Биологическая роль d-элементов и применение их соединений в медицине

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биологическая роль d-элементов и применение их соединений в медицине

 В организме взрослого человека содержится около 100 мг меди. Примерно 30% от общего количества меди содержится в мышцах. Печень и мозг также богаты медью. В организм медь поступает в основном с пищей. Потребность человека в меди 2-3 мг в сутки. В больших концентрациях металлическая медь и ее соединения токсичны. Ионы меди по сравнению с ионами других металлов активнее реагируют с аминокислотами и белками, поэтому медь образует с биологически активными веществами наиболее устойчивые комплексы (так называемые клешневидные или хелатные). Предполагают, что в ходе эволюции, когда природа создавала систему переноса кислорода, у нее был выбор между железом и медью. По-видимому, первоначально у большинства животных пигментом крови служил медьсодержащий белок гемоцианин, но позднее преимущество получил гемоглобин. Гемоцианины обнаруживаются только в плазме, в то время как гемоглобины расположены внутри красных кровяных клеток (эритроцитов), благодаря чему кровь может переносить гораздо большие количества кислорода. Понятно, что высшие животные с их возросшей потребностью в кислороде должны были переключиться на гемоглобин, тогда как моллюски и членистоногие сохранили гемоцианин, вполне отвечающий их потребностям.

Главная функция меди у высших организмов -- каталитическая. В настоящее время известен целый ряд медьсодержащих ферментов (церулоплазмин, тирозиназа, цитохромоксидаза). При недостатке меди в организме может развиться болезнь - медь дефицитная анемия. Медь необходима для усвоения железа, в частности, при синтезе цитохромоксидазы. При дефиците меди нарушается нормальное развитие соединительной ткани и кроветворение.

Цинк обнаружен во всех органах и тканях человека и высших животных. Наиболее богаты цинком печень, поджелудочная железа и половые железы, гипофиз и надпочечники. Физиологическая функция цинка осуществляется благодаря связи его с ферментноактивными белками. Высокое содержание цинка в эритроцитах объясняется тем, что большая часть его входит в состав угольной ангидразы (карбоангидразы), участвующей в газообмене и тканевом дыхании. Карбоангидраза катализирует реакции: H2O + CO2 - H2CO3 -? H+ + HCO? 3 OH- + CO2 - HCO ? 3 Цинк активирует биосинтез витаминов С и В. Установлено стимулирующее влияние Zn2+ на фагоцитарную активность лейкоцитов.

Ртуть. Накапливается главным образом в печени и почках. Ртутное заражение почвы, природных вод, растений и животных в настоящее время характерно для многих регионов планеты. Оно связано с поступлением большого количества ртути в биосферу в виде продуктов промышленного производства, выхлопов транспорта, ядохимикатов. При хроническом отравлении ртутью и ее соединениями появляются металлический привкус во рту, сильное слюнотечение, слуховые и обонятельные галлюцинации, головные боли, наблюдается ослабление памяти («меркуризм»)

Хром - постоянная составная часть растительных и животных организмов. Биологическая активность хрома объясняется главным образом способностью ионов Сr3+ образовывать комплексные соединения. Например, ионы Сr3+ участвуют в стабилизации структуры нуклеиновых кислот. Недостаток Cr3+ в организме приводит к возникновению резистентности к инсулину. Одним из последствий этого является резкое повышение глюкозы в крови - гипергликемия. Риск недостаточности Cr3+ возрастает в старости, во время беременности и при недостаточном питании. Соединения хрома со степенью окисления + 6 (в живых организмах не образуются) являются сильными канцерогенами, способными легко проникать через биологические мембраны и вызывать повреждения клеточных мембран. Соединения хрома ядовиты и в медицине не применяются.

Молибден. Физиологическое значение молибдена для организма животных и человека было впервые показано в 1953 году с открытием влияния этого элемента на активность фермента ксантиноксидазы. Ксантиноксидаза катализирует окисление ксантина кислородом в мочевую кислоту. Молибден входит в состав ряда ферментов (альдегидоксидаза, сульфитоксидаза, ксантиндегидрогиназа и др.), которые катализируют окислительно- восстановительные реакции в растительных и животных организмах. Недостаток молибдена в организме сопровождается уменьшением содержания в тканях ксантиноксидазы. При недостатке молибдена страдают анаболические процессы, наблюдается ослабление иммунной системы. Высокое содержание молибдена находится в печени и почках. В крови молибден распределяется равномерно между форменными элементами и плазмой в виде комплексов с белками. В печени и почках молибден образует также белковый комплекс. В медицине в диагностических целях применяют радиоизотопы молибдена при сканировании печени и исследовании циркуляции крови в мышцах.

Железо. Среди биоэлементов, важных для жизнедеятельности всех живых существ, железо, по-видимому, играет доминирующую роль, так как оно является активатором многих каталитических процессов в организме и участвует в транспортировке газов кровью. В организме взрослого человека содержится около 3,5 г железа. Основная его масса сконцентрирована в дыхательном пигменте эритроцитов -- гемоглобине. Значительная часть железа содержится в мышечном белке - миоглобине, структурном «родственнике» гемоглобина, который также способен обратимо связывать молекулярный кислород. При недостатке железа в организме человека (или большой потере его) развивается железодефицитная анемия. Для лечения железодефицитных анемий, а также при слабости и истощении организма применяются следующие препараты железа: драже «Ферроплекс» (сульфат железа (II) с аскорбиновой кислотой); «Гемостимулин», «гематоген»; сироп алоэ с железом. физиологический медицина радиоизотоп молибден

Кобальт. Ион Со3+ входит в состав витамина В12 (кобаламина). Это единственный из ионов металлов, входящий в структуру витаминов. Витамин В12 необходим для нормального кроветворения и созревания эритроцитов. Недостаток витамина B12 в организме вызывает злокачественную анемию. Радиоактивный изотоп кобальта (60 С^о) используется для диагностики и лечения злокачественных опухолей. Препараты, содержащие кобальт, - эффективные противоанемические средства, например витамин B12 (цианокобаламин).

Никель. Необходимый микроэлемент. В организме взрослого человека содержится 5-13,5 мг никеля и обнаруживается во всех биологических материалах. В организме человека его недостаток приводит к ингибированию нескольких печеночных ферментов (глюкозо-6-фосфат, лактат-, изоцитрат- и глутаматдегидрогеназы), нарушению дыхательных процессов в митохондриях, изменению содержания липидов в печени. С другой стороны, никель обладает общетоксическим действием, вызывает заболевания носоглотки и легких, злокачественных новообразований, дерматиты, экземы. Никель и его соединения в медицине не применяются.

Платиновые металлы. К платиновым металлам принадлежат легкие металлы (рутений, родий, палладий) и тяжелые металлы (осмий, иридий и платина). В 70-х годах XX в. появились сведения о противоопухолевой активности некоторых комплексных соединений платины. По структуре большинство этих веществ - неэлектролиты, цис-изомеры, производные двух- и четырехвалентной платины. Наиболее эффективными из них являются цис- дихлородиамминплатина [Pt(NH3)2Cl2] и цис-тетрахлородиамминплатина [Pt(NH3)2Cl4]. Сплавы платина--иридий, платина - золото, а также сплавы палладия применяются при зубопротезировании. Иридий в сплаве с платиной используется для изготовления электрических стимуляторов сердца.

Размещено на Allbest.ru