в організмі людини багатогранна. Вони надходять до структури медіаторів, гормонів, ферментів, вітамінів, беруть участь у їхньому біосинтезі, підсилюють і регулюють активність як їх самих, так і синтетичних замінників.



Фізіологічна дія елементів залежить від їхньої концентрації. Мікроелементи залежно від їхньої концентрації необхідні для збереження здоров'я, а у великих дозах є токсичними. Тому вивчення різних сторін дії мікроелементів на організм займаються біохіміки, патофізіологи, гігієністи й представники клінічних дисциплін. Вивчаючи дану тему, студенти здобувають знання, які допоможуть їм більш досконально вивчити біохімічні процеси, які відбуваються в організмі людини, фізіологію людини в умовах екологічної кризи на нашій планеті, а також застосування похідних хімічних елементів як лікарських препаратів.

Елементи, необхідні для побудови й життєдіяльності клітин і організмів, називають біогенними. В організмі людини знайдені 82 елемента із 91-го, які зустрічаються в природі, біогенна функція встановлена для 62-х.

Основу всіх живих систем становлять 6 елементів — Н, О, С, N, P, S. Це елементи-органогени. Їхній вміст в організмі становить 97  %, основна ознака цих елементів полягає в тому, що вони мають малі значення атомних радіусів, проміжні значення електронегативностей і тому утворюють міцні ковалентні зв'язки. Органогени входять до складу білків, нуклеїнових кислот, ліпідів та інших фізіологічно активних сполук. Крім того елементи-органогени утворюють важливі для функціонування живих систем неорганічні сполуки й іони: (CO2; NO; CO32–; PO43–; SO42– і т.д.).

Для нормальної життєдіяльності організму необхідні також неорганічні макроелементи - кальцій, калій, натрій і мікроелементи - купрум, ферум, молібден, цинк, флуор, йод, селен, арсен, силіцій, хром, нікол, станум, ванадій.



Макроелементи — елементи, вміст яких у біосередовищах перевищує 10–2 %. Мікроелементи — 10–3—10–5%. Ультрамікроелементи — елементи, вміст яких в організмі менше 10–5 %.

Біоелементи можна також поділити на незамінні, домішані й мікродомішані.

1. Незамінні елементи завжди входять до складу організму у вигляді неорганічних і органічних сполук: H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Fe, C, Mn, Cu, Co, Zn, Mo, V. Їхній дефіцит в організмі приводить до значних порушень процесів обміну.

2. Домішані елементи також постійно присутні в організмах людини й тварин, однак, їхня біологічна роль не завжди детально вивчена. Це такі елементи, як Ga, Sn, Br, F, B, Be, Zr, Si, Sn, Cs; Au, Ba, Ge, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Th, Ag, Hg, U, Se.

3. Микропримесные елементи (Sc, Te, La, Pr, Sm, W та інші) є в організмі, але відомості про їхній вміст і біогенна роль не з'ясовані.

Десять елементів - Ca, K, Na, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co - життєво необхідні.

Біологічна роль хімічних елементів в організмі людини багатогранна. Макроелементи виконують роль пластичного матеріалу в побудові тканин, підтримують осмотичений тиск, pН середовища, кислотно-лужний стан, стан колоїдів і т.ін. Мікроелементи разом з ферментами, гормонами, вітамінами та іншими біологічно активними речовинами беруть участь у процесах розмноження, росту, обміну білків, жирів, вуглеводів.

Участь мікроелементів у фізіологічних процесах здійснюється двома шляхами:

1. Атом надходить до структури ферменту в якості комплексоутворювача.

2. Елемент являється ланкою, що з'єднує систему фермент - субстрат.

Біологічні функції мікроелементів у живому організмі пов'язані головним чином із процесами комплексоутворювання між біологічними лігандами (амінокислоти, білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, вітаміни, ферменти, гормони, вода та ін.) і іонами відповідних металів.

Істотний вплив на фізіологічну активність елемента має його концентрація в організмі. Організму шкідлива й недостатня також надлишкова доза елемента. Наприклад, недолік феруму в організмі викликає анемію, кальцію - рахіт. Надлишок феруму викликає сидероз, пов'язаний з відкладенням сполук феруму в тканинах, або кальциноз - відкладення нерозчинних сполук кальцію на стінках кровоносних судин. Патологічний стан, пов'язаний з дефіцитом або надлишком елементів в організмі, називається мікроелементоз.

Вміст хімічних елементів в організмі залежить від хімічного складу навколишнього середовища (земна кора, вода річок, морів, океанів, повітря). Ці питання знайшли глибоке наукове обґрунтування в роботах В.І. Вернадського і його послідовників. В.І. Вернадський, вивчаючи геохімічні перетворення в земній корі, встановив, що зміни елементного складу верхнього шару земної кори впливає на хімічний склад живих організмів. В організмі людини є всі хімічні елементи, які має морська вода. У морській воді присутні всі елементи земної кори. Речовини неживої й живої природи складаються з однакових хімічних елементів і між ними діють однакові сили хімічної взаємодії: ковалентні, іонні, водневі й т.ін. Учень Вернадського Віноградов А.П., пояснюючи закономірності розподілу хімічних елементів у живих організмах показав, що кількісний вміст елементів у живій речовині оборотньо пропорційний їхнім порядковим номерам.

Розвиваючи далі ідеї В.І. Вернадського про роль елементного складу навколишнього середовища в еволюції організмів, А.П. Виноградов розробив вчення про біогеохімічні провінції, територія яких відрізняється обумовленим складом й кількісним вмістом елементів у ґрунті, а в живих організмах, які заселюють ці провінції, протікають відповідні біохімічні реакції.

Розрізняють біогеохімічні провінції зі зниженим або підвищеним вмістом того або іншого елемента. Наприклад, західні області України відрізняються зниженим вмістом йоду. Тому в цих місцевостях люди часто хворіють на ендемічний зоб. Є провінції зі зниженим вмістом флуору, що приводить до карієсу зубів. Підвищений вміст молібдену викликає ендемічну подагру.

У природі постійно відбувається міграція, розсіювання й концентрація хімічних елементів. На цей процес дуже впливає господарська діяльність людини. Наслідком цієї діяльності стало забруднення навколишнього середовища важкими металами, ядохімікатами, які містять хлор, фреонами, похідними бензпірену й іншими токсичними продуктами. У списку найбільш токсичних речовин - 20 металів. Три з них - меркурій, плюмбум і кадмій - віднесені до забруднювачів глобального масштабу.

Молекулярними мішенями, тобто об'єктами атаки іонів важких металів є:

1. Білки й ферменти, що містять гем.

2. Системи пероксидного й вільнорадикального окислювання ліпідів і білків, а також системи антиоксидантного і антиперекисного захисту.

3. Ферменти транспорту електронів і синтезу АТФ.

4. Білки клітинних мембран і іонні канали мембран.



Іони Pb, Hg, Co, Cd утворюють міцні комплекси з амінокислотами й іншими біомолекулами, які містять меркапто - (-SH-) - групи або алкілтіогрупи - (RS-). Багато комплексів металів з органічними лігандами близькі за своїми параметрами (розмірами, розподілом зарядів і ін.) до «звичайних» субстратів (амінокислот, гормонів, нейромедиаторів) і тому можуть зв'язуватися з відповідними рецепторами (ефект мімікрії). Наприклад, комплекс, утворений меркурієм й амінокислотою цистеїном, імітує амінокислоту метіонін, необхідну для біосинтезу адреналіну й холіну.

Інший механізм токсичної дії полягає в заміні біометалів у металвміщуючих біокомплексах, що призводить до втрати їхньої біологічної активності. Так, у результаті заміни Zn меркурієм або плюмбумом відбувається дезактивація ферменту карбоангідрази й амінолевулінатдегідратази, які беруть участь у синтезі гема. У такий спосіб виникає анемія. Важкі метали також активують пероксидне й вільнорадикальне окислення. У результаті цього ушкоджуються білки, нуклеїнові кислоти, а також біомембрани.

Атмосфера забруднюється такими речовинами як оксиди карбону, сульфуру, вуглеводнями й т.ін. Це викликає « парниковий» ефект, озонові діри в атмосфері, кислотні дощі й інші небажані явища.

У нашій країні велика увага приділяється питанням нормування токсичних речовин у повітрі та водоймах. Розроблені гранично припустимі концентрації (ГПК) цих речовин у повітрі промислових зон, атмосферному повітрі й воді водойм. ГПК - це така концентрація хімічного елемента (сполуки), що при щоденному впливі протягом тривалого часу не викликає в організмі людини будь-яких патологічних змін або захворювань, а також не порушує біологічний оптимум людини.

Контроль за дотриманням цих норм покладений на екологічну й санітарно-гігієнічну служби, які стежать за технологічними процесами на підприємствах, за станом очисних споруджень.

Якщо взяти біосферу, то в ній діють додаткові потужні фактори самоочищення - такі процеси як фотоліз, гідроліз, реакції газофазного й гетерогенного окислювання. Проблема полягає в тім, щоб не допустити перевантаження «виробничих потужностей» біосфери, які забезпечують її самоочищення. Біогенна роль елементів визначається їхнім положенням у періодичній системі й будовою атома. Тому розглянемо будову атомів хімічних елементів, їхні властивості й властивості їхніх сполук.



s-елементи й IIА груп.

Електронна конфігурація зовнішнього електронного рівня, відповідно ns1 і ns2. Ці електрони є валентні. Тому атоми цих елементів мають сталу валентність і сталий ступінь окислення. Елементи I групи — I і +1; IIА групи — II і +2. Вони легко віддають свої s-електрони, являють собою метали-відновники. Тому що потенціал іонізації (енергія іонізації) зменшується в групі зверху вниз, їх відновні (металеві) властивості зростають. Електронегативність атомів зменшується в тому ж напрямку.

Іонні радіуси збільшуються в групі зверху вниз; у тому ж напрямку зменшується теплота гідратації, радіус гідратованого іона, число гідратації (число молекул води, які надходять до складу гідратної оболонки іона).

Основними біометалами є елементи із середніми значеннями цих величин - натрій, магній, калій, кальцій, літій. Берилій, стронцій, барій - токсичні.

Величиною гідратованого іону можна пояснити таку обставину, що іон К+ — внутрішньоклітинний, а іон Na+ — позаклітинний.

Метали s-елементи енергійно взаємодіють із воднем, киснем, галогенами, сіркою з утворенням гідридів, оксидів або пероксидів, галогенидів і сульфідів, відповідно.

2Na + H2   2NaН

4Li + O2    2Li2O

2K + O2  K2O2

Ca + H2   CaН2

2Na + Cl2   2NaCl

Ca + Cl2    CaCl2

2K + S    K2S

Mg + S   Mg S

2Mg +O2   2MgО

Оксиди й гідроксиди металів s-елементів мають основний характер, крім оксиду й гідроксиду берилію. Останні амфотерні. Гідроксиди Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, - сильні основи, які називаються лугами.



р-Элементы IIIA — VIIA груп.
Електронні конфігурації зовнішнього енергетичного рівня (валентного рівня) р-елементів такі: IIIA-ns2np1; IVA- ns2np2; VA- ns2np3; VIA- ns2np4; VIIA- ns2np5.

Характерні валентності й ступені окислення:

IIIA-III, +3, для Tl-I, +1; сполуки Al2O3,Tl2O3.

IVA-II, IV; -4. +2. +4; сполуки CH4, CO, CO2.

VA-III; V; -3. +3. +5; сполуки PH3; P2O3, P2O5.

Особливе місце займає нітроген. Валентність його в сполуках: I, II, III, IV; ступені окислення: від –3 до +5. Сполуки: NH3; N2O; NO;N2O3; NO2;N2O5.

VIA — II; IV, VI; –2; +4; +6. Сполуки H2S, SO2, SO3.

Оксиген у сполуках переважно виявляє валентність II і ступінь окислення –2. Наприклад, Н2О. Виключення становлять пероксиди, у яких оксиген має ступінь окислення –1. Наприклад: Н2О2.

VIIA. Можливі валентності від I до VII. Найбільш характерні I, III, V, VII. Ступені окислення — від –1 до +7. Найбільш характерні –1; +1; +3; +5; +7. Сполуки: HCl, Cl2O, Cl2O3, Cl2O5, Cl2O7.

Виключення становить флуор. Його валентність I і ступінь окислення -1.(HF).

У групах р-елементів зверху вниз збільшуються атомні радіуси, зменшується потенціал іонізації, зменшується спорідненість до електрону, зменшується електронегативність. У зв'язку із цим у групах збільшуються відновні (металеві) властивості. Починається група неметалом, закінчується металом.

Характер оксидів і гідроксидів р-елементів:

IIIA група: B2O3 — кислотний, йому відповідає борна кислота Н3ВO3.Al2O3, Ga2O3, In2O3 — амфотерні оксиди, їм відповідають амфотерні гідроксиди, Al(OH)3, Ga(OH)3, In(OH)3.

Tl2O3 — основний оксид, Tl(OH)3 — основний гідроксид. TlOH - луг.

IVA група: СО — інертний оксид

СО2кислотний оксид, Н2СО3, — карбонатна кислота

SiО2 — кислотний оксид, H2SiО3 — силікатна кислота



GeО, GeО2, SnО, SnО2, PbО, PbО2 — амфотерні оксиди. Відповідні до них гідроксиди також мають амфотерні властивості. У ряді гідроксидів Ge(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2, переважають основні властивості з тенденцією їхнього посилення від Ge(OH)2 до Рb(ОН)2.

У гідроксидів Ge(OH)4, Sn(OH)4, Pb(OH)4 переважають кислотні властивості, причому від Ge(OH)4 до Pb(OH)4 вони слабшають. Двовалентні сполуки Ge і Sn - сильні відновники, сполуки чотирьохвалентного Pb - сильні окислювачі.

VA група: N2O, NO — інертні оксиди;

N2O3, NO2, N2O5 — кислотні оксиди;

HNO2 — нитритна кислота (слабка);

HNO3 — нітратна кислота (сильна);

P2O3, P2O5 — кислотні оксиди;

Н3РО - фосфориста кислота (слабка);

Н3РО4 — фосфатна кислота (середньої сили);

As2O3, As2O5 — кислотні оксиди;

H3AsО3 — миш’яковиста кислота (слабка);

H3AsО4 — миш'якова кислота (слабка);

Sb2O3 — амфотерний оксид, Sb(OH)3 — амфотерний гідроксид з перевагою основних властивостей;

Sb2O5 — кислотний оксид, H3SbО4 -сурм'яна кислота (слабка);

Bi2O3 — основний оксид, Bi(OH)3 — основний гідроксид (слабка основа);

Bi2O5 — кислотний оксид, HBiО3 — слабка кислота, у вільному стані не існує, існують її солі, які є сильними окислювачами;



VIA група: SO2 — кислотний оксид: H2SO3— сульфітна кислота (слабка);

SO3 — кислотний оксид; H2SO4— сульфатна кислота (сильна);

SeО2 — кислотний оксид: H2SeО3селениста кислота;

SeО3 — кислотний оксид; H2SeО4 — селенова кислота;

ТеО2 — кислотний оксид; Н2ТеО3 — телуристая кислота;

ТеО3 — кислотний оксид; Н2ТеО4 — телуровая кислота (слабка);

VIIA-група: оксиди р-елементів VIIA-групи є кислотними оксидами. Кислоти HClО (хлорноватиста), HBrО (бромноватиста), HJO (иодноватиста) слабкі, нестійкі, мають виражені окисні властивості.

Кислоти HClО3 (хлорновата), HBrО3 (бромновата) — сильні кислоти й сильні окислювачі. HIO3 (иодновата) кислота; її кислотні й окисні властивості виражені слабкіше.

HClО4 — хлорна кислота — найсильніша із відомих кислот, але окисні властивості більш слабкі, ніж у хлорноватої кислоти.

HBrО4 — бромна кислота і її солі вивчені мало.

HIO4 — йодна кислота — слабка кислота, але її окисні властивості більш сильні, ніж у хлорної кислоти.

р-Елементи IIIA групи в мікрокількостях надходять до складу біомолекул, утворюючи зв'язок з атомами оксигену й нітрогену. Виключення становить талій, який утворює зв'язок із сульфуром, тому і є дуже токсичним.

р-Елементи IVA групи надходять до складу біомолекул, з'єднуючись із атомами різних елементів. Карбон у біомолекулах утворює полімерні ланцюги карбон-карбон і міцно зв'язується з гідрогеном, оксигеном, нітроганом, сульфуром, селеном, йодом. Si, Ge, Sn, Pb утворюють зв'язки з атомом оксигену, а плюмбум - із сульфуром. Властивість плюмбума утворювати міцний зв'язок із сульфуром обумовлює його високу токсичність.

р-Елементи VA групи також надходять до складу біомолекул, утворюючи зв'язки з атомами багатьох елементів. Для нітрогену характерні зв'язки з карбоном і гідрогеном через оксиген; арсен, стибій, вісмут - через оксиген і сульфур. Це визначає малу подібність нітрогену й фосфору, а також відмінність нітрогену й фосфору від інших елементів цієї групи. Здатність As, Sb, Bi до зв'язування із сульфуром білків визначає їхню токсичність і в цілому синергізм в живих організмах.

р-Елементи VIA групи, утворюють у біомолекулах зв'язки з різними елементами. Однак, сильно електронегативний оксиген різко відрізняється за фізико-хімічними характеристиками від родини селену, водночас останні подібні за властивостями і виступають у якості синергістів.

р-Елементи VIIA групи — бром і хлор звичайно перебувають в організмі у вигляді гідратованих галогенід-іонів, а F і I — у зв'язаному стані. F зв'язується з металами у важко розчинні солі (Ca, Mg, Fe). За величиною електронегативності й здатністю до координації з біогенними елементами фтор різко відрізняється від інших галогенів, тому майже не приймає участі в заміщенні іонів хлору, брому, йоду. Три останніх елементи близькі за властивостями і можуть заміщати один одного в організмі. Йод з його низькою електронегативністю утворює із карбоном ковалентні зв'язки.

р-Елементи взаємодіють із металами, воднем, киснем, сіркою, галогенами, водою.

4Al + 3C    Al4C3; 2Na + S    Na2S; 2Fe + 3Cl2  2FeCl3

3Ca + N2  Ca3N2

C + 2H2  CH4; S + H2  H2S; 2C + O2    2CO; C + O2    CO2

C + 2S    CS2; 2P + 3Cl2    2PCl3; 2P + 5Cl2    2PCl5

Al + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2 (після зняття оксидної плівки)

Cl2 + H2O  HCl + HCl; C + H2O    CO + H2

Біогенна роль s- та р- елементів.

Водень. Один із шости елементів органогенів. 10 % маси тіла людини відповідає гідрогену. Він є складовою частиною важливих органічних і неорганічних сполук, які відіграють велику біологічну роль в організмі людини: білки, нуклеїнові кислоти, вітаміни, гормони, ферменти й т.ін.

Однїєю із найважливіших і розповсюджених на Землі хімічних сполук є вода. В організмі людини вміщується близько 70 % (мас.) води. Вода не тільки універсальний розчинник, але й активний учасник різних реакцій обміну речовин (гідроліз, гідратація, набрякання й т.ін.). Вода виконує роль транспортної системи – перенос живильних речовин, ензимів, продуктів метаболізму, газів і ін. За допомогою води підтримується стан гомеостазу (кислотно-основний, осмотичний, гемодинамічний, термічна рівновага). Вода необхідна для утворення секретів і екскретів, забезпечення тургору тканин.

Препаратами води, які застосовуються в медицині, є вода для ін'єкцій і мінеральні води («Боржомі» - гідрокарбонатно-натрієва, «Миргородська» - хлоридно-натрієва, «Єсентуки-4» - гідрокарбонатно-хлоридно-натрієва, «Нарзан» - сульфатно-гідрокарбонатно-магнієво-кальцієва й інші).

Пероксид водню H2O2 застосовується у вигляді 3  % розчину в якості дезінфікуючого й кровоспинного засобу.

Літій — мікроелемент (10–4 %). Солі літію нормалізують водно-електролітний обмін у мозку; володіють антистресорною дією: активно придушують патологічну емоційну лабільність і порушення, агресивність при психічних захворюваннях.

Препарати літію: Li2CO3 — карбонат літію, застосовується для лікування психічних захворювань.



Натрій — макроелемент (0,25 %). Основний позаклітинний іон. Топографія в організмі: плазма крові, лімфа, травні соки. Добова потреба організму в натрії 4-7 г.

Біогенна роль:

1. Забезпечує осмотичний тиск;

2. Підтримує кислотно-основний стан організму;

3. Бере участь у нервово-м'язовій передачі (виникнення біопотенціалів);

4. Бере участь у водно-сольовому обміні;

5. Впливає на роботу ферментів.

При блокуванні натрієвих каналів на клітинній мембрані не відбувається деполяризація й не виникає потенціал дії. Крім того іони натрію сприяють набряканню колоїдів тканин, що приводить до затримки води в організмі й сприяє її нагромадженню (формування набряків).

Вміст іонів натрію в продуктах невеликий.

Препарати натрію:



Хлорид натрію у вигляді ізотонічного й гіпертонічного розчинів.

Сульфат натрію (глауберова сіль) – проносний засіб, антидот при отруєнні солями барію й плюмбуму, тому що утворює нерозчинні сульфати.

Гідрокарбонат натрію – для підвищення лужних резервів крові й зниження ацидозу. Зовнішньо – для промивання слизових оболонок ока, ротової порожнини, для інгаляцій, для нейтралізації кислот, які потрапили на слизові оболонки й шкіру.

Гідроксид натрію надходить до складу матеріалів, що застосовуються в ортопедичній стоматології.



Калій − макроелемент (0,22 %). Основний внутрішньоклітинний іон. Топографія в організмі: печінка, нирки, серце, мозок, м'язи, кров і т.ін.

Біогенна роль:

1. Забезпечує осмотичний тиск;

2. Забезпечує виникнення біопотенціалів, що пов'язане із процесом нервової й м'язової збудливості й провідності;

3. Підтримує кислотно-основний стан;

4. Бере участь у водно-сольовому обміні;

5. Бере участь у синтезі білків, вуглеводів;

6. Впливає на активність ферментів.

Підвищення змісту іонів калію знижує скорочувальну функцію міокарда (брадикардія); зниження вмісту іонів калію збільшує частоту серцевого ритму (тахікардія).

Препарати калію:

Хлорид калію застосовують при м'язовій дистрофії, порушеннях серцевого ритму, при блювоті, інтоксикаціях, після хірургічних втручань.

Ацетат калію (CH3COOK) − для зняття набряків (осмотический діуретик).

Оротат калію – противоаритмічний засіб і застосовується при дефіциті калію в організмі.

Кальцій − макроелемент (1,4 %). Добова потреба 0,8-0,9 г. В організм надходить із молоком, злаками, овочами. Концентрація іонів кальцію регулюється гормонами паращитоподібної залози. Для засвоєння іонів кальцію необхідний вітамін D і солі фосфатної кислоти.

Кальцій − основний компонент кісткової й зубної тканини, куди він надходить у вигляді гідроксиапатіту Са5(РО4)3ОН і Са5(РО4)3F — фторапатіту.

Іони кальцію беруть участь:

1. У передачі нервових імпульсів (кальцій знижує збудливість кліток ЦНС); зменшення його концентрації приводить до збільшення збудливості (тетанія).

2. Регулює роботу серця.

3. Бере участь у згортанні крові.

4. Надходить до складу ферментів (лецитінази) і впливає на їхню активність.

5. Впливає на кислотно-основний стан організму.

6. Проявляє протизапальні й десенсибілізуючю дію.

Іони кальцію – біологічні антагоністи іонів натрію, калію, магнію.

Препарати кальцію:

Хлорид кальцію володіє протизапальною і противовоалергічною (десенсибілізуючою) дією. Застосовують при кровотечах, переломах кісток, при ревматизмі, дерматитах, при отруєнні солями магнію, плюмбуму, меркурію, фосгеном, щавлевою кислотою.

Сульфат кальцію — гіпс медичний (CaSO4·5H2O). Застосовується для гіпсових пов’язок у травматології, для отримання зліпків у ротовій порожнині в ортопедичній практиці.

Гліцерофосфат кальцію застосовується для підвищення мінералізації зубів у процесі лікування карієсу.

Оксид і гідроксид кальцію надходять до складу цементів і паст, що застосовують у зубопротезній справі.



Магній — макроелемент (0,04 %). Добова потреба організму в магнії - 10 мг на 1 кг маси тіла людини. Топографія в організмі людини: дентин і емаль зубів, кістки кістяка, кістякові м'язи, нирки, мозок, печінка, серце. Внутрішньоклітинний іон. Великий вміст магнію в рослинах. Він у якості комплексоутворювача надходить до складу хлорофілу.

Біогенна роль:

1. Залежно від концентрації блокує або забезпечує нервово-м'язову передачу;

2. Гнітить центр подиху;

3. Гнітить судинно-рухальний центр, внаслідок чого знижує артеріальний тиск;

4. Компонент і активатор деяких ферментів;

5. Стимулює перистальтику кишечника й жовчовиділення.

Препарати магнію:

Сульфат магнію застосовують при судорогах, гіпертонічній хворобі, захворюваннях жовчного пузиря або жовчних шляхів, для знеболювання пологів, як проносний засіб.

Тіосульфат магнію (MgS2O3) застосовується аналогічно сульфату магнію, не виявляє проносного ефекту.

У якості антацидних засобів при виразковій хворобі шлунку й дванадцятипалої кишки, гіперацидному гастриті використовують трисилікат магнію (Mg2Si3O8·H2O), оксид магнію (MgO), пероксид магнію (MgO2 + MgO).

Стронцій — мікроелемент (10–3 %). Концентрується в кістках, частково заміщуючи кальцій. Радіоактивний стронцій 90Sr, що утворюється при ядерних вибухах, викликає променеву хворобу, саркому кісток і лейкоз крові. Водночас цей нуклід використовується для лікування пухлин кісток.



Барій — мікроелемент (10–5 %). Концентрується головним чином у сітківці ока, але біологічна роль не з'ясована.

Препарат барію – сульфат барію, застосовують у якості рентгеноконтрастного засобу при діагностиці захворювань шлунково-кишкового тракту. Це можливо тому, що речовина нерозчинна ні у воді, ні в кислотах, ні в лугах і інтенсивно затримує рентгенівські промені.

Іони барію дуже токсичні!

Бор — мікроелемент (10–5 %). Топографія в організмі: легені, щитоподібна залоза, мозок, печінка, нирки й т.ін.

Біогенна роль:

1. Бере участь у вуглеводно-фосфатному обміні.

2. Сполуки бору мають протизапальну й антибактеріальну дію.

3. Препарати бору проявляють протиепілептичну дію.

Препарати бору – борна кислота застосовується як дезінфікуючий засіб в офтальмології, отоларингології, дерматології.



Тетраборат натрію (Na2B4O7) — антисептичний засіб, зовнішнє.

Алюміній — незамінний мікроелемент (10–5 %). Вміщується в крові, легенях, нирках, печінці, кістках, надходить до складу оболонок нервових клітин головного мозку людини.

Біологічна роль:

1. Бере участь у побудові епітеліальної й сполучної тканини (опорна роль).

2. Бере участь у регенерації кісткової тканини.

3. Бере участь в обміні фосфору.

Препаратам алюмінію притаманні в'язна, протизапальна, кровоспинна і противомикробна дія (KAl(SO4)2·12H2O — алюмокалієві квасци, гідроксид алюмінію, оксид алюмінію). Останні використовуються також як антацидні речовини і надходять до складу стоматологічних паст і цементів.

Карбон — органоген номер один, в організмі його вміст становить 21,5 %. Основа всіх органічних сполук завдяки унікальній здатності утворювати міцні ковалентні зв'язки між собою, а також з атомами інших хімічних елементів, наприклад, гідрогену, оксигену, нітрогену, сульфуру, галогенів.

Препарати карбону:

Органічних препаратів безліч. Із неорганічних слід зазначити:

Оксид карбону (IV) разом з киснем застосовують для рефлекторного стимулювання центра подиху при шоці, асфіксії, отруєннях і т.ін. Рідкий CO2 застосовують для гіпотермії, для заморожування біоматеріалу.

Вугілля активоване, маючи більшу поверхню, добре адсорбує гази, алкалоїди, токсини. Призначається при метеоризмі, харчових інтоксикаціях, отруєннях алкалоїдами, солями важких металів.

Гідрокарбонат натрію див. препарати натрію.



Силіцій — мікроелемент (10–3 %). Вміщується в печінці, наднирниках, волоссях, кришталику ока.

Біогенна роль:

1. Впливає на формування й функціонування епітеліальної й сполучної тканини;

2. Перешкоджає проникненню ліпідів у плазму крові і їхньому відкладенню на стінках судин.

В організм силіцій потрапляє через шлунково-кишковий тракт, а також через легені у вигляді оксиду силіцію (IV).

Препарати силіцію (карбід силіцію, оксид силіцію (IV)) застосовуються в ортопедичній стоматології.



Станум (Sn) і плюмбум (Pb) — мікроелементи, вміст в організмі, відповідно, 10–4  % і 10–6  %. Біологічна роль не з'ясована.

Сполуки станума й, особливо, плюмбума дуже токсичні.

Нітроген — органоген, вміст в організмі 3,1 %. Він є складовою частиною більшості органічних сполук організму: амінокислот, білків, ліпідів, вітамінів, гормонів, ферментів і т.ін. Нітроген утворює досить міцні ковалентні зв'язки з гідрогеном, карбоном. Разом із сульфуром, оксигеном, фосфором нітроген зміцнює «кістяк» з карбонових ланцюгів, завдяки чому утворюються різноманітні органічні сполуки. Азот - основна складова повітря. Дуже добре, як і кисень, розчиняється в біологічних рідинах, зокрема, у крові. Його присутність у крові може стати причиною кесонної хвороби. Різке падіння тиску (наприклад, при швидкому підйомі водолаза) може привести до виділення азоту (кров «закипає»). Це може привести до паралічу й смерті.

Препарати нітрогену:

Органічних препаратів дуже багато. Із неорганічних слід зазначити:

Азот рідкий використовується для виморожування при захворюваннях шкіри й слизових оболонок. Оксид (I) нітрогену (N2O) застосовується для інгаляційного наркозу.

Розчин аміаку 10 %. Аміак збуджує діяльність ЦНС , при нанесенні на шкіру викликає роздратування й противомікробну дію. Застосовують при непритомності, алкогольному сп'янінні, зовні - як дезінфікуючий засіб.

Нітрит натрію (NaNO2) — коронаророзширюючий засіб, застосовують для профілактики й лікування стенокардії.



Фосфор — органоген (0,95 %). Добова потреба організму у фосфорі 1,3 г. Є складовою частиною білків, нуклеїнових кислот, АТФ і інших фізіологічно активних сполук. Велика кількість фосфору вміщується в кістковій і зубній тканині. В них він перебуває у вигляді гідроксиапатіту 3Са3(РО4)2·Сa(ОН)2 и 3Са3(РО4)2·СaCO3·H2O.

За умов недостатньої кількості фосфору й вітаміну D не засвоюється кальцій і виникає захворювання рахіт. Значення фосфору полягає в тому, що вуглеводи, жирні кислоти й інші речовини для того, щоб виконати енергетичну функцію, спочатку повинні бути фосфорильовані. Фосфор необхідний для утворення фосфатної буферної системи, що бере участь у підтримці кислотно-основної рівноваги. В АТФ фосфор утворює із оксигеном макроергічні зв'язки (збагачені енергією).

Препарати:

АТФ - аденозінтрифосфорна кислота застосовується при м'язовій дистрофії, атрофії м'язів, міокардіодистрофії, стенокардії й т.ін.



Арсен — мікроелемент (10–6 %). Топографія в організмі: нирки, печінка, селезінка, легені. У волоссях і кістках арсен зберігається довгі роки, що має значення для судово-медичної експертизи. Найбільша його концентрація спостерігається в мозку й м'язах.

Біологічна роль:

1. Концентрується в еритроцитах і бере участь у синтезі гемоглобіну.

2. Бере участь в окислювально-відновних процесах.

3. Бере участь в обміні нуклеїнових кислот.

У великих дозах сполуки арсену - сильні отрути.

Препарати:

Оксид арсену (III) - білий арсен, некротизує патологічно змінені тканини (шкіряні покриви, пульпу зубів), тому застосовується в дерматології й стоматології, зовнішньо.

За умов приймання усередину стимулює кровотворення, анаболічні процеси, нормалізує функцію нервової системи.

1 %-ний розчин арсенату натрію має аналогічну дію. Застосовується при неврозах, анемії, дистрофіях. У великих дозах - для лікування лейкозу, тому що пригнічує лейкопоез.



Оксиген — органоген, загальний вміст в організмі 62,43 %. Бере участь у всіх видах обміну. Кисень необхідний для найважливішого життєвого процесу - подиху.

Всі реакції окислення-відновлення в організмі відбуваються за наявності кисню. Оксиген входить до складу таких біологічно важливих сполук як білки, амінокислоти, вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти, вітаміни, гормони й ін. Фагоцитарні функції організму залежать від рівня кисню. Зниження рівня оксигену приводить до зниження захисних функцій організму. Кисень необхідний для розкладання загиблих тварин і рослин (кругообіг речовин у природі).

Кисень разом з оксидом карбону (IV) збуджує дихальний і судинно-рушійний центри. Кисень застосовується для лікування серцево-судинних, інфекційних, пухлинних захворювань (оксигенотерапія й оксигенобаротерапія).

В анестезіології кисень застосовується разом з ингалляціонними наркотичними речовинами.

Озон О3 — бактерицидна речовина. Озонотерапія проводиться при лікуванні багатьох захворювань: серця й судин, нирок, органів травлення, туберкульозу й т.ін. У високих концентраціях озон токсичний. Озон затримує шкідливе для життя ультрафіолетове випромінювання Сонця й поглинає інфрачервоне випромінювання Землі, перешкоджає її охолодженню. Тому озоновий пояс Землі має велике значення для забезпечення життя на Землі.

Сульфур — органоген (0,16 %). Добова потреба організму в сульфурі 4-5 г. Входить до складу амінокислот, білків, ферментів, гормонів, вітамінів (вітамін В1 — тіамін), є складовою частиною сульфгідрильних груп — SH. Великий вміст сульфуру у волоссях, кістках, нервовій тканині. В організмі сульфур окислюється до сульфатної кислоти, що знешкоджує токсичні речовини - продукти обміну (феноли, крезол, скатол, індол).

Препарати:

Сірка очищена - протимікробний й протипаразитарний засіб. Застосовується в дерматології.

Тіосульфат натрію (Na2S2O3) у вигляді 30 % розчину для ін'єкцій - протиотрута при отруєнні солями важких металів. Крім того, застосовується як протипаразитарний, протиалергічний й протизапальний засіб.



Селен — мікроелемент. Топографія в організмі: печінка, нирки, серце, гіпофіз, кістякові м'язи. Значна кількість селену вміщується в сітківці ока. Тому він необхідний для процесу зору. Селен необхідний для функції полових залоз, наприклад, для нормального протікання вагітності. Сполуки селену токсичні. Але в мікродозах застосовуються в медицині для лікування й попередження захворювань ока, печінки, підшлункової залози, дистрофій і т.ін.

Флуор — мікроелемент (10–5 %). Топографія в організмі: волосся, зуби, кістки. Добова потреба складає 1-2 мг. Необхідний для формування кісткової тканини, зубної емалі й дентину. Недолік флуору викликає карієс зубів, надлишок — флюороз. Норма F у питній воді 1,5 мг/л. До складу зубної емалі й дентину надходить у вигляді флуорапатиту Ca5(PO4)3F.

Хлор — макроелемент (10–2 %). Він концентрується в позаклітинній рідині разом з іонами натрію. Добова потреба в Cl — 4-6 г.

Біологічна роль:

1. Регуляція осмотичного тиску;

2. Сприяє відкладенню глікогену в печінці;

3. Бере участь у водно-сольовому обміні;

4. Входить до складу ферментних систем, активує амілазу слини.

Атоми хлору - потужні окислювачі й тому мають дезінфікуючі властивості.

Препарати:

Хлор (Cl2), застосовується для дезінфекції води. Хлорорганічні речовини застосовуються як наркотичні й анестезуючі речовини. Соляна кислота (HCl) надходить до складу шлункового соку, застосовується при анацидному і гіпоацидному гастритах, диспепсії.

Хлорне вапно (CaOCl2) використовується для дезінфекції приміщень, предметів догляду за хворими й ін.



Бром — мікроелемент (10–4 %). Найбільше брому вміщується в нирках, щитоподібній залозі, гіпофізі, крові, сечі. Добова потреба - 821 мг.

Біологічна роль:



1. Підсилює процеси гальмування в центральній нервовій системі.

2. Бере участь у біосинтезі тестостерону й регулює функцію полових залоз.

Препарати:

Бромід натрію, бромід калію (NaBr, KBr) показані при захворюваннях нервової системи: епілепсія, неврастенія, істерія, безсоння, перевтома.



Иод — мікроелемент (10–4 %). Добова потреба — 0,2 мг. У крові людини концентрація иодид-іонів стала (10–6-10–5 %) і називається «иодним дзеркалом крові». Основна біологічна функція - бере участь у біосинтезі гормону щитоподібної залози - тироксину. При нестачі иоду в організмі розвивається захворювання - ендемічний зоб. Крім того, иод бере участь у водно-сольовому обміні, а також позитивно впливає на імуногенез.

Препарати:

Иодид калію (KJ) застосовують при ендемічному зобі, при запальних захворюваннях очей. Иодид калію захищає щитоподібну залозу від дії радіації.

Розчини иоду спиртові (5 % і 10 %) виявляють місцеву антисептичну, дратівну, протизапальну дію.






База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка