Метали життя

Зміст металів у компонентах крові здорової людини. Значення S-елементів для організму людини: натрій, калій, магній, кальцій. З'єднання марганцю в біологічних системах. Роль D-елементів у фізіологічних і патологічних процесах в організмі людини.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Екзаменаційний реферат по хімії по темі

Метали життя

Підготував

Учень 11Е класу

Білоусов Олег

Перевірила

Петрухіна Т.В.

Вступ

На грані хімії, біології і медицини виникла нова наукова область - біонеорганічна хімія. Біонеорганічна хімія розглядає роль металів у виникненні і розвитку різних процесів у здоровому і хворому організмі, створює нові ефективні препарати на основі металоорганічних з'єднань, активно бере участь у боротьбі за збереження здоров'я людей і продовження людського життя.

Особливо чуйно організм реагує на зміну концентрації мікроелементів, тобто елементів, що є присутнім в організмі в кількості менше одного грама на 70кг маси людського тіла. До таких елементів відносяться мідь, цинк, марганець, кобальт, залізо, нікель, молібден.

Доведено, що зі зміною концентрації цинку зв'язаний плин ракових захворювань, кобальту і марганцю - захворювання серцевого м'яза, нікелю - процесів згортання крові. Визначення концентрації цих елементів у крові дозволяє іноді знайти ранні стадії різних захворювань. Так, зміна концентрації цинку в сироватці крові зв'язано з протіканням захворювання печінки і селезінки, а концентрацій кобальту і хрому - деяких серцево-судинних захворювань.

На думку фахівців, сучасне людство, особливо у великих містах, живе на грані схованої недостачі багатьох елементів. У стресових ситуаціях схована недостача може стати явної і привести до появи важких захворювань. Так, наприклад, сховане плин раку може продовжуватися від 5 до 40 років, що, можливо, обумовлено поступовою зміною концентрації мікроелементів унаслідок старіння організму. З іншого боку, існують припущення про те, що цілеспрямована зміна концентрації різних елементів в організмі може бути використане для продовження життя людини.

В даний час відомо більш ста хімічних елементів, однак тільки невелике число з них входить до складу живого на планеті Земля. На таблиці1 представлена періодична система Д.И.Менделєєва, у якій відзначені основні елементи, що грають особливо важливу роль у фізіологічних і патологічних процесах в організмі людини. Червоним кольором позначені 16 « елементів життя » : 10 металів (Na, K, Mg, Ca, Zn, Cu, Co, Mn, Fe, Mo) і 6 неметалів (H, O, N, C, P, S), що складають основу біологічно важливих молекул і макромолекул. Синім кольором показані елементи, що знаходяться в невеликих кількостях у живих організмах і рослинах (B, Cr, F, Cl, Br, I).

В організмі людини вже давно і точно визначився баланс оптимальних концентрацій біологічно важливих з'єднань між їхнім надходженням і виведенням у результаті життєдіяльності.

Виходячи із сучасної квантомеханічної інтерпретації періодичної системи, класифікація елементів проводиться в відповідності з їхньою електронною конфігурацією. Вона заснована на ступені заповнення різних електонних орбіталей(s, p, d, f) електронами. Відповідно до цього елементи підрозділяють на s-,p-, d-,f- елементи.

В організмі людини присутні в основному іони легких металів Na+,K+,Mg2+,Cu2+, що відносяться до s-елементів, і іони Mn2+,Fe2+,Co3+,Cu2+,Zn2+ стосовні до d-елементів. І тільки міститься в організмі важкий d-елемент молібден (Мо) - порушує загальну біогеохімічну установку - побудова біологічних структур тільки з легких елементів. Усі ці метали зустрічаються в нашому організмі у виді твердих чи з'єднань у виді їхніх водяних розчинів.

Дослідження фізіологічної ролі металів, а також їхнього значення в діагностиці, профілактиці і лікуванні хвороб є одним з нових напрямків у медичній науці. Найбільше показово при цьому вивчення складу металів у крові людини (табл.2). Процеси перетворення (метаболічні процеси ) протікають тут найбільше інтенсивно. Середня тривалість життя більшості елементів крові складає не більш декількох чи годин доби.

Концентрації елементів у таблиці 2 приведені до загального обсягу крові 5-6л, ph 7.35-7.42.Концентрації в мікромолях відзначені зірочкою.

Таблиця 1. Зміст металів у компонентах крові здорової людини

Компоненти крові	Зміст елементів в мМ
	s-елементи	d-елементи
	Na	K	Mg	Ca	Mn*	Fe	Co*	Cu*	Zn*
Загальна кров	85.2	44.5	1.57	-	2.18	8.59	0.71	14.8	138
Кров'яні тільця	20.9	94.9	2.72	-	1.46	18.6	-	11.9	-
Плазма (92%води)	141	4.11	1.13	-	0.73	-	-	18.3	47.2
Сиворотка	140	5.06	0.87	2.42	-	23.3	-	18.1	226

1. S-ЕЛЕМЕНТИ

метал організм людина

До s-елементів відносяться елементи I і II груп періодичної системи.

Значення s-елементів для організму величезно. Вони беруть участь у створенні буферних систем організму, забезпечення необхідного астматичного тиску, виникненні мембранних потенціалів, у передачі нервових імпульсів (Na,k), структуроутворення (Mg,Ca).

НАТРІЙ, КАЛІЙ

Іони натрію і калію розподілені по всьому організмі людини, причому перші входять переважно до складу міжклітинних рідин, другі головним чином знаходяться усередині кліток. Підраховано, що в людському організмі міститься 250м калію і 70м натрію. Від концентрації обох іонів залежить чутливість (провідність) нервів і скорочувальна здатність м'язів. Шок при важких опіках обумовлений втратою іонів калію з кліток. Введення іонів калію сприяє розслабленню серцевого м'яза між скороченнями серця. Хлорид натрію служить джерелом для утворення соляної кислоти в шлунку. Гідрокарбонат натрію - буферна сіль - підтримує кислотнощелочну рівновагу в рідких середовищах організму і служить переносником вуглецю. Лікування деяких психічних захворювань засновано на заміні іонів K+ і Na+ на іони Li+.

Із солей натрію і калію найбільше значення для медицини мають наступні з'єднання:

Хлорид натрію (поварена сіль) NaCl. Розчин хлориду натрію (0.85-0.9 %)- фізіологічний розчин - застосовується для внутрішньовенних уливань при великих крововтратах. Крім того, хлорид натрію вживається для інгаляцій, ванн, душів, а також при лікуванні катаральних станів деяких слизуватих оболонок.

Гідрокарбонат натрію (харчова сода) NaHCO3 - білий кристалічний порошок. Застосовується при підвищеній кислотності шлункового соку, виразкової хвороби шлунка і дванадцятиперстної кішки, печії, подагрі, діабеті, катарах верхніх дихальних шляхів. Зовнішньо вживається як слабкий луг при опіках, для полоскань, промивань і інгаляцій при нежиті, конюктивитах, стоматитах, ларингітах і т.д.

МАГНІЙ І КАЛЬЦІЙ

Магній і кальцій знаходяться в II групі періодичної системи Д.И.Менделєєва і також відносяться до s-елементів. По своїх характеристиках їхні іони в більшому ступені відрізняються друг від друга, чим іони натрію і калію. Так, іон магнію в порівнянні з іоном кальцію виявляє велику тенденцію до утворення ковалентних донорно - акцепторних зв'язків з різними електродонорними атомами (N,O), що входять до складу біологічних макромолекул (білки). Це обумовлює великі структуроутворюючі властивості магнію в порівнянні з кальцієм.

Іони Mg2+ утворять у клітках комплекси з нуклеинивими кислотами, приймають участь у передачі нервового імпульсу, скороченні м'язів, метаболізмі вуглеводів. Магній можна назвати центральним елементом енергетичних процесів, зв'язаних з окисним фосфорилюванням. Надлишок магнію відіграє роль депрессора нервового порушення, недолік - викликає тетамію (судороги).

Активність більшості ферментів переносу (гирансфероз) залежить від магнію. Магній - один з основних активаторів ферментативних процесів. Зокрема, він активує ферменти синтезу і розпа...