Воздействие различного рода химических соединений на здоровье человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время известно более ста химических элементов, которые представлены в периодической системе Д.И. Менделеева. Исходя из современной квантомеханической интерпретации периодической системы классификация элементов проводится в соответствии с их электронной конфигурацией. В соответствии с ней элементы подразделяют на s-, p-, d- и f- элементы. В организме человека в основном присутствуют ионы лёгких металлов (Na+, K+, Mg2+, Cu2+), относящихся к s- элементам, и ионы относящиеся к d-элементам (Mn2+, Fe2+, Zn2+).

Часть земной оболочки, занятой растительными и животными организмами и переработанная ими и космическими излучениями и приспособленная к жизни, называют биосферой (по Вернадскому). Биосфера содержит 100 млрд тонн живого вещества. Около 50% массы земной коры приходится на кислород, более 25% на кремний. Восемнадцать элементов (О, Si, Al, Fe, Ca, Na, К, Mg, H, Ti, С, Р, N, S, Cl, F, Мn, Ва) составляют 99,8% массы земной коры. В организме можно обнаружить почти все элементы, которые есть в земной коре и морской воде. Пути поступления элементов в организм разнообразны. Согласно биогеохимической теории Вернадского существует «биогенная миграция атомов» по цепочке воздух> почва > вода > пища > человек, в результате которой практически все элементы, окружающие человека во внешней среде, в большей или меньшей степени проникают внутрь организма.

1. Свойства и биологическая роль s-элементов

Химические элементы, в атомах которых заполняются электронами, s-подуровень внешнего уровня, называют s-элементами. Строение их валентного уровня ns1-2. Небольшой заряд ядра, большой размер атома способствуют тому, что атомы s-элементов - типичные активные металлы; показателем этого является невысокий потенциал их ионизации.

Биологические функции s-элементов очень разнообразны: активация ферментов, участие в процессах свертывания крови, в различных реакциях организма, связанных с изменением проницаемости мембран по отношению к ионам калия, натрия и кальция, участие в образовании мембранного потенциала, в запуске внутриклеточных процессов, таких как обмен веществ, рост, развитие, сокращение, деление и секреция. Обеспечивают перенос в клетке информации.

1.1 Калий (K)

Суточная потребность в калии у взрослого человека (2-3 г) покрывается за счёт мяса и растительных продуктов; у грудных детей потребность в калие. (30 мг/кг) полностью покрывается грудным молоком, в котором 60-70мг% К.

Калий сосредоточен главным образом в клетках, во внеклеточной среде его много меньше. В клетке калий распределён неравномерно.

Ионы калия участвуют в генерации и проведении биоэлектрических потенциалов в нервах и мышцах, в регуляции сокращений сердца и мышц, поддерживают осмотического давление и гидратацию коллоидов в клетках, активируют некоторые ферменты. Метаболизм калия тесно связан с углеводным обменом;ионы калия влияют на синтез белков.

В медицине с лечебными целями применяют ацетат CH3COOK как мочегонное (чаще против отёков, вызванных сердечной недостаточностью) и хлорид KCl в случае недостаточности калия в организме (развивается при лечении некоторыми гормональными препаратами, наперстянкой, при большой потере жидкости с рвотой и поносом, при применении некоторых мочегонных средств и др.). Перхлорат KClO4 тормозит продукцию тироксина (гормона щитовидной железы) и применяется при тиреотоксикозе. Перманганат калия KMnO4(марганцовокислый калий) используют как антисептическое средство.

1.2 Натрий (Na)

Натрий - один из основных элементов, участвующих в минеральном обмене животных и человека. Содержится главным образом во внеклеточных жидкостях (в эритроцитах человека около 10 ммоль/кг, в сыворотке крови 143 ммоль/кг); участвует в поддержании осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия, в проведении нервных импульсов. Суточная потребность человека в хлористом натрии колеблется от 2 до 10г и зависит от количества этой соли, теряемой с потом. Концентрация ионов натрия в организме регулируется в основном гормоном коры надпочечников - альдостероном.

В медицине из препаратов натрия наиболее часто применяют натрия сульфат, хлорид NaCI (при кровопотерях, потерях жидкости, рвоте и т.п.), борат (как антисептическое средство), гидрокарбонат NaHCO3 (как отхаркивающее средство, а также для промываний и полосканий при ринитах, ларингитах и др.), тиосульфат (противовоспалительное, десенсибилизирующее и противотоксическое средство) и цитрат (препарат из группы антикоагулянтов

1.3 Кальций (Ca)

Кальций - минеральный компонент скелета. 99% кальция организма содержится в костях скелета и зубах в виде гидроксиапатитов - соединений кальция с фосфатами. Лишь около 1% кальция находится в крови и других биологических жидкостях организма.

Кальций в организме выполняет множество функций: участвует в процессах мышечного сокращения, механизмах секреции гормонов, клеточной рецепции, регуляции активности многих ферментов, процессе свертывания крови. Уровень кальция в сыворотке крови - один из наиболее стабильных показателей, который поддерживается за счет регуляции метаболизма кальция в костной ткани, всасывания его в кишечнике и реабсорбции в почках. Основными регуляторами гомеостаза кальция являются паратиреоидный гормон (повышает уровень кальция крови, действуя на костную ткань, почки и желудочно-кишечный тракт)

В медицине применение препаратов Ca устраняет нарушения, связанные с недостатком ионов Ca2+ в организме (при тетании, спазмофилии, рахите). Препараты Ca снижают повышенную чувствительность к аллергенам и используются для лечения аллергических заболеваний (сывороточная болезнь, крапивница, ангионевротический отёк, сенная лихорадкаи др.). Препараты Ca уменьшают повышенную проницаемость сосудов и оказывают противовоспалительное действие. Назначают как кровоостанавливающие средства, для улучшения деятельности сердечной мышцы и как противоядия при отравлении солями магния. К препаратам Ca относится также гипс (CaSO4), применяемый в хирургии для гипсовых повязок, и мел (СаСО3), назначаемый внутрь при повышенной кислотности желудочного сока и для приготовления зубного порошка.

2. Свойства и биологическая роль р- элементов

p-Элементы имеют общую электронную конфигурацию ns2np1-6 и образуют подгруппы IIIА, IVА, VА, VIА, VIIА и VIIIА периодической системы

2.1 Фосфор (P)

Фосфор - необходимый организму макроэлемент, играет важную роль в деятельности головного мозга, сердечно-сосудистой системы и формировании костей, в образовании ряда гормонов и ферментов, в процессах обмена жиров, протеинов и углеводов, а также окислительно-восстановительных реакциях организма.

фосфор сосредоточен (до 85%) в основном в костной ткани и зубах

Суточная потребность в фосфоре составляет:

для взрослых 1,0-2,0 г

для беременных и кормящих женщин 3-3,8 г

для детей и подростков 1,5-2,5 г

Лекарственные препараты, содержащие фосфор (аденозинтрифосфорная кислота, фитин, глицерофосфат кальция, фосфрен и др.), влияют главным образом на процессы тканевого обмена и применяются при заболеваниях мышц, нервной системы, при туберкулёзе, упадке питания, малокровии и др

2.2 Йод (I)

В животный организм йод поступает с пищей, водой, воздухом. Основной источник йода - растительные продукты и корма. В организме человека накапливается от 20 до 50 мг йода, в том числе в мышцах около 10-25 мг, в щитовидной железе в норме 6-15 мг. Введение в организм йода повышает основной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы, стимулирует половую функцию.

Препараты, содержащие йод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приёме внутрь препараты иода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Поскольку иод влияет на белковый и жировой (липидный) обмен, он нашёл применение при лечении атеросклероза, так как снижает содержание холестерина в крови; повышает также фибринолитическую активность крови.

Для диагностических целей используют рентгеноконтрастные вещества, содержащие йод. Искусственно радиоактивные изотопы Йода широко используются в биологии и особенно в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её заболеваний.

3. Свойства и биологическая роль d-элементов

Элементы d-блока - это элементы, у которых происходит достройка d-подуровня предвнешнего уровня. Они образуют В - группы. Электронное строение валентного уровня d-элементов: (n-1)d1-10, ns1-2. Они расположены между s- и р-элементами, поэтому получили название «переходные элементы», d-элементы образуют 3 семейства в больших периодах и включают по 10 элементов (4-й период семейство Sc21 - Zn30, 5-й период - Y39 - Cd48, 6-й период - La57 - Hg80, 7-й период Ас89 - Mt109).

3.1 Медь (Cu)

В организме взрослого человека содержится около 100 мг меди. Главная функция меди у высших организмов - каталитическая. В настоящее время известен целый ряд медьсодержащих ферментов (церулоплазмин, тирозиназа, цитохромоксидаза, супероксиддисмутаза). В организме медь концентрируется в костях и мышцах, в мозге, крови, почках и печени. При её нехватке нарушается работа всех жизненно важных органов.

Много меди в орехах, сыром яичном желтке, печени, бобовых, злаках, кисломолочных продуктах, овощах, фруктах и ягодах. Медь есть в свежем мясе животных, рыбе, морепродуктах, проросшей пшенице, сое, ржаном хлебе, спарже, картофеле и травах: укропе, лапчатке прямостоячей, марене красильной, сушенице, листьях чайного куста, лобелии вздутой. Питьевая вода тоже содержит медь - примерно 1 мг на литр.

Из соединений меди в медицине находит применение сульфат меди CuSO4*5H2O как антисептическое и вяжущее средство для наружного применения (раствор для смазывания ожоговой поверхности кожи, глазные капли и т.д.)

3.2 Железо (Fe)

химический кальций фосфор йод

Железо - важнейший микроэлемент, входящий в состав крови, также необходимый для процессов роста организма и регуляции иммунной системы

В организме здорового человека содержится приблизительно 4-5 граммов железа. Около 70% всего железа организма входит в состав крови (гемоглобин и миоглобин). Остаток содержится в селезенке, печени и костном мозге. участвует в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена. Железо необходимо для образования гемоглобина и миоглобина. Обеспечивает транспортировку кислорода в организме, нормализует работу щитовидной железы, влияет на метаболизм витаминов группы В, входит в состав некоторых ферментов (в том числе рибонуклеотид-редуктаз, который участвует в синтезе ДНК), необходимо для процессов роста организма, регулирует иммунитет (обеспечивает активность интерферона и клеток-киллеров), оказывает детоксикационное действие (входит в состав печени и принимает участие в обезвреживании токсинов), является компонентом многих окислительных ферментов, предупреждает развитие анемии, улучшает состояние кожи, ногтей, волос

Суточная потребность в железе составляет 10-20 мг

В медицине лекарственные препараты железа (восстановленное железо, лактат железа, глицерофосфат железа, сульфат 2-валентного железа, таблетки Бло, раствор яблочнокислого железа, ферамид, гемостимулин и др.) используют при лечении заболеваний, сопровождающихся недостатком железа в организме (железодефицитная анемия), а также как общеукрепляющие средства (после перенесённых инфекционных заболеваний и др.). Изотопы железа (52Fe, 55Fe и 59Fe) применяют как индикаторы при медико-биологических исследованиях и диагностике заболеваний крови (анемии, лейкозы, полицитемия и др.).

Заключение

Огромное количество различных химических веществ (лекарства, пищевые добавки, продукты и т.д.) попадает в организм человека. Действие этих веществ, а также их многочисленных комбинаций не только оказывает влияние на организм в течении всей его жизни, но и передаётся по наследству от поколения к поколению. В связи с этим становится необходимым знание воздействия различного рода химических соединений на здоровье человека.

Литература

1.Слета Л. А. Химия: Справочник. - Харьков: Фолио; Ростов н/Д: Феникс, 1997. - 496 с.

2. Амосов Л. К. Эксмо. М., 2004г.

3. Журнал «Здоровье» 2006г.

4. Интернет: «Химия и медицина» - РАМН. - М. 2009г.

5. Интернет: h ttp://win.mail.ru/cgi-bin/isearch?URL=,http://www /&sputnik=1

6. Н.Л. Глинка «Общая химия» 25-е издание (исп.) - Ленинград 1986г.

Размещено на Allbest.ru