Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Лигандообменные и металлообменные равновесия. Хелатотерапия. Термодинамические принципы хелатотерапии.




Если в системе несколько лигандов с одним ионом металла или несколько ионов металла с одним лигандом способных к образованию комплексных соединений, то наблюдаются конкурирующие процессы: в первом случае лигандообменное равновесие - конкуренция между лигандами за ион металла, во втором случае металлообменное равновесие - конкуренция между ионами металла за лиганд. Преобладающим будет процесс образования наиболее прочного комплекса. Например, в растворе имеются ионы: магния, цинка, железа (III), меди, хрома (II), железа (II) и марганца (II). При введении в этот раствор небольшого количества этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) происходит конкуренция между ионами металлов и связывание в комплекс железа (III), так как он образует с ЭДТА наиболее прочный комплекс.

В организме постоянно происходит взаимодействие биометаллов (Мб) и биолигандов (Lб), образование и разрушение жизненнонеобходимых биокомплексов (МбLб)

Мб + Lб ó МбLб

В организме человека, животных и растений имеются различные механизмы защиты и поддержки данного равновесия от различных ксенобиотиков (чужеродных веществ) и в том числе от ионов тяжелых металлов. Ионы тяжелых металлов, не связанные в комплекс, и их гидрокомплексы, являются токсичными частицами (Мт). В этих случаях, наряду с естественным металлолигандным равновесием, может возникнуть новое равновесие, с образованием более прочных чужеродных комплексов, содержащих металлы токсиканты (MтLб) или лиганды–токсиканты (МбLт), которые не выполняют необходимые биологические функции. При попадании в организм экзогенных токсичных частиц возникают совмещенные равновесия и, как следствие, конкуренция процессов. Преобладающим будет тот процесс, который приводит к образованию наиболее прочного комплексного соединения:

MбLб + Мт = МтLб + Mб

MбLб + Lт = МбLт + Lб

Нарушения металлолигандного гомеостаза вызывают нарушения процесса обмена веществ, ингибируют активность ферментов, разрушают важные метаболиты, такие как АТФ, клеточные мембраны, нарушают градиент концентрации ионов в клетках. Поэтому создаются искусственные системы защиты. Должное место в этом методе занимает хелатотерапия (комплексонотерапия).

Хелатотерапия – это выведение токсичных частиц из организма, основанное на хелатировании их комплексонатами s–элементов. Препараты, применяемые для выведения инкорпорированных в организме токсичных частиц, называют детоксикантами (Lg). Хелатирование токсичных частиц комплексонатами металлов (Lg) преобразуют токсичные ионы металлов (Мт) в нетоксичные (MтLg) связанные формы, подходящие для изоляции проникновения через мембраны,транспорта и выведения из организма. Например, свободный ион свинца относится к тиоловым ядам, а прочный комплексонат свинца с натриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты малотоксичен. Комплексоны и комплексонаты переходных металлов обладают высокой эффективностью биологического действия, малотоксичны. Они сохраняют в организме хелатообразующий эффект как по лиганду (комплексону), так и по иону металла. Это обеспечивает металлолигандный гомеостаз организма. Поэтому применение комплексонатов в медицине, животноводстве, растениеводстве обеспечивает детоксикацию организма. Основные термодинамические принципы хелатотерапии можно сформулировать в двух положениях.

· Детоксикант (Lg): должен эффективно связывать ионы токсиканты (Мт, Lт), вновь образующиеся соединения (МтLg),должны быть прочнее, чем те, которые существовали в организме.
КутLg) > КубLт), КубLтLg) > Ку(МбLт), где Ку – константа устойчивости;

· Детоксикант не должен разрушать жизненно необходимые комплексные соединения (МбLб); соединения, которые могут образовываться при взаимодействии детоксиканта и ионов биометаллов (MбLg), должны быть менее прочными, чем существующие в организме.
КубLg) < КубLб); КубLтLg) < КубLб)

 

Элементы Zn, Fe, Co, Mo, Cu — жизненно необходимы, входят в состав металлоферментов. Они катализи­руют 'реакции, которые можно разделить на три группы:

1. Кислотно-основные взаимодействия. Участвует ион цинка, входящий в состав фермента карбоангидразы, катализирующего обратимую гидратацию СО2 в биосистемах.

2. Окислительно-восстановительные взаимодействия. Участвуют ионы Fe, Co, Сr, Мо. Железо входит в состав цитохрома, в ходе процесса происходит перенос электрона:

3. Перенос кислорода. Участвуют Fe, Cu. Железо входит в состав гемоглобина, медь — в состав гемоцианина. Предполагается, что эти элементы связываются с кислородом, но не окисляются им.

Соединения d-элементов избирательно поглощают свет с разными длинами волн. Это приводит к появлению окраски. Квантовая теория объясняет избирательность поглощения расщеплением d-подуровней ионов металлов под действием поля лигандов.

Хорошо известны следующие цветные реакции на d-эле­менты:

Мn2+ + S2– = MnS (осадок молочного цвета)

Hg2+ + 2Г = HgГ (желтый или красный осадок)

К2Сr2О7 (т.) + H2SO4 (конц.) = K2SO4 + Н2О + 2СrО3 (кристаллы оранжевого цвета)

Приведенные выше реакции используются в аналитиче­ской химии для качественного определения соответствующих ионов. Уравнение реакции с дихроматом показывает, что про­исходит при приготовлении «хромовой смеси» для мытья хи­мической посуды. Эта смесь необходима для удаления как неорганических, так и органических отложений с поверхности химических склянок. Например, 'жировых загрязнений, кото­рые всегда остаются на стекле после прикосновения пальцев.

Необходимо обратить внимание на то, что d-элементы в организме обеспечивают запуск большинства биохимических процессов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность.

Таблица. Ферменты, в которых ионы различных металлов выполняют сходные функции

Фермент Микроэлементы, активирующие фермент
Карбоксилаза Mn2+, Co2+, Cu2+, Fe2+, Ca2+, Zn2+
Полипептидаза Zn2+, Co2+
Лецитиназа Zn2+, Mg2+, Co2+, Zn2+, Mn2+
Аргиназа Co2+, Mn2+, Ni2+, Fe2+

 

 


 

VIB-группа

VIB-группу составляют элементы (переходные металлы) — хром, молибден и вольфрам. Эти редкие металлы находятся в природе в небольшом количестве. Однако благо­даря целому ряду полезных химических и физических свойств, широко применяются не только в машиностроении и химической технологии, но и в медицинской практике (сплав Сr—Со—Мо используется в хирургии и стоматологии, молиб­ден и его сплавы применяются как детали рентгеновских тру­бок, из вольфрама изготовляют аноды рентгеновских трубок, сплавы вольфрама — основа экранов для защиты от γ-лучей).

Хром Сr, молибден Мо, вольфрам W — микроэлементы живых организмов.

Хром обнаруживается в растительных и животных орга­низмах. В организме взрослого человека содержится пример­но 6 г Сr (0,1%).

Металлический хром нетоксичен, а соединения Сr(III) и Cr(VI) опасны для здоровья. Они вызывают раздражение кожи, что приводит к дерматитам. Производные хрома (VI) облада­ют канцерогенными свойствами, а 0,25—0,3 г дихромата калия вызывают летальный исход. Соединения xpoмa (VI) применя­ются как фунгициды (протравливающие вещества). Соединения хрома (III) благоприят­но влияют на рост растений.

СrО3 обладает прижигающим действием. Это свойство используется в медицине. Тем не менее, необходимо по­мнить, что соли хрома (III) и хрома(VI) токсичны для челове­ка.

Молибден — относится к металлам жизни, является од­ним из важнейших биоэлементов.

В биохимических процессах молибден участвует в степе­нях окисления V и VI. В этом состоянии он создает устойчи­вые оксоформы [МоО(C2O4)(Н2О)2О2]2– или [МоО3(ОН)2] и, видимо, поэтому входит в состав ферментов, обеспечивающих перенос оксогрупп.

В крови преобладает Mo(VI), если лигандом будет кислород, то образуются устойчивые изополимолибдат-ионы:

Избыточное содержание молибдена в пище нарушает ме­таболизм Са2+ и РО43–, вызывая снижение прочности костей — остеопорозы. Возможно, происходит связывание MoO42– и PO43– в фосфорномолибденовые комплексы состава [PMo12O40]3–, [РМо11О39]7–, [P2Mo17O61]I0–. Такие комплексы можно рас­сматривать как кислотные остатки гетерополимолибденовых кислот. С кальцием эти остатки дают нерастворимые кри­сталлики. Не исключено, что эти кристаллики инициируют отложение солей мочевой кислоты и вызывают заболевание подагрой. Подагра деформирует суставы, оправдывая свой буквальный перевод, как «капкан для ног».

Кроме кислородных комплексов, молибден образует галогенидные (Наl), тиоцианатные (NCS) и цианидные (CN) комплексы.

Молибден входит в состав различных ферментов. В орга­низме человека к ним относятся альдегидогидроксидазы, ксантиндегидрогеназы, ксантиноксидазы.

Молекулярная масса ксантиноксидазы (КОКС) 250 000. Это молибденсодержащий фермент млекопитающих. Он может катализировать окисление ксантина и других пуринов, а также альдегидов. В ходе ферментативной реакции молиб­ден (VI) переходит в молибден (V), а потом в молибден(IV).

Превращение гипоксантина и ксантина в мочевую кисло­ту, катализируемое ксантиноксидазой, происходит по схеме:

Предполагается, что в ходе каталитического процесса мо­либден образует связь с азотом и кислородом ксантина.

Молибден является важнейшим микроэлементом расте­ний, так как биологически активные вещества с его участи­ем обеспечивают мягкую фиксацию азота: превращают в аммиак или азотсодержащие продукты.

По сравнению с другими промышленно важными метал­лами молибден малотоксичен.

Потребление молибдена с продуктами питания 0,1—0,3 мг/сут, но необходимое дневное поступление не установлено. Дефицит молибдена вызывает уменьшение активности ксантиноксидазы в тканях. Избыточное содержание молибдена вызывает остеопорозы.

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных