Слайд 1
ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
КАФЕДРА ХИМИИ
Лекция
Биогенные элементы.
D – элементы
Общая характеристика элементов
d-блока.
2. D –элементы I-Б группы.
3.
D –элементы II-Б группы.
Лектор: Ганзина Ирина Викторовна
кандидат биологических наук,
доцент кафедры химии
Слайд 2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА D-ЭЛЕМЕНТОВ
К элементам d - семейства относятся 32 элемента
периодической системы.
Они входят в 4 - 7 -ой большие
периоды.
Строение внешних электронных оболочек атомов описывается общей формулой
nsy (n-1)dx ,
где х - от 1 до 10, у - от 1 до 2.
У атомов III - Б группы появляется первый электрон на d - орбитали
Sc - скандий - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1.
В последующих Б группах происходит заполнение d - подуровня до 10 электронов. Отсюда и название - d - семейство.
Слайд 4В периодах с увеличением заряда ядра очень незначительно изменяется радиус, энергия
ионизации атома. Это объясняется проникновением nS - электронов под d
- электронный слой в соответствии с принципом наименьшей энергии (лантаноидное сжатие).
В группах Б сверху вниз уменьшаются металлические свойства, хотя все d - элементы металлы, и, образуемые ими простые вещества, способны выступать в окислительно-восстановительных реакциях только восстановителями.
Слайд 6d - элементы отличаются набором разных степеней окисления элементов:
Mn от +2 до +7 (+2;+3;+4;+6;+7)
Ti
от +2 до +4 (+2;+3;+4)
Cr от +2 до +6 (+2;+3;+4;+6)
Низшая степень окисления обусловливает основные и восстановительные свойства, ей соответствует катионная форма d - элемента:
Mn2+; Mn(ОН)2;
Mn+2- 5e →Mn+7.
Слайд 7С увеличением степень окисления элемента происходит усиление окислительной способности и
кислотных свойств соединения.
Амфотерные свойства более типичны для соединений с промежуточными
степенями окисления:
Cr+2О Основный оксид
Cr2+3О3 Амфотерный оксид
Cr+6О3 Кислотный оксид
Слайд 8В периоде с увеличением заряда ядра уменьшается устойчивость соединений с
высшей степенью окисления атома, и одновременно возрастают их окислительные свойства.
Сильными окислителями являются:
(Cr+62О7)2- - бихромат - ион; =+1,33В;
(Mn+7О4)- - перманганат - ион; =+1,51В;
(Fe+6О4)2- - феррат - ион; =+1,90В;
Возрастание о-в потенциала свидетельствует о возрастании окислительной способности.
Слайд 9Биологическая роль d-элементов
В организме d - элементы представлены как микроэлементы.
К "металлам жизни" относят:
Cu, Zn, Mn, Fe, Co, Mn.
К биогенным элементам относят
Ti, V, Cr, Ni, Ag, Cd, Hg.
Они существуют в виде ионов и в виде комплексных соединений.
Слайд 10Ионы в низших степенях окисления Mn2+, Fe2+, Co2+ при физиологических значениях
рН не проявляют выраженную восстановительную активность.
В организме ионы либо
гидратированы, либо гидролизованы.
Чаще всего в биохимических реакциях d - элементы участвуют в виде бионеорганических комплексов металлов.
Лигандами в этих комплексах могут выступать аминокислотные остатки, пептиды, белки, нуклеиновые кислоты, гормоны.
Слайд 11Бионеорганические комплексы d - элементов с белками называются биокластерами.
Внутри
биокластера находится полость, в которую входит ион металла подходящий по
размеру к размеру полости. Он образует донорно-акцепторные связи с - ОН, - SH, - NH2, - COOH группами аминокислот.
Слайд 12Например, ферменты группы цитохромов содержат Fe2+, карбоангидраза - Zn2+, связанные
с белком.
Слайд 13В зависимости от выполняемой биологической функции биокомплексы металлов условно подразделяют
на группы:
а) транспортные - доставляют в организм кислород и биометаллы;
б) аккумуляторы - (накопители) -
например ферритин - "депо" железа в организме;
в) биокатализаторы - металлоферменты, регулирующие содержание веществ в организме и скорость биохимических превращений.
Слайд 14Реакции, катализируемые этими ферментами, можно разделить на две группы:
а) кислотно-основные
реакции - например процесс обратимой гидратации с участием цинксодержащей (Zn2+) карбоангидразы.
CO2+H2O
↔ H2CO3
б) окислительно-восстановительные реакции, в которых металл фермента изменяет свою степень окисления. Например, в цитохромах в процессе переноса электрона изменяется степень окисления железа:
Fe3++e- ↔ Fe2+
Слайд 15Многие соединения d - элементов, особенно - Cd, Hg, V,
Ni, Cu - оказывают токсическое действие на организм, т.к. образуют
с белками нерастворимые соединения, т.е. белки денатурируют.
Слайд 16d - ЭЛЕМЕНТЫ I-Б ГРУППЫ:
МЕДЬ(Cu), СЕРЕБРО(Ag), ЗОЛОТО(Au)
29Cu; 47Ag; 79Au
- составляют I Б подгруппу П.С.
Общая электронная формула с учётом
эффекта "провала электрона":
ns1(n-1)d10np0,
где ns и (n-1)d электроны, близки по энергии и участвуют в образовании химических связей.
Слайд 17Элементы относятся к неактивным металлам и в электрохимическом ряду напряжений
стоят после водорода.
В природе существуют как в виде соединений
(оксидов, сульфидов), так и в элементной форме, проявляя высокую стойкость к окислению кислородом.
От Cu к Au основные и
восстановительные свойства убывают, так:
а) медь образует оксиды и гидроксиды основного характера;
б) гидроксид золота Au(OH)3 имеет амфотерный характер.
Слайд 18Степени окисления:
Cu: +1; +2; - (Cu2O, CuOH, CuO, Cu(OH)2);
редко +3.
Ag: +1; - (Ag 2O); редко+2.
Au: +3; +1;
+2 - (Au(OH)3, неустойчив)
Имеются данные, что в биологических системах медь входит в состав соединений со степенью окисления +1 и +2, при этом Cu(I) прочно связывается с серосодержащими лигандами, а Cu(II) - с карбоксильными, фенольными и аминогруппами белков.
Эти элементы являются хорошими комплексообразователями, что определяет их биологическую роль.
Слайд 19 Медь (Cu) - медь принадлежит к числу микроэлементов,
необходимых для и
нормального развития. В растениях и животных содержание
меди варьируется от 10-15 до 10-3%.
Мышечная ткань человека содержит 1·10-3 % меди,
костная ткань — 1,26·10-4%,
в плазме крови – 7,5 - 20 мг/л.
Всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 72 мг меди ( 1,1 ммоль) - в печени, головном мозге, крови.
Слайд 20Биологическая роль меди:
1. Медь служит активатором ряда реакций и входит
в состав медьсодержащих ферментов.
Известно около 25 медьсодержащих белков и ферментов,
которые составляют группу оксигеназ и гидроксилаз.
Эти ферменты активируют молекулу кислорода, которая далее активно окисляет органические соединения.
Например, цитохромоксидаза (ЦХО), завершающая этап тканевого дыхания.
В ходе каталитического действия ЦХО обратимо изменяется степень окисления меди:
Cu2+ ↔ Cu+
Слайд 212. в присутствии меди повышается устойчивость тканей к недостатку кислорода,
3.
медь является частью ферментных систем, которые участвуют в синтезе миелиновых
оболочек всех нервных волокон,
4. медь отвечает за утилизацию фосфора и способствует удалению фосфатов из плазмы крови при повышенном поступлении фосфора в организм (что особенно актуально сегодня, когда пищевая промышленность добавляет фосфаты практически во все продукты питания), а это положительно сказывается на обмене кальция и фосфора,
Слайд 225. известны медьсодержащие белки, разлагающие супероксид - ион- O2- - свободный
радикал, разрушающий клетку.
К ним относится супероксиддисмутаза (СОД), которая переводит
O2- в пероксид водорода, который далее разлагается в организме под действием каталазы:
[COД Cu+] + O2- + 2Н+↔ [COД Cu2+] + Н2O2
Слайд 236. В плазме крови млекопитающих содержится церулоплазмин (ЦП) ("голубая" оксидаза),
в составе которого на 1 молекулу белка приходится 8 атомов
меди.
Этот медьсодержащий (ЦП)
белок принимает участие в
окислении железа,
восстановлении кислорода до воды и транспорте меди в организме.
Он регулирует баланс меди, участвует в синтезе гемоглобина и обеспечивает выведение избытка меди из организма.
Слайд 24Недостаток меди в организме приводит:
1.к патологическому росту костей,
2.дефектам
в соединительных тканях,
3. нарушается обмен железом между плазмой крови и
эритроцитами,
4. возникает медная анемия (нарушение координации движения).
Избыточное количество меди в организме ведет к развитию тяжелых заболеваний.
При болезни Вильсона, связанной с нарушением метаболизма меди, содержание меди увеличивается в 100 раз.
Повышение меди в крови встречается при таких заболеваниях, как лейкемия, лимфома, ревматоидный артрит, цирроз, нефрит.
Слайд 25Наиболее богаты медью мясо и субпродукты (говяжья либо свиная печень),
а также печень трески и морепродукты (мидии, устрицы, креветки, морская
капуста).
Медь содержится практически во всех овощах и фруктах, ее много в гречневой и овсяной крупе, в бобовых, в картофеле и яблоках, в грибах и орехах, в шоколаде и какао. Много меди в тыквенных семечках, в пшеничных отрубях и хлебе с отрубями, в капусте, моркови и т.д.
Потребность человека в меди - 2,3 мг в сутки, что полностью обеспечивается потребляемой пищей растительного и животного происхождения.
Слайд 26 В больших количествах соли меди токсичны.
Сульфат меди и другие
соединения меди используют в сельском хозяйстве в качестве микроудобрений и
для борьбы с различными вредителями растений. Однако при использовании соединений меди, при работах с ними нужно учитывать, что они ядовиты. Попадание солей меди в организм приводит к различным заболеваниям человека. ПДК для аэрозолей меди составляет 1 мг/м3, для питьевой воды содержание меди должно быть не выше 1,0 мг/л.
Сульфат меди массой до 2 г. вызывает сильное отравление с возможным смертельным исходом.
Токсическое действие соединений меди объясняют образованием нерастворимых хелатов-альбуминатов Cu2+ с белками.
Серебро (Ag)- примесный микроэлемент,
его содержание в
организме составляет до
7,3 ммоль.
Концентрируется в печени, гипофизе, эритроцитах, пигментной оболочке глаза.
При попадании в организм оказывает токсическое действие, т.к. соединяется с белками, содержащими серу и таким образом инактивирует ферменты и разрушает белки.
Слайд 28Этим же свойством объясняется и бактерицидное действие соединений серебра Ag+
.
Доказано, что содержание Ag+ около
10-8 ммоль/л придает воде бактерицидные
свойства.
Поэтому все используемые в медицине соединения серебра –это препараты наружного действия, обладающие вяжущим, прижигающим, бактерицидным действием.
Их применяют
при коньюктивитах,
инфекционных заболеваниях слизистых оболочек,
для лечения кожных и венерических заболеваний (протаргол, колларгол).
Слайд 29
Золото (Au) – примесный микроэлемент, не имеет выраженной биологической роли.
Соединения
золота применяются в химиотерапии для лечения полиартрита, туберкулеза, кожных заболеваний
(кризонал, санокризин).
Соединения золота обладают бактерицидным действием.
Слайд 30d - ЭЛЕМЕНТЫ II -Б ГРУППЫ:
ЦИНК(Zn), КАДМИЙ(Cd), РТУТЬ(Hg)
30Zn ; 48Cd; 80Hg
- составляют Б подгруппу II группы П.С.
Общая электронная формула валентных
подуровней:
…ns2(n-1)d10np0,
Валентность элементов II, что определяется ионизацией ns2 -электронов, степень окисления +2.
Слайд 31Атомы ртути способны к образованию связи друг с другом, что
определяет степень окисления +1 при двухвалентном состоянии (Hg2Cl2) - каломель:
Cl-Hg-Hg-Cl
От Zn к Hg ослабляются металлические и восстановительные свойства атомов.
Zn - активный металл, Hg - не активный.
Соединения Zn, Cd амфотерны, поэтому в растворах солей находятся как в катионных
Zn2+ ,
так и анионных
[Zn(OH)4]2-
гидратированных формах.
Слайд 32Все эти элементы активные комплексообразователи с координационными числами:
Zn2+ к. ч. =
4
Cd2+ к. ч. = 4, 6
Hg2+ к. ч. = 4
Все эти элементы
относятся к микроэлементам. Содержание в организме:
Zn - 10,8 ммоль; (1,5-3г)
Cd - 0,6 ммоль;
Hg - 0,18 ммоль;
Слайд 33Цинк (Zn) - в организме содержится
10,8 ммоль; (1,5-3г);
концентрируется в мышцах, печени,
поджелудочной железе, волосах.
Входит в состав более 40 металлоферментов, катализирующих
гидролиз пептидов, белков, эфиров и реакции гидратации.
Например, - карбоангидраза крови, содержащаяся в эритроцитах, состоит из 260 аминокислотных остатков и Zn2+, расположенного в полости комплекса с к.ч. = 4.
Слайд 34Цинк в активном центре фермента координирует молекулу воды или ОН-,
связывающих СО2, образующийся в тканях:
Н2О + СО2 ↔ H2CO3 ↔ HCO3- +
H+
OH- + CO2 ↔ HCO3-
Эти процессы координируют скорость дыхания и газообмен в организме.
Zn2+ входит в состав гормона
инсулина, который влияет
на содержание сахара в крови.
Слайд 35Недостаток цинка в организме проявляется следующими симптомами:
замедление роста у детей
-
позднее половое созревание
- импотенция у мужчин и стерильность у женщин
-
плохое заживление ран
- раздражительность и потеря памяти
- появление угрей
- очаговое выпадение волос
- потеря аппетита, вкусовых ощущений и обоняния
- ломкость ногтей
- частые инфекции
- нарушение усвоения витаминов А, С и Е
- повышение уровня холестерина.
Важную роль цинк играет в заживлении ран. При дефиците цинка этот процесс идёт медленно в следствии снижения синтеза белка коллагена.
Слайд 36Потребность в цинке (~10-20мг/сутки) компенсируется продуктами питания.
Слайд 38Соединения Zn2+ применяются как вяжущие и прижигающие препараты:
ZnCl2 - прижигающее средство
в стоматологии;
ZnО - в составе присыпок;
0,25% ZnSO4 - в
глазных каплях.
Слайд 39Микосептин-для лечения грибковых заболеваний кожи применяют мазь, содержащую цинковую соль
ундециленовой кислоты.
Цинктерал-препарат цинка, который участвует в метаболизме и стабилизации клеточных
мембран; стимулирует процессы регенерации кожи и рост волос.
Слайд 40Глюконат цинка-входит в состав фермента - супероксид дисмутазы, препятствующего внутриклеточному
образованию свободных радикалов в процессе окислительно-восстановительных реакций;
способствует синтезу белка и
формированию соединительной ткани;
нормализует функцию предстательной железы;
Ацизол- препятствует образованию карбоксигемоглобина
снижает выраженность интоксикации при отравлении оксидом углерода
восполняет дефицит цинка в организме.
Слайд 41Кадмий (Cd) и ртуть (Hg) -
содержание Cd - 0,6 ммоль;
Hg - 0,18 ммоль;
примесные микроэлементы, обнаруживаются в печени и
почках.
Их участие в ферментативных процессах до конца не изучено, но при попадании в организм они оказывают ингибирующее действие на целый ряд ферментов.
Сулема (HgCl2) - один из сильнейших ядов и доза 0,2 - 0,3 г является смертельной.
Токсичны металлические Hg и Cd.
Слайд 42Это объясняется тем, что ионы этих металлов взаимодействуют с -
SH группами аминокислотных остатков, образуя нерастворимые соединения, и т.о. разрушают
белки.
Кроме того, ионы этих металлов могут замещать Cа2+ в составе гидроксиапатита костной ткани и нарушать фосфорно-кальциевый обмен организма.
ПДК Hg = 0,0005 мг/дм3;
ПДК Cd = 0,001 мг/дм3.
Слайд 43Соединения ртути находят применение в медицинской практике, как антисептические средства.
Сулема
(HgCl2) при больших разбавлениях (1/1000) применяется для дезинфекции.
HgО -
входит в состав глазных и кожных мазей.
HgS (киноварь) - используют для лечения венерических и кожных заболеваний.
Слайд 44d - ЭЛЕМЕНТЫ VI -Б ГРУППЫ:
ХРОМ(Cr), МОЛИБДЕН(Mo), ВОЛЬФРАМ(W)
Cr [Ar]
4s13d54p0 - провал электрона
Mo [Kr] 5s14d55p0 - провал электрона
W [Xe] 6s25d46p0
Сумма валентных
электронов = 6, что определяет максимальную валентность VI и степень окисления +6 в соединениях.
Самым активным металлом является хром.
Слайд 45Общий набор степеней окисления от +2 до +6.
Наиболее устойчивы
соединения со степенью окисления +3 и +6.
Например оксиды Cr2O3, CrO3.
Им соответствуют гидроксиды –
Cr(OH)3 - амфотерный гидроксид и
H2Cr2O7 – кислота.
Слайд 46d - элементы VI -Б группы образуют комплексные соединения, проявляя
координационное число 6, что соответствует sp3d2 - гибридизации, хотя известны комплексы
с к.ч. = 4; 8; 9.
Все три металла являются микроэлементами живых организмов.
Слайд 47Хром (Cr) -в организме человека содержится около 6мг хрома, при
этом в тканях органов содержание хрома больше, чем в крови.
Наибольшее
количество хрома присутствует в
почках( 0,6 мкг/кг)
щитовидной железе (0,3 мкг/кг)
печени( 0,2 мкг/кг)
легких(в случае поступления с воздухом).
Выводится из организма через мочеполовую систему(80%), кожные покровы и легкие (19%)
Слайд 48Биологическая роль Cr3+ связана с его влиянием на фактор толерантности к
глюкозе, активность которого падает при дефиците хрома, что проявляется в
гипергликемии и гликозурии.
Хром способен влиять на гомеостаз холестерина и некоторых аминокислот, способствует выведению из организма токсинов.
Потребность в хроме ~50-200мкг/сутки.
Содержится в овощах, ягодах, фруктах, рыбе, печени, яйцах, чёрном перце.
Его соединения оказывают токсичное и канцерогенное действие, вызывая дерматиты.
Слайд 49Биологическая роль хрома
Участвует в регуляции углеводного
и липидного обмена.
Поддерживает нормальную
толерантность к глюкозе.
Образует активный комплекс с инсулином.
Участвует в регуляции метаболизма
холестерина.
Активатор ряда ферментов(трипсина, фосфоглюкомутазы ит.д.)
Способствует нормальному формированию детского организма.
Слайд 50ДЕФИЦИТ ХРОМА
Причины дефицита:
Недостаточное поступление извне;
Нарушение регуляции обмена;
Повышенное расходование (напр., беременность);
Усиленное
выведение из организма, в условиях повышенного содержания в пище углеводов;
Увеличение
выведения с мочой в результате повышенных физических нагрузок
Проявления дефицита
Утомляемость, беспокойство, бессонница;
Невралгии и сниженные чувствительности конечностей;
Нарушение мышечной координации;
Повышение уровня холестерина, триглицеридов в крови;
Изменение массы тела;
Изменение уровня глюкозы в крови (гипергликемия, гипогликемия);
Увеличение риска развития сахарного диабета;
Увеличение риска развития ишемической болезни сердца;
Слайд 51Повышенное содержание хрома в организме
Причины избытка:
избыточное поступление извне (повышенная концентрация
в воздухе, избыточный прием с хромсодержащими биодобавками);
усиленное всасывание при недостатке
цинка и железа;
нарушение регуляции обмена хрома.
Проявление избытка:
Воспалительные заболевания с тенденцией к изъязвлению слизистых оболочек (перфорации носовой перегородки);
Аллергизирующее действие;
Дерматиты и экземы;
Астматический бронхит, бронхиальная астма;
Астеноневротические расстройства
Слайд 52Коррекция содержания хрома в организме
При недостатке:
Рекомендуется применять биологически активные добавки,
содержащие аспаргинат(Cr³⁺).
При интоксикации хромом и его соединениями:
Необходимо прекратить его
поступление в организм, провести соответствующее лечение.
При прямом контакте с соединениями хрома необходимо принимать душ с раствором СaNa₂ЭДТА.
Норма содержания хрома в организме человека: 6-12 мг;
Токсическая доза - 200мг;
Летальная доза – более 3,0 гр.
Слайд 53Основные пищевые источники хрома:
пивные дрожжи, мясо птицы,
печень, яичный
желток,
проросшие зерна пшеницы,
сыр, кукурузное масло, моллюски, некоторые спиртные
напитки.
Слайд 54Молибден (Mo) - один из десяти
металлов жизни, общее
содержание в
организме
~ 4,2мг (0,044ммоль).
Он является единственным тяжёлым металлом V
периода относящимся к металлам жизни.
Благодаря набору различных степеней окисления (от +2 до +6), молибден участвует в различных биохимических процессах и существует в различных формах.
Слайд 55Биологическая роль молибдена
1. Для молибдена характерно большое сродство к кислороду,
что определяет существование оксосоединений - комплексов: [Mo+6O3[En]2]0 .
2. Молибден связывается с
аминокислотами и белками через - SH-группы, -OH, - COOH-группы.
3. Он входит в состав семи ферментов организма, которые катализируют окислительно -восстановительные реакции - т.е. оксидазы.
4. Молибденсодержащие ксантиндегидрогеназа, ксантиноксидаза и другие ферменты катализируют реакции, связанные с переносом кислорода.
Слайд 56Ксантиноксидаза (КОКС) - фермент млекопитающих катализирует окисление ксантина кислородом в
мочевую кислоту в клетке:
6. Молибденсодержащие ферменты катализируют процесс превращения молекулярного
азота (N2) в NH3 и другие азотсодержащие соединения.
Слайд 57Человеку в сутки требуются 75-250 мкг молибдена, в зависимости от физической нагрузки
и массы тела.
При обычном пищевом рационе в наш организм попадает от
50 до 100 мкг молибдена, то есть обычный рацион питания обеспечивает минимально необходимое потребление данного микроэлемента.
Наибольшее количества молибдена содержится в молочных продуктах, высушенных бобах, капусте, шпинате, крыжовнике, черной смородине, печени, почках.
Слайд 58d-элементы VII-Б группы
Mn ( марганец), Tc ( технеций), Re (рений)
Из элементов этой группы в природе наиболее
распространен Mn. Re относится к редким и рассеянным элементам. Tc- радиоактивный элемент, в природе
практически не встречается, получен искусственным путем.
Общая электронная формула:
nS2 (n-1)d5
Возможны валентные состояния II,III,IV,VI,VII и переменные степени окисления: +2,+3,+4,+6,+7.
Слайд 59Соединения с низшей степенью окисления +2 проявляют основные и восстановительные
свойства:
Mn(OH)2; Mn+2-5e ←→ Mn+7
В растворах существуют в виде
кaтионов (Mn+2 ).
Соединения с высшей степенью окисления проявляют кислотные и окислительные свойства.
В растворах существуют в виде анионов.
HMn+7O4 - марганцевая кислота
MnO-4+ 8H++5e- = Mn2++ 4H2O Еов =+ 1,52В
Слайд 60Соединения с промежуточными степенями окисления проявляют амфотерные свойства:
Mn+4O2 - амфотерный оксид
В биологических
системах не существуют соединения Mn в высших степенях окисления +6 и +7,
что объясняется их сильными окислительными свойствами.
Слайд 61 Mn -марганец- биогенный
элемент, один из десяти металлов
жизни,
с общим содержанием в органах и тканях взрослого человека (масса тела 70 кг) содержится около 20 мг марганца (~ 0,36 ммоль).
Концентрируется в костной ткани, печени, почках, поджелудочной железе.
Наиболее богаты марганцем трубчатые кости и печень (на 100 г свежего вещества в трубчатых костях марганца содержится
0,3 мг, в печени - 0,205-0,170 мг).
Слайд 62БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ МАРГАНЦА
В организме Mn2+ образует комплексы с
белками, нуклеиновыми кислотами (РНК,
ДНК),
АК, проявляя координационные числа 4,6.
2. Эти комплексы являются составной
частью металлоферментов, участвующих в синтезе витаминов, гемоглобина, мочевины и других процессах.
Аргиназа (АРГ) - фермент крови, участвует в процессе ее свертывания.
Фосфоглюкомутаза - участвует углеводном обмене на стадии распада гликогена.
Слайд 633. Известны данные, что Mn участвует в процессах аккумуляции и переносе энергии в
организме, расщеплении нуклеиновых кислот в двенадцатиперстной кишке.
4. Марганец важен для
репродуктивных функций и нормальной работы центральной нервной системы.
5. Марганец помогает устранить половое бессилие, улучшить мышечные рефлексы, предотвратить остеопороз, улучшить память и уменьшить нервную раздражительность.
Слайд 64Суточная потребность в марганце составляет
5-7 мг.
Наиболее богаты марганцем
чай, красная свекла, морковь, печень, картофель.
Слайд 66Причины дефицита марганца в организме:
1. Недостаточное поступление марганца извне (неадекватное
питание, снижение потребления богатых марганцем продуктов, в частности, растительной пищи).
2. Избыточное поступление в
организм фосфатов (лимонады, консервы) и усиленное выведение марганца под влиянием избыточного содержания в организме кальция, меди и железа.
3. Загрязнение организма различными токсинами (цезий, ванадий).
Слайд 67Основные проявления дефицита марганца:
1. Утомляемость, слабость, головокружение, плохое настроение.
2.
Ухудшение процессов мышления, способности к принятию быстрых решений, снижение памяти.
3. Нарушения сократительной функции мышц, склонность к спазмам и судорогам, боли в мышцах, двигательные расстройства.
4. Дегенеративные изменения суставов, задержка роста ногтей и волос.
5. Снижение уровня "полезного" холестерина в крови, нарушение толерантности к глюкозе, нарастание избыточного веса, ожирение.
Слайд 68Токсичность соединений марганца
1.Токсическая доза для человека: 40 мг марганца в
день.
2. Главные признаки интоксикации марганца у животных – угнетение
роста, сниженный аппетит, нарушение метаболизма железа и изменение функции мозга.
3. Интоксикация у людей наблюдается в результате хронической ингаляции больших количеств марганца на производстве. Возникают тяжелые нарушения психики, включая гиперраздражительность, гипермоторику и галлюцинации – "марганцевое безумие".
Слайд 69В медицинской практике наиболее широкое применение находят:
KMnO4- 5% раствор -
кровеостанавливающее средства, обладает коагулирующим действием на белки.
KMnO4- 0,01% раствор -
антисептический раствор, благодаря сильным окислительным характеристикам.
MnCl2 и MnSО4 -в комплексе с другими компонентами применяются для лечения анемии.
Слайд 70 Опасность соединений марганца
Соединения марганца относятся к числу сильных протоплазматических
ядов. Они действуют на центральную нервную систему, вызывая в ней
органические изменения, поражают почки, легкие, органы кровообращения и т. д.
При использовании концентрированных растворов перманганата калия для полоскания горла может наступить отек слизистых оболочек рта и глотки.
Прием внутрь концентрированных растворов соединений марганца может быть причиной перфорации желудка.
Соединения марганца могут вызвать отек голосовых связок и т. д. При попадании концентрированных растворов соединений марганца в матку, влагалище, мочевой пузырь может появиться угроза перитонита.
Слайд 71d-элементы VIII-Б группы
Эту группу составляют 9 элементов:
n=4 Fe, Со, Ni
железо кобальт никель
n=5 Ru, Rh, Pd
рутений родий палладий
n=6 Os, Jr Pt
осмий иридий платина
Слайд 72Они объединены в VII-Б группу по совокупности физико-химических свойств, при этом
общие закономерности более четко проявляются по горизонтали, чем по вертикали.
Поэтому Fe,Co, Ni объединены в семейство железа.
Остальные 6 элементов образуют семейство платины.
Слайд 73Семейство железа
Fe [Ar]4s23d64p0
Co [Ar]4s23d74p0
Ni [Ar]4s23d84p0
В этом ряду незначительно уменьшается радиус атома и энергия
ионизации, а увеличение электроотрицательности указывает на некоторое уменьшение основных и
восстановительных свойств.
Химически наиболее активный металл - железо.
Слайд 74В соединениях проявляют степени окисления +2 и +3. Для железа
и кобальта наиболее устойчивы соединения +3, а для никеля +2.
Восстановительные свойства в рядуFe2+→Co2+→Ni2+ уменьшаются.
Образуют комплексы с координационными числами 4 и 6.
Для Fe2+ , Fe3+ ,Cо3+ в биологических системах присутствуют комплексы с координационным числом 6 .
Слайд 75Fe -железо- металл жизни,
Содержание в организме примерно
4-5 г, около
65% всего железа организма входит в состав крови (гемоглобин и
миоглобин). Остаток содержится в селезенке, печени и костном мозге.
Слайд 78Биологическая роль железа
1. Железо незаменимо в процессах кроветворения и внутриклеточного
обмена.
2. входит в состав миоглобина и гемоглобина крови, отвечающего за
транспорт кислорода и выполнение окислительных реакций,
3. является составной частью цитохромов и ферментов, принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях,
4. участвует в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена
5. нормализует работу щитовидной железы,
6. влияет на метаболизм витаминов группы В,
Слайд 797. входит в состав некоторых ферментов (в том числе рибонуклеотид-редуктазы,
который участвует в синтезе ДНК),
8. необходимо для процессов роста организма.
9.
регулирует иммунитет (обеспечивает активность интерферона и клеток-киллеров),
10. оказывает детоксикационное действие (входит в состав печени и принимает участие в обезвреживании токсинов),
11. является компонентом многих окислительных ферментов,
12. предупреждает развитие анемии,
13. улучшает состояние кожи, ногтей, волос.
Слайд 80БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЖЕЛЕЗА
1. Гемоглобин - сложный белок, содержащий небелковую
часть - гем, на которую приходится примерно 4% массы гемоглобина.
Fe2+ -комплексообразователь-образует
4 донорно - акцепторных связи с плоским порфириновым кольцом, пятую связь с АК гистидин в белке. Шестая орбиталь участвует связывании О2.
[HbFe2+] + O2↔[HbFe2+•O2]
Слайд 812. Структуру подобную гемоглобину имеет миоглобин. Который связывает кислород в
мышцах по подобному механизму:
MbFe2+ + O2 ↔
MbFe2+·O2
3. Существует группа железосодержащих ферментов, катализирующих перенос электронов в митохондриях - цитохромы, известно около 50 цитохромов.
Наиболее изучен цитохром С
ЦХ·Fe3+ +1e- ↔ ЦХ·Fe2+
Слайд 824. Группу ферментов, катализирующих окисление пероксидом водорода называется каталазами и
пероксидазами.
Они имеют в структуре гем с Fe3+, который не восстанавливается. За 1
сек 1молекула каталазы разлагает до 10 тыс. молекул Н2О2
2Н2О2 каталаза→ 2Н2О+О2
5. Железо в организме депонируется в
биокластере с белком ферритином.
Транспорт железа в организме
осуществляется с помощью
аминокислотных комплексов,
проходящих через клеточные мембраны.
Слайд 83В организм животных и человека железо поступает с пищей
(печень, мясо, яйца, бобовые, хлеб, крупы, свёкла).
Суточная потребность
человека в железе 10-15 мг.
Слайд 85Из всего железа, которое находится в пище, усваивается 2-20%, причём
немаловажно и то, что из продуктов растительного происхождения усваивается только
2-8%.
Чтобы усвоился 1 мг, нужно из разных продуктов получить 10 мг железа.
Однако поступление железа в организм с пищей измеряется считанными миллиграммами в сутки, десятками граммов за всю человеческую жизнь.
Чтобы железо было усвоено, оно подвергается сложнейшим превращением.
Слайд 87В случае недостатка железа наблюдаются такие симптомы:
ломкость ногтей
депрессия
нервные расстройства
выпадение и
поседение волос
ожирение
Избыток железа в организме может привести
к дефициту меди, цинка, хрома и кальция,
а также к избытку кобальта.
повышенной чувствительности к холоду
ухудшению мозговой активности
пищеварительным расстройствам
воспалительным процессам в полости рта
снижение функции щитовидной железы
Слайд 88Препараты железа— группа лекарственных средств, содержащих соли или комплексы двух- и
трёхвалентного железа.
В основном используются для лечения и профилактики железодефицитной анемии.
Комбинированные
препараты должны содержать не менее 30 мг основного действующего вещества в пересчёте на элементарное железо.
Слайд 89FeCl2 - используется в качестве лекарственного средства для лечения и
профилактики железодефицитной анемии. В России зарегистрирован под торговой маркой «Гемофер».
FeSO4
- используется в качестве лекарственного средства для лечения и профилактики железодефицитной анемии. В России зарегистрирован под торговыми марками «Гемофер пролонгатум», «Тардиферон».
Слайд 90Глюконат железа — препарат железа, восполняет нехватку железа в организме, восстанавливает гемоглобин. При
курсовом лечении способствует регрессии клинических и лабораторных симптомов анемии, является высоко абсорбируемой и
хорошо переносимой формой железа.
FeCl3- кровеостанавливающее средство.
Слайд 91 Кобальт- содержание в
организме примерно 1,5 мг (печень, кости, жировая ткань).
Представлен в
виде витамина В12.
Это биоэнергетическое комплексное соединение порфирина и Со3+ с координационным числом 6.
В12 (цианкобаламин)относят к
антианемическим
витаминам, при его недостатке
развивается макроцитарная анемия.
Слайд 92Витамин В12 - самый удивительный среди всех витаминов, поскольку является
единственным, в составе которого присутствует металл - ион кобальта.
Он активно
защищает наш организм от накопления лишнего жира в печени и от ожирения;
укрепляет иммунитет, приводит в норму пониженное кровяное давление, а также недавно стало известно, что он очень важен и для образования костной ткани.
От витамина В12 зависят также работа мозга и эмоциональное равновесие, поэтому он предотвращает развитие депрессии, снижает раздражительность, избавляет от бессонницы, помогает адаптироваться к смене режима дня, поддерживает нервную систему в здоровом состоянии.
Слайд 93Витамин В12 обеспечивает также здоровье пищеварительной системы, регулирует процесс кроветворения,
улучшает концентрацию, память и равновесие.
Цианокобаламин является одним из веществ,
необходимых для здоровья репродуктивных органов мужчин и женщин.
Это единственный витамин, синтез которого осуществляется исключительно микроорганизмами.
Депо В12 в организме человека - печень, он синтезируется микрофлорой кишечника или поступает с животной пищей.
Слайд 94В природе источником образования витамина В12 является синтез его бактериями
и синезелеными водорослями, питаясь которыми различные водные животные (рыбы, моллюски)
накапливают его в своем организме, а затем служат источником витамина В12 в питании других животных и человека.
Пивные дрожжи – это живые микроорганизмы, которые также могут синтезировать витамин В12.
Больше всего его находится в говяжьей и телячьей печени, яичных желтках, почках, молоке, сардинах, сельди, лососе , устрицах, крабах, немного меньше в мясе – свинине, говядине, курице, кисломолочных продуктах, твёрдом сыре.
Слайд 95Суточная потребность в витамине - 2,5-5мкг.
Слайд 96Недостаток витамина В12
Явными признаками недостаточного количества витамина В12 в организме
являются
сонливость и раздражительность,
головные боли, расстройства памяти и зрения,
нарушение координации движений,
частые респираторные инфекции дыхательных путей,
а значительное снижение витамина В12 может привести
к серьезному повреждению нервной системы и мозга, развитию нервных заболеваний, в том числе и тяжёлых
к образованию поврежденных ДНК, что может привести к анемии (малокровию)
вызывает заболевания желудочно-кишечного тракта, так как пища усваивается хуже, нарушается свертываемость крови.
Слайд 97Соединения Co применяют для лечения анемии (коамид).
60Co- применяют для лечения злокачественных опухолей.
Слайд 98СЕМЕЙСТВО ПЛАТИНЫ
Семейство платины - это шесть элементов VIII -Б группы: рутений
Ru, родий Rh, палладий Pd, осмий Os, иридий Ir, платина
Pt.
В природе рассеяны, встречаются редко, относятся к тяжёлым металлам.
Небольшие радиусы атомов и стабильность d - подуровня определяют их низкую химическую активность, их соединения проявляют амфотерные свойства.
Слайд 99Образуют комплексные соединения с к.ч. = 4 и 6.
В организме элементы не играют существенной роли.
Соединения Pt4+ и Pt2+ в
комплексах с С6Н5NH2, Cl-, NH3 обладают противоопухолевым действием, например цис – ДДП.
Платину используют для изготовления электродов, термометров.