Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ХИМИЯ БИОГЕННЫХS-, P- и D-ЭЛЕМЕНТОВ. ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ




 

В настоящее время известно 110 химических элементов, большинство из них встречается в природе, некоторые получены искусственно (с помощью ядерных реакций).С точки зрения строения атома химические элементы делятся на s-, p-, d-, f- семейства. У s-элементов последний электрон заполняет s-орбиталь внешнего электронного слоя, у р-элементов – р-орбиталь внешнего электронного слоя. Элементы d-семейства (d-элементы) – это элементы, у которых последний электрон заполняет d-орбитальпредвнешнего электронного слоя (2-го снаружи слоя). К ним относятся элементы, находящиеся в середине больших периодов (между s- и р-элементами). Их называют также переходными элементами. Так как d-орбиталей пять, и на каждой может быть по два электрона, то всего на d-подуровне может быть 10 электронов. Им соответствуют 10 d-элементов. Например, в IV периоде к d-элементам относятся элемента от Sc (№21) до Zn (№30) включительно.d-Элементы находятся в побочных подгруппах периодической системы, все они металлы. На внешнем электронном слое у большинства из них находятся по 2 электрона. Если наблюдается «провал» («проскок») электрона с s-орбитали внешнего слоя на d-орбитальпредвнешнего слоя, то на внешнем слое остается 1 электрон, как например, у Cr и Сu (элементов IV периода). Таким образом, на внешнем электронном слое у них мало электронов, они их легко отдают и являются металлами.Валентными электронами у них могут быть не только электроны внешнего слоя (ns-электроны), но и предвнешнего слоя ((n–1)d-электроны). Поэтому подавляющее большинство из них проявляет переменную валентность.

Человек – составная часть природы. В живых организмах, в том числе и в организме человека, можно обнаружить почти все те же химические элементы, которые есть в земной коре и морской воде, только в иных количествах.В результате естественного отбора основу живых систем составляют 6 элементов: C, H, O, N, P, S, получивших название органогенов. Эти элементы составляют в организме 97,4% и являются основой органических соединений. Для органогенов характерно образование водорастворимых соединений, что способствует их концентрированию в живых организмах.

Существуют различные классификации химических элементов, находящихся в организме человека. По содержанию их разделяют на следующие группы.

1. Макроэлементы – это элементы, содержание которых в организме выше 10-2%. К ним относятся О (62), С (21), Н (10), N (3), Ca (2), P (1), K (0.23), S (0.16), Cl (0.1), Nа (0.08), Mg (0.027). В скобках указана массовая доля элементов в %.

2. Микроэлементы – это элементы, содержание которых в организме находится в пределах от 10-3% и ниже. К ним относятся: йод, медь, мышьяк, фтор, бром, стронций, барий, кобальт и другие. Иногда выделяют ультрамикроэлементы – это элементы, содержание которых в организме ниже 10-5%. К ним относятся: ртуть, золото, уран, торий, радий и др. Но в настоящее время их объединяют с микроэлементами в одну группу. Основателем этой классификации является В.И.Вернадский.

В.В.Ковальский, исходя из значимости элементов для жизнедеятельности, подразделил их на три группы.

1. Жизненно необходимые (незаменимые) элементы. Они постоянно содержатся в организме человека, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов: Н, О, Са, N, К, Р, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Их дефицит приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности человека.

2. Примесные элементы. Эти элементы постоянно содержатся в организме животных и человека: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Биологическая роль их мало выяснена или неизвестна.

3. Примесные элементы (Sc, Tl, Jn, La, Pr, Sm, W, Re, Tb и др.). Обнаружены в организме человека и животных. Данные о количестве и биологическая роль не выяснены.

Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов, называют биогенными элементами. Точно перечислить все биогенные элементы в настоящее время еще невозможно из-за сложности определения очень низких концентраций микроэлементов и установления их биологических функций. Для 24 элементов биогенностьустановлена надежно. Это элементы 1-ой и некоторые элементы 2-ой группы по Ковальскому.

Органы человека по-разному концентрируют в себе различные химические элементы, т.е. они неравномерно распределяются между разными органами и тканями. Данные по распределению (топографии) некоторых макро- и микроэлементов в организме человека представлены на рис. 2.1.

Десять металлов, жизненно необходимых для живого организма, получили название «металлы жизни». К ним относятсяCa, K, Na, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co (расположены в порядке уменьшения их содержания).

Биологическая роль химических элементов в организме человека разнообразна. Главная функция макроэлементов состоит в построении тканей, поддержании постоянства осмотического давления, ионного и кислотно-основного состава. Микроэлементы участвуют в обмене веществ, процессах размножения, тканевом дыхании, обезвреживании токсичных веществ, влияют на процессы кроветворения, окисления-восстановления, проницаемость сосудов и тканей.

Рис. 2.1. Концентрирование некоторых химических элементов в органах, тканях и биожидкостях человека

 

Необходимо знать, что для организма вреден не только недостаток, но и избыток биогенных элементов, так как при этом нарушается химический гомеостаз. Например, избыток Zn в пище вызывает угнетение активности железосодержащих ферментов (антагонизм Zn и Fe). На рис. 2.2 представлена кривая зависимости реакции организма от концентрации веществ в пище. Ряд элементов (Hg, Pb, Cd, и др.) считаются токсичными, так как попадание их в организм уже в микроколичествах приводит к тяжелой патологии.

 

Рис. 2.2. Кривая зависимости реакции организма от концентрации веществ в пище

 

Различные элементы и их соединения широко используются в медицинской практике при оказании помощи, в качестве лекарственных средств. Например, для приготовления антисептической повязки при термических ожогах используется 2%-ный водный раствор NaHCO3; для нейтрализации места ожога кислотами после длительного промывания его проточной водой используется 3%-ный раствор NaHCO3, 0,9%-ный раствор NaCl называется физиологическим раствором и т.д.

В результате производственной и хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение окружающей среды промышленными отходящими газами, сточными водами, твердыми отходами и т.д. Санитарная охрана окружающей среды предусматривает соблюдение предельных нормативов содержания загрязнителей в воздухе, в воде и в почве, называемых предельно допустимыми концентрациями (ПДК). ПДК – это максимальная концентрация вредного вещества в окружающей среде, практически не влияющая отрицательно на живые организмы, в том числе и на человека. Например, ПДК меди в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения составляет 1,0 мг/л, в почве 3,0 мг/кг (подвижные соединения).

Наряду с заболеваниями, вызванными загрязнением окружающей среды, существуют заболевания, связанные с аномальным содержанием некоторых элементов в почве, водоемах той или иной географической зоны. Такие заболевания называются эндемическими. Например, в Белгородской области обнаружен дефицит йода, избыток кальция, много железа, особенно в районах добычи железной руды.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-10-15; просмотров: 2376. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.016 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7