Неорганическая химия - А. Дроздов

В результате разрушаются 2 молекулы пероксида водорода, а молекула биокатализатора CatFe2+ осво–бождается и может вступать в следующий каталити–ческий цикл. Этот процесс очень быстрый. В течение секунды 1 молекула каталазы может осуществлять до 20 000 циклов.

43. Биологическая роль соединений железа и кобальта

При недостатке в организме железа может развиться болезнь – железодефицитная анемия (малокровие). Возникает тканевая кислородная недостаточность, связанная с нехваткой железа для синтеза гемоглоби–на. В результате доставка кислорода к перифериче–ским органам снижается, и, соответственно, понижает–ся уровень клеточного дыхания, замедляется обмен веществ.

Введение в качестве лекарственных препаратов хлорида железа (II) или сульфата железа (II) ослабляет остроту заболевания. Для этих же целей используется мелкодисперсный порошок металлического железа (железо восстановленное, до 1 г на прием), который легко растворяется в соляной кислоте желудочного сока. Поэтому действие этого препарата аналогично действию хлорида железа (II). Однако более эффек–тивны препараты, представляющие собой бионеорга–нические комплексы железа с сахарами, никотинамидом и другими органическими веществами. Такие комплексы хорошо всасываются в кровь, с чем и связана их фарма–кологическая эффективность.

Интересно отметить, что с древних времен до настоя–щего времени для лечения железодефицитной анемии применяют так называемое железное вино – напиток, который получают путем настаивания виноградного вина на железных опилках. Очевидно, железо раство–ряется в вине (кислая среда) и образует комплексы с природными органическими веществами, которые содержатся в нем в больших количествах. Понятно, что механизм действия древнего напитка примерно тот же, что и у современных препаратов.

Как и железо, кобальт также является одним из важнейших биогенных элементов. Общая масса кобальта в организме взрослого человека примерно 1,2 мг, что составляет менее 10%. Около 100 мг из этой массы находится в форме цианкобаламина (жирораст–воримого витамина В12 ) и его аналогов. Это вещество, как и гем, представляет собой макроциклическое комп–лексное соединение.

В качестве макроциклического лиганда выступает тетрадентатное соединение – порфин. R представляет собой сложный органический заместитель. В аналогах цианкобаламина вместо аниона CN– выступают раз–личные органические заместители.

Наиболее важную роль витамин В12 играет в разви–тии и формировании эритроцитов (эритропоэзе). Де–фицит витамина В12 (поступление менее 3 мкг в сутки) приводит к тяжелому заболеванию – злокачествен–ной анемии (малокровию).

Установлено, что аналоги цианкобаламина являются активаторами – кофакторами различных ферментов, участвующих в эритропоэзе. Недостаток кофакто–ров проявляется в дефиците гемоглобина и эритро–цитов.

Растения и животные не могут синтезировать вита–мин В12. Его вырабатывают лишь некоторые виды бак–терий. В желудочно-кишечном тракте человека такие бактерии имеются. Они синтезируют достаточное ко–личество витамина В12. Злокачественная анемия связа–на с нарушением всасывания этого витамина в кровь. Поэтому прием таблеток малоэффективен. Инъекция витамина (100—200 мкг в течение 2 суток) в кровь су–щественно улучшает состояние больного при злока–чественном малокровии.

44. Роль d-элементов IB-группы. Применение их соединений в медицине

Медь Си – необходимый микроэлемент живых ор–ганизмов. Серебро Ag и золото Au – примесные мик–роэлементы. Их соединения применяют в медицине.

Медь – биогенный элемент, содержится в тканях жи–вотных и растений. Общая масса меди в организме взрослого человека примерно 100 мг, что составляет около 0,0001%. Примерно 30% этого количества содер–жится в мышцах. Печень и мозг также богаты медью. Ме–таллическая медь и ее соединения токсичны. Наиболее важными с физиологической точки зрения являются медьсодержащие белки – цитохромоксидаза и супероксиддисмутаза.

Цитохромоксидаза – один из компонентов дыхатель–ной цепи, локализованной в мембранах митохондрий. Обеспечивает клеточное дыхание, восстанавливая кис–лород до воды на конечном участке дыхательной цепи.

Ежедневно организму требуется 2,5—5,0 мг меди. При недостатке в организме меди может развиваться болезнь – медьдефицитная анемия. Медь необходи–ма для усвоения железа, в частности, при синтезе ци-тохромоксидазы, которая содержит и железо, и медь. При дефиците меди нарушается нормальное разви–тие соединительных тканей и кровеносных сосудов.

Отравления обычно связаны со случайной передо–зировкой инсектицидов, вдыханием порошка металла, заглатыванием растворов солей меди. Большую опас–ность представляют напитки, хранящиеся в медных сосудах без защитного покрытия стенок.

В качестве наружного средства применяют 0,25%-ный водный раствор сульфата меди CuSO4 при воспалении слизистых оболочек и конъюнктивитах. Малые дозы этого препарата могут применяться во время приема пищи для усиления эритропоэза при малокровии.

Серебро и золото

В организме взрослого человека обнаружива–ется около 1 мг серебра, т. е. примерно 10% (1 часть на миллион), и до 10 мг золота, т. е. примерно 10% (10 частей на миллион).

Антисептические свойства растворимых солей сереб–ра известны с древних времен. Священнослужители дав–но знали, что вода («святая») при хранении в серебряных сосудах долго не портится, т. е. не подвергается микроб–ному загрязнению. В настоящее время это свойство «се–ребряной» воды используется моряками в дальних пла–ваниях. Сильные токсические проявления у взрослого человека наблюдаются при приеме внутрь 7 г AgNO3.

В медицине издавна используются такие препараты, как кристаллический нитрат серебра AgN03 (ляпис) и его водные растворы. Давно известны также препараты кол–лоидного металлического серебра протаргол (8% Ag) и колларгол (70% Ag), которые представляют собой мелкодисперсные порошки с металлическим блеском. Каждая частица таких порошков представляет собой кристаллик восстановленного металлического серебра размером менее 1 мкм с белковой оболочкой из альбу–мина (протаргол) или коллагена (колларгол). Белковая оболочка защищает кристаллики серебра от слипания и обеспечивает их переход в водную среду (солюбилизирует).

Препараты серебра применяют как противовоспали–тельные, антисептические и вяжущие средства.

В качестве эффективных противовоспалительных средств применяют также препараты золота. Наиболее известны кризанол с 30%-ным содержанием благород–ного металла, и коллоидное золото.

45. Биологическая роль d-элементов IIB-группы. Применение их соединений в медицине

Цинк Zn, кадмий Cd, ртуть Hg – микроэлементы. В ор–ганизме взрослого человека содержится 1,8 г Zn, 50 мг Cd, 13 мг Hg.

Кадмий и ртуть – примесные элементы. Около 70% ртути сосредоточено в жировой и мышечной тканях. Кад–мий локализуется на 30% в почках, остальное – в печени, легких, поджелудочной железе.

Цинк – необходимый элемент всех растений и жи–вотных. В организме взрослого человека больше всего цинка в мышцах (65%) и костях (20%). Остальное коли–чество приходится на плазму крови, печень, эритроци–ты. Наибольшая концентрация цинка в предстательной железе.

Цинк не проявляет переменной валентности. Видимо, поэтому его биокомплексы принимают участие во мно–гих биохимических реакциях гидролиза, идущих без пе–реноса электронов. Ион Zn входит в состав более 40 металлоферментов, катализирующих гидролиз эфи-ров и белков.

Одним из наиболее изученных является бионеорга–нический комплекс цинка – фермент карбоангидраза (Мг = 30 000), состоящий примерно из 260 аминокис–лотных остатков.

Цинк не входит в состав дипептидаз – ферментов, катализирующих гидролиз дипептидов (веществ, со–стоящих из 2 аминокислот). Цинк образует бионеорга–нический комплекс с инсулином – гормоном, регули–рующим содержание сахара в крови. Потребность человека в цинке полностью удовлетворяется пищевы–ми продуктами: мясными, молочными, яйцами. При недостатке цинка в растениях нарушаются белко–вый и углеводный обмен, тормозится синтез хло–рофилла и витаминов. Дефицит цинка устраняется при использовании цинксодержащих удобрений. Токсич–ность соединений IIB-группы увеличивается от цинка к ртути. Водорастворимые соединения оказывают раз–дражающее действие на кожу, при попадании внутрь организма вызывают отравление. Токсичны и сами ме–таллы – при вдыхании паров цинка (воздуха цинковых производств) появляется «металлическая» лихорадка. Отравление парами ртути в Средние века получило наз–вание «болезнь сумасшедшего шляпочника». Содержа–ние ртути в пищевых продуктах (в морских, как в Япо–нии) приводит к болезни миномата. Токсичность ртути связана с агглютинацией (склеиванием, слипанием) эритроцитов, ингибированием ферментов. Например, сулема вызывает изменение размеров, осмотическую хрупкость и снижение деформируемости эритроцитов, которая необходима для их продвижения по капилля–рам. Токсичность кадмия связана с его сродством к нук–леиновым кислотам. В результате его присоединения к ДНК нарушается ее функционирование.