Размещено на http://www.allbest.ru/

Пятигорский медико-фармацевтический институт филиал ГБОУ ВПО Волг ГМУ Минздрава России

Кафедра неорганической химии

Реферат

по бионеорганической химии

на тему: "Биологическое действие элементов 7-й группы - галогенов и их соединений"



Оглавление

• 1. Биологическое действие фтора
• 2. Биологическая роль
• 3. Недостаток фтора в организме
• 4. Избыток Фтора в организме
• 5. Потребление фтора
• 6. Фтор в продуктах
• 7. Фтор в воде
• 8. История фторирования воды
• 9. Сколько фтора в водах России
• 10. Биологическая роль хлора
• 11. Метаболизм хлора
• 12. Потребность в хлоре и его пищевые источники
• 13. Индикаторы биоэлементного статуса хлора
• 14. Пониженное содержание хлора в организме
• 15. Повышенное содержание хлора в организме
• 16. Коррекция дисбаланса хлора в организме
• 17. Применение соединений хлора
• 18. Биологическая роль и токсичность соединений брома
• 19. Физиологическое действие брома
• 20. Применение брома в медицине
• 21. Биологическая роль йода
• 22. Йод и животные
• 23. Йод и растения

фтор хлор бром йод



1. Биологическое действие фтора

Фтор - это жёлто-зелёный или бледно-жёлтый, химически активный, резко пахнущий ядовитый газ. Его запах настолько резкий, что хватит миллионной доли, чтобы человек мог его почувствовать в воздухе.

Фтор относится к подгруппе галогенов: так называют вещества, которые, соединяясь с металлами, образуют соли, и вообще вступают во взаимодействие почти со всеми другими элементами. Фтор является самым активным из них, и взаимодействует со всей таблицей Менделеева, кроме нескольких инертных газов.

Фтор крайне важен для человека - и не только потому, что из него готовится масса необходимых для нас материалов (даже посуда с антипригарным покрытием требует для своего изготовления это вещество). Дело в том, что наш организм не может без фтора существовать: зубы, кости, ногти, волосы - состояние этих частей человеческого тела при его недостатке будет крайне неудовлетворительным.

2. Биологическая роль

Итак, фтор в человеческом теле выполняет следующие функции:

* поддерживает твёрдость и прочность костной ткани, в том числе и зубов;

* позволяет правильно формироваться всем костям скелета, ускоряет срастание костей при переломах;

* совместно с фосфором и кальцием предохраняет зубы от разрушения вследствие кариеса, устраняет в них микротрещины;

* принимает участие в процессе кроветворения;

* предотвращает ломкость волос и ногтей;

* укрепляет иммунитет и поддерживает его на должном уровне;

* улучшает состояние человека при остеопорозе;

* ускоряет всасывание железа;

* выводит из организма вредные вещества вроде радионуклидов и солей тяжелых металлов.

3. Недостаток фтора в организме

Фтор имеет большое значение для нашего здоровья. Какими же последствиями грозит нам его недостаток?

Однако следует принимать во внимание тот факт, что фтор может приносить пользу организму лишь в том случае, когда его количество не превышает допустимую норму. Когда же его в организме становится много, из полезного и необходимого элемента он превращается в яд.

Тем не менее, фтор является необходимым микроэлементом для развития зубов и костей. У человека и животных фтор содержится в костной ткани и эмали зубов, соответственно играет важную роль в обмене фосфора в организме, костеобразовании, в формировании и росте зубов. В организме человека этот элемент распределен неравномерно: концентрация его в мышцах меньше двух-трех микрограмм на килограмм, больше всего фтора в зубах (246 - 560 мг/кг) и костях (200 - 490 мг/кг).

Одним из наиболее эффективных средств для профилактики кариеса являются препараты фтора. Иногда в качестве профилактики для предупреждения кариеса детям дают таблетки фтора. Однако с такими препаратами нужно быть осторожным, особенно при проживании в районах с развитой промышленностью, где много фабрик и заводов, так как в этих регионах наблюдается избыток фтора в воздухе, почве и воде.

Организм лучше всего усваивает фтор из воды. Поэтому в целях насыщения фтором воды, водопроводную воду стали фторировать. Во многих странах применяется другой способ введения фтора в организм человека - с поваренной солью. Например, жители Швейцарии пользуются такой солью уже много лет и практически не имеют проблем с болезнями зубов. Концентрация этого элемента в такой соли около двухсот пятидесяти миллиграммов на один килограмм. Таким образом, заменив обычную поваренную соль фторированной, при приготовлении пищи, можно без проблем восполнить дефицит фтора в организме. Естественно, такая практика может распространяться лишь на районы, где в питьевой воде фтора меньше, чем пол миллиграмма на литр.

Для взрослого человека оптимальной является суточная доза в 1,5 - 4,0 мг/сут. Много фтора содержится в таких продуктах питания как рыба, морепродукты, мясо животных. Однако, "увлекаясь" препаратами фтора, фторированной водой либо солью, следует помнить, что недостаток фтора не так страшен как его избыток. Однако это отнюдь не умаляет его роли в организме. Недостаток фтора в организме может справацировать развитие железодефицитной анемии, так как железо очень плохо усваивается в организме без фтора.

Таким образом, фтор необходим для нормального роста и развития костной ткани и зубов и его недостаток может привести к серьезным проблемам. Поэтому, чтобы сохранить свои зубы и кости здоровыми и крепкими, необходимо следить за тем, чтобы в ваш организм поступал этот элемент в оптимальном количестве. Но не стоит забывать, что фтор -- это далеко не панацея от кариеса, а только средство профилактики. Очень важным фактором здесь является также правильное питание и посещение врача-стоматолога.

4. Избыток Фтора в организме

Отравления Фтором возможны у работающих в химической промышленности, при синтезе фторсодержащих соединений и производстве фосфорных удобрений.

Симптомы передозировки:

· слезотечение;

· потеря голоса;

· рвота;

· резкая слабость, дрожание пальцев;

· боли в животе, диарея;

· хрупкость зубов, микротрещины, сколы эмали;

· раздражение кожи, сыпь, красные пятна на лице и теле;

· кровоточивость десен;

· флюороз - проявляется в виде коричневых пятен на эмали;

· кровоточивость десен;

· судороги;

· кальциноз;

· брадикардия;

· пневмония;

· остеопороз;

· нарушения жирового обмена;

· поражения центральной нервной системы;

· деформация скелета;

· отек легких.

Недавно власти Бельгии объявили запрет на продажу таблеток и жевательной резинки с Фтором. Причиной запрета стали результаты независимого исследования, проведенного по заказу министерства здравоохранения. Оно показало, что растет число заболеваний остеопорозом и нервными расстройствами среди людей, принимающих повышенные дозировки Фтора. Однако и после введения запрета фторсодержащие средства можно будет приобрести, но уже только по рецепту врача. Таким образом, Бельгия стала первой европейской страной, поставившей под сомнение чудодейственные свойства этого вещества. Европейские врачи, особенно стоматологи, неоднозначно отреагировали на введение запрета: многие из них до сих пор убеждены в том, что Фтор в умеренных количествах эффективно помогает в борьбе против кариеса. Помимо этого, некоторые американские и российские ученые считают, что повышенное потребление Фтора приводит к более частому рождению детей с синдромом Дауна, так как избыток микроэлемента вызывает мутацию половых клеток у родителей. И если вы пользуетесь фторированной пастой, пьете фторированную воду и принимаете фторсодержащие витаминные добавки, уровень Фтора может приблизиться к опасному.

Всемирная организация здравоохранения предлагает оптимальную суточную дозу Фтора для взрослого человека 1,5 - 4,0 мг/сут. Для удовлетворения потребности в микроэлементе взрослому человеку надо выпить 42 г черного чая, или съесть 300 г грецких орехов, 700 г лосося, 3,5 кг зернового хлеба, или выпить 20 л молока. Если вы решили принимать фторсодержащие препараты, то проконсультируйтесь с врачом. Дело в том, что дозы свыше 10 мг Фтора на 1 кг пищи приводят к стойкой деформации костей; свыше 5 мг на 1 кг пищи - изменяют цвет зубной эмали. А большие дозы Фтора - до 2 г - вызывают серьезное отравление. Дозы в 5-10 г смертельны. Доказано, что высокое содержание Фтора в воде является одной из причин возникновения онкологических заболеваний.

Стадии флюороза:

1. Штриховая:

Мелкие меловидные полоски (штрихи) в глубоких слоях эмали. Выражены слабо, лучше проявляются при высушивании поверхности зуба. Чаще наблюдаются на резцах верхней челюсти.

2. Пятнистая:

Многочисленные меловидные пятна на поверхности эмали. Наблюдаются на всех зубах, особенно много на резцах верней и нижней челюсти. Иногда пятна могут приобретать коричневый оттенок.

3. Меловидно-крапчатая:

Эмаль становится матовой, иногда с желтоватым оттенком. На всех зубах отчетливые пигментированные пятна. Помимо пятен возможны незначительные эрозивные углубления диаметром 1,0-1,5 мм и глубиной 0,1-0,2 мм.

4. Эрозивная:

На фоне выраженной пигментации эмали имеются значительные участки, на которых эмаль вообще отсутствует.

5. Деструктивная:

Полное разрушение зубов и поражение костей скелета. Наблюдается в районах, где содержание фтора в воде выше 5мг/л

5. Потребление фтора

В следующей таблице приведены рекомендуемые нормы потребления фтора для здоровых людей, которые были разработаны на основании современных научных данных.

Возрастная группа	Рекомендуемые нормы потребления/ Адекватное потребление (см. примечание ниже)	Допустимый верхний предел потребления
Новорожденные	(миллиграмм/сутки)	(миллиграмм/сутки)
0-6 месяцев	0,01*	0,7
7-12 месяцев	0,5*	0,9
Дети
1-3 года	0,7*	1,3
4-8 лет	1*	2,2
Мужчины
9-13 лет	2*	10
14-18 лет	3*	10
19-30 лет	4*	10
31-50 лет	4*	10
51-70 лет	4*	10
>70 лет	4*	10
Женщины
9-13 лет	2*	10
14-18 лет	3*	10
19-30 лет	3*	10
31-50 лет	3*	10
51-70 лет	3*	10
>70 лет	3*	10
Во время беременности
<18 лет	3*	10
19-30 лет	3*	10
31-50 лет	3*	10
Во время кормления грудью
<18 лет	3*	10
19-30 лет	3*	10
31-50 лет	3*	10

Примечание: информация, приведенная в этой таблице, основана на научных данных. * - адекватные нормы потребления. Могут использоваться в индивидуальных целях. Считается, что адекватные нормы потребления должны покрывать потребности в своей возрастной и половой группе.

Допустимый верхний предел потребления - максимальное ежедневное потребление питательного вещества, которое не должно привести к развитию нежелательных побочных эффектов. Если нет других примечаний, этот уровень указывает на суммарное потребление с продуктами питания, водой и пищевыми добавками.

6. Фтор в продуктах

Больше всего фтора содержится в следующих продуктах:

· грецкие орехи;

· морепродукты (особенно скумбрия, лосось, треска, креветки, сардины);

· пресноводная рыба;

· овес, кукуруза, рис и гречка;

· лук, картофель;

· говядина, курятина;

· яйца;

· грейпфруты, яблоки, манго, мандарины.

· напитки, содержащие много фтора:

· цельное молоко;

· черный чай;

· зеленый чай;

· красное вино.

· Получать фтор из пищи довольно сложно. Например, взрослому человеку для получения суточной нормы нужно съесть 3,5 кг зернового хлеба, или 700 г лосося, или 300 г грецких орехов, а вот молока пришлось бы выпить целых 20 литров.

Нормы, прямо скажем, нереальные. Может быть, 700 г рыбы ещё удастся съесть, но это будет трудновато.

А вот из питьевой воды фтор усваивается хорошо - до 70%, поэтому и придумали добавлять этот элемент в воду - там, где его не хватает.

Фтор - это непростой элемент, и граница между его недостатком и избытком в организме трудноуловима. Дозу фтора очень легко превысить, и тогда он становится для нашего организма тем, чем и является в природе - ядом.

7. Фтор в воде

Оптимальное содержания фтора в питьевой воде, в зависимости от климата, колеблется от 0,5 до 1мг/л. Чем жарче - тем фтора должно быть меньше, т.к. в жару возрастает объем потребления воды. В России согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 максимально допустимое содержание фтора в воде составляет 1,5мг/л. По сравнению с другими странами эта норма сильно завышена и может причинить серьезные проблемы здоровью населения. Согласно последним исследованиям, выявлена следующая зависимость заболевания флюорозом от объема фтора в воде:

Концентрация фтора в воде (мг/л) Пораженное население (%)

от 0,8 до 1,0 10 - 20

от 1,0 до 1,5 20 - 30

от 1,5 до 2,5 30 - 40

свыше 2,5 более 40

8. История фторирования воды

Свойство фтора побеждать кариес было обнаружено в 1940 году. Спустя пять лет в американском городе Гранд Рапидс (штат Мичиган) провели эксперимент по фторированию водопроводной воды. Результаты этого эксперимента были признаны успешными и вскоре фторировать водопроводную воду стали во всех штатах Америки. Есть мнение, что столь быстрому распространению фторирования воды способствовала PR-кампания, проведенная по заказу алюминиевых магнатов. Фтор для них побочный продукт производства, которому таким образом нашли выгодное применение. Так или иначе, фторировать воду и добавлять фтор в зубные пасты в 60-е годы стало нормальным явлением во многих странах мира, в том числе и в СССР. Долгое время это не вызывало никаких возражений ни у ученых, ни у населения. Положительный эффект признавали все, отмечая существенное снижение заболеваний кариесом.

Однако спустя два десятка лет общество начало осознавать, что фторирование воды таит в себе серьезную опасность. Появились научные публикации, связывающие рост заболеваний флюорозом и остеосаркомой с избыточным употреблением фтора. Против фторирования воды выступили 14 нобелевских лауреатов. Негативную оценку фторированию дали многие СМИ, среди которых такие авторитетные издания как Wall Street Journal и Newsweek. К борьбе с фтором подключились различные правозащитные организации. Все это привело к формированию мощного общественного движения, под натиском которого фторирование воды было прекращено или запрещено в Австрии, Бельгии, Китае, Чехии, Дании, Финляндии, Франции, Германии, Греции, Венгрии, Индии, Израиле, Японии, Люксембурге, Голландии, Норвегии, Шотландии, Швейцарии и Швеции. В США, где по последним данным более 40% детей школьного возраста болеют флюорозом, шестидесятилетняя практика фторирования воды была признана порочной, но еще не отменена полностью. Отказались пока только 38 из 50 штатов.

9. Сколько фтора в водах России

Объем фтора в природных водах России колеблется от 0,01 до 11мг/л. Повышенное содержание фтора наблюдается в Московской, Тверской, Тамбовской областях, на Урале, в Западной Сибири и регионах добычи алюминия. Содержание фтора в водах одного региона может существенно отличаться. Например, в Московской области повышенное содержание фтора наблюдается в Зеленограде, Одинцовском, Красногорском, Коломенском, Раменском районах, при этом в некоторых других районах области фтора вдвое меньше нормы. Следует также учитывать, что в подземных водах больше фтора, чем в поверхностных. Поэтому, даже если вы живете в регионе, где фтора в поверхностных водоемах мало, но потребляете воду из артезианской скважины, вы все-равно рискуете заболеть флюорозом.

Россию война с фтором обошла стороной. Власти по-прежнему считают фторирование воды благим делом и активно продолжают расширять регионы борьбы с кариесом. Почти во всех крупных городах, где наблюдается дефицит фтора в водоемах, водопроводную воду обогащают фтором на водоочистных станциях.

Искать дополнительные источники фтора большинству жителей России нет необходимости.



10. Биологическая роль хлора

Хлор (Cl) - 17-й элемент VII группы периодической таблицы. Название происходит от греч. chloros - "зеленоватый". Открыт и выделен К. Шееле в 1774 г. (Швеция), а название этому элементу дал Дэви (Davy) в 1810 г.

Ионы хлора жизненно необходимы растениям. Хлор участвует в энергетическом обмене у растений, активируя окислительное фосфорилирование. Он необходим для образования кислорода в процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами, стимулирует вспомогательные процессы фотосинтеза, прежде всего те из них, которые связаны с аккумулированием энергии. Xлор положительно влияет на поглощение корнями кислорода, соединений калия, кальция, магния. Чрезмерная концентрация ионов хлора в растениях может иметь и отрицательную сторону, например, снижать содержание хлорофилла, уменьшать активность фотосинтеза, задерживать рост и развитие растений.

Учитывая связь хлора и натрия, следует отметить, что поступление в организм этих элементов тесно взаимосвязано. У животных и человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия, хлорид-ион имеет оптимальный радиус для проникновения через мембрану клеток. Именно этим объясняется его совместное участие с ионами натрия и калия в создании постоянного осмотического давления и регуляции водно-солевого обмена.

Под воздействием ГАМК (нейромедиатор) ионы хлора оказывают тормозящий эффект на нейроны путем снижения потенциала действия. В желудке ионы хлора создают благоприятную среду для действия протеолитических ферментов желудочного сока. Хлорные каналы представлены во многих типах клеток, митохондриальных мембранах и скелетных мышцах. Эти каналы выполняют важные функции в регуляции объема жидкости, трансэпителиальном транспорте ионов и стабилизации мембранных потенциалов, участвуют в поддержании рН клеток.

В настоящее время участие хлора в возникновении отдельных заболеваний у человека изучено недостаточно хорошо, главным образом из-за малого количества исследований.

11. Метаболизм хлора

Хлор поступает в организм с пищей.

Всасывается хлор, в основном, в толстом кишечнике. Всасывание и экскреция хлора тесно связаны с ионами натрия и бикарбонатами, в меньшей степени с минералокортикоидами и активностью Na+/K+ - АТФ-азы.

Хлор накапливается в висцеральной ткани, коже и скелетных мышцах. В клетках аккумулируется 10-15% всего хлора, из этого количества от 1/3 до 1/2 - в эритроцитах. Около 85% хлора находятся во внеклеточном пространстве. Мышечная ткань человека содержит 0,20-0,52 % хлора, костная - 0,09 %; в крови - 2,89 г/л. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) 95 г хлора.

Хлор выводится из организма в основном с мочой (90-95%), калом (4-8%) и через кожу (до 2%). Экскреция хлора связана с ионами натрия и калия, и реципрокно с HCO3- (кислотно-щелочной баланс).

12. Потребность в хлоре и его пищевые источники

Не разработаны даже рекомендации по норме суточного потребления хлора. Потребность в хлоре определяется эмпирически как 1,6 - 2 г в день. Минимальная потребность человека в хлоре составляет около 800 мг в сутки. Рацион без добавления поваренной соли содержал бы около 1,6 г хлора.

В обычном рационе содержится избыточное содержание хлора - 7-10 г. Основное количество хлора (до 90%) взрослые получают с поваренной солью. Около 4 г хлора человек получает с хлебом и 1,5-4,6 г с поваренной солью. Подробнее: Поваренная соль.

Младенец получает необходимое количество хлора через молоко матери, в котором содержится 11 ммоль/л хлора.

Хлор находится практически во всех пищевых продуктах. Естественное содержание хлора в пищевых продуктах колеблется в пределах 2-160 мг%.

13. Индикаторы биоэлементного статуса хлора

Для оценки элементного статуса хлора используется определение уровня хлора и НСО3- в цельной крови. Подробнее: Определение хлора.

14. Пониженное содержание хлора в организме

Дефицит хлора изучен только в экспериментах на лабораторных животных. Отмечены задержка роста, запоры, гемоконцентрация, обезвоживание, снижение аппетита, снижение уровня хлора в крови и повышенный уровень бикарбонатов. Под воздействием звукового раздражителя у крыс с дефицитом хлора легко вызывается тетания.

У человека возможно возникновение алкалоза, анорексии и запоров. В клинических исследованиях показано, что хлор является регулятором ренин - ангиотензин - альдостероновой системы и выступает в роли патогенетической детерминанты "натрийзависимой" гипертензии, как патогенетический фактор расстройств объема внеклеточной жидкости, кислотно-щелочного баланса и гомеостаза. Установлено, что у детей питавшихся длительное время детскими смесями с пониженным содержанием хлора, появлялись симптомы гипокалиемии, гипохлоремического метаболического алкалоза с повышением уровня ренина в плазме и альдостерона в сыворотке.

Основные причины дефицита хлора:

o Недостаточное поступление хлора с пищевыми продуктами.

o Нарушение регуляции обмена хлора.

Основные проявления дефицита хлора - у людей описаны алкалоз, анорексия и запоры. Дефицит хлора может наблюдаться у детей, находящихся на искусственном вскармливании (гипокалиемический, гипохлоремический алкалоз с повышенным уровнем ренина в плазме и альдостерона в сыворотке).

15. Повышенное содержание хлора в организме

Хлор и его соединения очень токсичны.

Основная причина избытка хлора - ибыточное поступление.

Основные проявления избытка хлора - угнетение роста.

16. Коррекция дисбаланса хлора в организме

Необходимо поддерживать поступление в организм хлора и натрия в пропорции 1:2. Суточный кругооборот хлора у взрослых составляет 85-250 ммоль.

17. Применение соединений хлора

Соединения хлора используются в приготовлении пищи (NaCl), для обеззараживания питьевой воды (хлорирование), дезинфекции, отбеливании тканей, в качестве реагента для многих химических процессов (HCl, HClO4), а также широко используются в химической и целлюлозно-бумажной промышленности при производстве органических растворителей и полимеров.

Хлор применяется для производства гербицидов, пестицидов и инсектицидов.

Хлор элемент входит в состав желудочного сока, препаратов для лечения ряда желудочно-кишечных заболеваний. В медицине широко используются бактерицидные свойства хлорсодержащих препаратов.

18. Биологическая роль и токсичность соединений брома

Бром был открыт в 1826 году молодым преподавателем колледжа города Монпелье А. Ж. Баларом. Открытие Балара сделало его имя известным всему миру. Название элемента происходит от др.-греч. вс?мпт -- зловоние.

Бром -- элемент главной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 35. Обозначается символом Br (лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество бром при нормальных условиях -- тяжёлая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным запахом. Молекула брома двухатомна (формула Br2).

Многие аспекты биологической роли брома в настоящее время еще не выяснены. Бром является незаменимым микроэлементом, который оказывает благоприятное воздействие на здоровье человека. Благодаря брому начинает лучше функционировать центральная нервная система, щитовидная железа, а также регулируется половая сфера.

В человеческом организме бром очень широко распространен. Он содержится в гипофизе, почках, щитовидной железе, в мышечной и костной ткани, а также в крови. В общей сложности в органах и тканях человека содержится приблизительно 200-300 миллиграммов брома. Выводится данный микроэлемент из организма естественным путем - вместе с потом и мочой.

В человеческом организме бром выполняет множество полезных функций - они принимает участие в активации пепсина, способствует активизации липазов, амилазов, а также некоторых других ферментов; улучшает деятельность щитовидной железы и предотвращает возникновение эндемического зоба, а также принимает активное участие в регуляции деятельности центральной нервной системы. Кроме того, на основе брома изготавливают медицинские препараты, которые применяются с целью подавления полового влечения.

Следует иметь в виду, что бром не совместим с йодом, алюминием, хлором и фтором.

19. Физиологическое действие брома

Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001 % (по объёму) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, а при более высоких концентрациях -- спазмы дыхательных путей, удушье. ПДК паров брома 0,5 мг/м?. При попадании в организм токсическая доза составляет 3 г, летальная -- от 35 г. При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух; для восстановления дыхания можно на небольшое время пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом, на короткое время периодически поднося его к носу пострадавшего. Дальнейшее лечение должно проводиться под наблюдением врача. Жидкий бром при попадании на кожу вызывает болезненные и долго не заживающие ожоги.

20. Применение брома в медицине

В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.

Бром концентрируется в железах внутренней секреции, и его недостаток в организме человека ведет к нарушению нормального соотношения между процессами возбуждения и торможения.

Органические соединения брома применяют для ингаляционного наркоза (галотан - 1,1,1-трифтор-2-хлор-2-бромэтан, CF₃CHBrCl), в качестве обезболивающих, успокоительных, антигистаминных и антибактериальных препаратов, при лечении язвенных болезней, эпилепсии, сердечно-сосудистых заболеваний. Изотоп брома с атомной массой 82 находит применение в медицине при лечении опухолей и при изучении поведения бромсодержащих препаратов в организме.

21. Биологическая роль йода

Йод (Jodum), I - химический элемент VII группы периодической системы Д. И. Менделеева, относящийся к галогенам (от греч. halos - соль и genes - образующий), к которым также относятся фтор, хлор, бром и астат. Порядковый (атомный) номер йода - 53, атомный вес (масса) - 126,9. Из всех существующих в природе элементов йод является самым загадочным и противоречивым по своим свойствам.

Йод был открыт в 1811 году французским химиком-технологом Бернаром Куртуа (1777-1838), сыном известного селитровара.

Интересно отметить, что история лечебного применения йода уходит в глубь веков. Считается, что первые сообщения о целебных свойствах веществ, содержащих йод, появились в Китае примерно за три тысячи лет до нашей эры. Древние целители выделяли этот элемент из морских губок и водорослей и прикладывали ткань, смоченную йодом, к ранам, чтобы они не гноились и быстрее заживали. Антисептические (противомикробные) свойства йода первым использовал в хирургии французский врач Буанэ. Как ни странно, но самые простые лекарственные формы йода - водные и спиртовые растворы - очень долго не находили применения в хирургии, хотя еще в 1865-1866 годах великий русский хирург Н. И. Пирогов применял йодную настойку при лечении ран.



22. Йод и животные

Животные, как и все другие организмы на планете, способны к накоплению того или иного химического элемента, который в их организме может играть либо положительную, либо отрицательную роль, в зависимости от накопленного количества, состояния организма животного, условий окружающей среды, в том числе условий питания и других факторов. Не является исключением и йод.

В больших количествах этот элемент накапливают морские животные, и его содержание в организме этих обитателей морских глубин колеблется от 0,1 до 15,0мг на 100 г сухого вещества. В наземных животных количество йода заметно ниже и составляет всего лишь 0,043 мг на 100 г сухого вещества.

Йод необходим животным, но единственной изученной функцией этого элемента является участие йода в образовании гормонов щитовидной железы, регулирующих скорость обмена веществ в организме животного. Одним из факторов, влияющих на количество выделяемых щитовидной железой гормонов, является достаточный уровень йода.

В условиях дефицита йода может наблюдаться снижение активности железы - гипотиреоз, который был обнаружен у собак, а также у некоторых других видов домашних животных. Йодная недостаточность в организме животных вызывает ухудшение состояния волосяного (шерстного) покрова, кроме того может наблюдаться снижение способности к рождению потомства. Следует отметить, что животные очень чувствительны как к избытку, так и к недостатку йода в организме. Лошади, например, особо чувствительны к действию избытка йода, причем максимально безвредные концентрации этого элемента для них составляют лишь одну десятую долю от таковых для других животных.

Йод является обязательным элементом в организме животных, причем морские животные накапливают йода гораздо больше, чем животные суши. Йод необходим животным для образования гормонов щитовидной железы. Недостаток этого элемента приводит кряду патологических изменений в организме животного.

23. Йод и растения

Если говорить о необходимости йода для растений, то его нельзя сравнить, скажем, с такими элементами, как бор, марганец, цинк или медь. Но если вести речь о его огромной роли в нормальном функционировании организма человека и животных, тогда содержание йода в растениях представляется важным. Йод довольно широко распространен в растениях. Так, некоторые морские водоросли, например фукус, ламинария, филлофора, накапливают йода до 1 % от общего веса. Концентрация йода в таких водорослях иногда превышает содержание этого элемента в морской воде в 30 000 раз. Хотя йод нельзя считать необходимым элементом для высших растений, однако добавление его является весьма желательным для стимуляции роста корней. Йод в растении улучшает углеводный обмен, способствует повышению содержания аскорбиновой кислоты (витамина С), а в водных культурах стимулирует образование свободных аминокислот. На примере растений четко прослеживается такой факт, как антагонизм йода и хлора. Содержание хлора под действием йода снижается, это имеет практическое значение в плане получения солеустойчивых форм растений, поскольку солеустойчивость растений повышается под влиянием йода. Причем следует отметить, что взаимоотношение "йод-хлор" неоднозначно. Антагонистическая активность ионов йода по отношению к хлору в несколько десятков раз сильнее, чем у ионов хлора к йоду. Содержание йода в растениях весьма разнообразно и колеблется от буквально тысячных долей миллиграмма на 1 кг сухой массы до 10 мг. Растения отличаются наличием определенной закономерности в плане накопления йода. Так, было установлено, что хотя содержание йода в некоторых видах растений может существенно меняться, но порядок его содержания можно рассматривать как видовой признак. Кроме того, следует отметить, что мясистые грибы и овощи содержат йода больше, чем другие растения суши. Среди систематических групп повышенным содержанием и большей интенсивностью накопления йода выделяются осоковые, мхи и лишайники. Причем у влаголюбивых растений отмечается повышенное содержание и накопление йода. Накопление йода, как правило, отмечается в надземной части растения, а не в корневой. Этот факт можно объяснить тем, что ворсистая поверхность листьев растения как бы собирает на себе йод. Причем именно атмосферный йод можно рассматривать как один из важнейших источников поступления йода в растение. В пищевых и кормовых растениях уровни содержания йода должны быть адекватными, поскольку он необходим для нормального питания человека и животных. Растения способны накапливать йод, но это больше характерно для обитателей морей и океанов. Растения суши содержат йода гораздо меньше, нежели морские, и по-разному накапливают этот элемент: осоковые, мхи и лишайники являются рекордсменами по содержанию йода. Причем влаголюбивые растения накапливают его в больших количествах. В растениях йод участвует в регуляции обмена веществ, образовании углеводов и свободных аминокислот. Содержание йода в надземной части растений больше, чем в подземной. Источники поступления йода в окружающую среду Естественные источники Основным источником поступления йода в растительные и животные организмы, а также в организм человека является почва, в частности материнская порода. Кроме того, источниками годового прироста йода в атмосфере являются вулканическая деятельность, разложение органических веществ, горение ископаемого торфа и испарения с поверхности океана. Антропогенные источники 1) Химическая и фармацевтическая промышленность. В процессе получения и использования йода в зависимости от этапа в воздух рабочих помещений поступает от 6 до 115 мг/м3 микроэлемента, промышленные стоки отходов загрязняют водоемы. 2) Стоки бытового происхождения. 3) Атомная энергетика (в частности, ядерные реакторы). 4) Сельское хозяйство. Использование в качестве удобрений морских водорослей (чаще всего бурых), зола которых используется на полях, особенно в прибрежных морских районах, может вызвать признаки перенасыщения йодом. Использование растений, выросших на таких почвах, на корм скоту или в пищу человеку может вызвать отравление последних. 5) Сжигание угля и торфа. Наряду с естественными источниками поступления йода в окружающую среду следует выделить и антропогенные (сделанные руками человека). Причины йодного дефицита Природные факторы Основные природные источники йода - почва и почвенные воды и, следовательно, все, что растет на земле, а также морепродукты (водоросли, рыбы, морские животные). Там, где почва бедна этим микроэлементом (таежно-лесная нечерноземная, сухостепная, пустынная, горная зоны), значительная часть населения страдает йододефицитными заболеваниями. Йод находится в глубоких слоях почвы и обнаруживается в содержимом нефтяных скважин. В целом, чем старее поверхность почвы и чем более она была подвержена в прошлом различным разрушительным воздействиям (например, эрозиям), тем меньше в ней йода. Наиболее обеднены йодом почвы в горных местностях, которые подвергались частому выпадению дождей со стоком воды в реки. Важную роль в потере йода из почвы в данных регионах играют и ледники. Нередко недостаточность йода наблюдается и в долинах крупных рек. В приморских областях количество йода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в местностях, удаленных от океана или отгороженных от морских ветров горами, - 1-3 или даже 0,2 мкг. Фелленберг, принимая содержание элемента в воздухе за 100, получил высотное распределение йода. Так, на высоте 1000 м над уровнем моря воздух теряет 62,5 % йода, а 50 % теряется уже на высоте 707 м. Движение атмосферы и некоторые другие условия незначительно изменяют эти данные. Возвращение йода в почву с дождевой водой происходит очень медленно и в относительно малом по сравнению с предшествовавшей потерей количестве. Содержание йода в почве варьирует в значительных пределах (в среднем около Зх 10-4 %) и связано с уровнем ее промерзания в течение последнего ледникового периода: когда ледники таяли, йод из почвы высаливался в лежащие ниже плодородного слоя уровни. Повторные смывы влекли за собой формирование дефицита йода в почве. В результате все растения, произрастающие на такой почве, имеют недостаточное содержание йода, а у людей и животных, которые полностью зависят от выращенной на этой почве пищи, развиваются йододефицитные заболевания (речь о них пойдет ниже). Содержание йода в растениях, выросших на обедненных йодом почвах, часто не превышает 10 мкг/кг сухого веса по сравнению с 1000 мкг/кг в растениях, культивируемых на почвах без дефицита йода. Это обусловливает тяжелую йодную недостаточность у значительной части населения мира, живущего за счет натурального или полунатурального хозяйства. И это относится не только к странам Африки. Многие жители России тоже обеспечивают свой прожиточный минимум, собирая урожаи с приусадебного или дачного участков, где почва может быть плодородной, но содержать мало йода. В этом заключается одна из основных причин развития йодного дефицита. Среднее содержание йода в растениях составляет примерно 2 х 10-5 % и зависит не только от содержания в почвах его соединений, но и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые накопители йода), например морские водоросли (пузырчатая водоросль - Fucus vesiculosus, бурая морская водоросль, ламинария (морская капуста), филлофора), накапливают йода до 1 % от общего веса, а некоторые морские губки (Spongia maritima) - до 8,5-10% (в скелетном веществе спонгине). Содержание йода в местной питьевой воде отражает концентрацию йода в почве. В поверхностных питьевых водах йода мало (от Ю~7 до 10~9%), а в йододефицитных регионах обычно уровень йода составляет менее 2 мкг/л. Вода, как правило, не является серьезным источником поступления йода в организм человека. Антропогенные факторы Дефицит йода вызывают и некоторые деяния рук человека, в том числе разрушение почвы из-за интенсивного ведения сельскохозяйственных работ (уничтожение растительности при расчистке территории под посадки, выпас домашнего скота), вырубка деревьев. Вода, воздух и почвы играют большую роль в развитии йододефицитных заболеваний, но все же основная масса микроэлемента поступает в организм опищевыми продуктами. Применение йода Прежде всего йод широко используется в медицине, хотя в чистом виде он практически не применяется. Йод - уникальное лекарственное вещество. Он определяет высокую биологическую активность и разностороннее действие лекарственных препаратов, и используют его в основном для изготовления различных лекарственных форм. Различают четыре группы препаратов йода: 1. содержащие элементарный йод (3- или 5%-ный раствор йода спиртовой, раствор Люголя); 2) неорганические йодиды (калия и натрия йодид) - большинство выпускаемых препаратов содержат от 25 до 250 мкг микроэлемента; 2. органические вещества, отщепляющие элементарный йод (йодоформ, йодинол и др.); 3. йодсодержащие органические вещества, в молекуле которых йод прочно связан (рентгенконтрастные вещества). Препараты, содержащие йод, обладают различными свойствами. * Элементарный йод оказывает противомикробное и противогрибковое (фунгицидное) действие, его растворы широко применяют для обработки ран, подготовки операционного поля и т. п. Они обладают противовоспалительными и отвлекающими свойствами, при нанесении на кожу и слизистые оболочки оказывают раздражающее действие и могут вызвать рефлекторные изменения в деятельности организма. * Препараты йода блокируют накопление радиоактивного йода в щитовидной железе и способствуют его выведению из организма, тем самым снижают лучевую дозу и ослабляют радиационное воздействие. * При приеме внутрь препараты йода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Малые дозы йода тормозят функцию щитовидной железы, угнетая образование ширеотропного гормона передней доли гипофиза. Данное свойство используют при лечении больных с заболеваниями щитовидной железы. * Установлено также, что йод влияет на обмен жиров и белков. При применении йодных препаратов наблюдается снижение уровня холестерина в крови и уменьшение ее свертываемости. * Рефлекторным повышением выделения слизи железами дыхательных путей и протеолитическим действием (расщеплением белков) объясняется применение препаратов йода в качестве отхаркивающих и муколитических (разжижающих мокроту) средств. * Для диагностических целей используют рентгенконтрастные вещества, содержащие йод. * Искусственно полученные радиоактивные изотопы йода 1-123, 1-125, 1-131 используются для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда ее заболеваний. Применение радиоактивного йода в диагностике связано со способностью йода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности излучения радиоизотопов йода разрушать клетки железы, вырабатывающие гормоны. Препараты йода применяют наружно и внутрь: наружно используют как обеззараживающие, раздражающие и отвлекающие средства при воспалительных и других заболеваниях кожи и слизистых оболочек, внутрь - при атеросклерозе, хронических воспалительных процессах в дыхательных путях, при третичном сифилисе, для профилактики и лечения эндемического зоба, при хроническом отравлении ртутью и свинцом. В экспериментах высокие дозы йода использовались для лечения полиомиелита, вирусных заболеваний и некоторых болезней центральной нервной системы. К числу немногих специфически женских нарушений здоровья, вызванных гормональными расстройствами, при которых могут помогать препараты йода, правда, в большой дозировке, относятся фиброзно-кистозная мастопатия (заболевание молочной железы), эндометриоз (занос слизистой оболочки тела матки в различные ткани и органы) и фиброма матки (доброкачественная опухоль). Лечебное действие минерала обусловлено тем, что он помогает превращению эстрадиола - более активной и, возможно, вызывающей рак разновидности эстрогена (женского полового гормона), - в менее активный и более безопасный эстриол. В случае длительного применения препаратов йода, их передозировки и повышенной чувствительности к ним возможны явления йодизма (о нем речь пойдет ниже). Противопоказаниями к применению препаратов йода внутрь являются туберкулез легких, заболевания почек, фурункулы, угревая сыпь, хроническая пиодермия (гнойнички на коже), геморрагические диатезы, крапивница, хронический ринит, повышенная чувствительность к йоду. Препараты йода, относительно дешевые и доступные, применяемые с давних времен в качестве высокоэффективных лечебно-профилактических средств с самыми разными показаниями, не потеряли своей актуальности и сегодня. Йодом интересуются не только медики. Он нашел свое применение во многих отраслях человеческой деятельности. Роль йода в организме человека.

Основная биологическая функция йода состоит в поддержании функции щитовидной железы и построении ею гормона - тироксина. Йод пока является единственным известным микроэлементом, участвующим в образовании гормона.

Физиологическая роль тироксина, основой образования которого является йод, очень велика: контроль за интенсивностью основного обмена, влияние на водно-солевой, жировой и углеводный обмены. Как гормон, тироксин находится в постоянной связи с другими железами внутренней секреции, особенно с гипофизом и половыми железами. Он активно воздействует на физическое и психическое развитие человека, участвует в регуляции деятельности центральной нервной системы, влияет на эмоциональный тонус человека, на деятельность сердечно-сосудистой системы и печени.

В обычных условиях в организме человека содержится 20-50 мг йода. Наибольшая концентрация йода (8 мг из общего количества) содержится в щитовидной железе.

Суточная потребность взрослого человека - 50-200 мкг йода (0,05-0,2 мг).

Она полностью обеспечивается при нормальном сбалансированном питании (40-200 мкг) за счет продуктов растительного и животного происхождения. Лишь небольшая часть йода (около 5-10%) поступает с водой.

Наиболее высокое содержание йода в морских водорослях:

· в сухой ламинарии - 160-800 мг на 100 г продукта,

· в сухой морской капусте - 200-220 мг на 100 г продукта.

В морской рыбе и продуктах моря содержание йода достигает 300-3000 мкг на 100 г продукта.

Также источником йода для человека являются: мясо, яйца, молоко, овощи.

При длительном хранении продуктов и кулинарной обработке может теряться до 65% йода.

Недостаточность йода широко распространена и носит эндемический характер. Основной причиной является недостаточное содержание йода в окружающей среде, а следовательно и в продуктах питания. Проявляется недостаточность йода увеличением щитовидной железы (эндемический зоб). В ряде случаев может развиваться гипотиреоз (недостаточность функции щитовидной железы), проявляющийся резким снижением физической и умственной работоспособности, сухостью кожи, выпадением волос, снижением температуры тела, отечностью лица и другими симптомами.

Для профилактики развития зоба в эндемических зонах население использует в питание йодированную соль (25 г йодида калия на 1 тонну соли), что обеспечивает ежедневное поступление в организм человека до 200 мкг йода.

Размещено на Allbest.ru

...