Учебное пособие Пятигорск 2014 (075. 8) Ббк 24. 1я73 б 63



страница1/7
Дата27.04.2016
Размер0.84 Mb.
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6   7


МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЯТИГОРСКИЙ МЕДИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ –

ФИЛИАЛ ГБОУ ВПО «ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНЗДРАВА РФ

Кафедра неорганической химии


В.А. Компанцев, Л.П. Гокжаева, Л.И. Щербакова, Н.С. Зяблицева,
А.Л. Белоусова, Т.М. Васина



БИОГЕННЫЕ И ТОКСИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Учебное пособие

Пятигорск 2014

УДК 615.31:546(075.8)

ББК 24.1я73

Б 63

Рецензенты: зав. кафедрой фармацевтической химии и токсикологии Пятигорского медико-фармацевтического института – филиала ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России, доктор фармацевтических наук, профессор Д.С. Лазарян;

профессор кафедры биохимии и микробиологии Пятигорского медико-фармацевтического института – филиала ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России, доктор медицинских наук Ю.К. Василенко




В.А. Компанцев, Л.П. Гокжаева, Л.И. Щербакова, Н.С. Зяблицева,
А.Л. Белоусова, Т.М. Васина

Б 63 Биогенные и токсичные элементы: учебное пособие / В.А. Компанцев [и др.]; под ред. В.А. Компанцева. – 2-е изд., перераб. и доп. – Пятигорск: ПМФИ – филиал ВолгГМУ, 2014. – 104 с.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности высшего образования «Фармация», разработано в соответствии с ФГОС ВПО по специальности 060301 «Фармация».

Целью учебного пособия является формирование основ профессиональных компетенций, необходимых студентам при изучении вариативной части дисциплины «Основы бионеорганической химии».

УДК 615.31:546(075.8)

ББК 24.1я73

© Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России, 2014



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Раздел I. Общая характеристика биоэлементов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. Классификация и топография элементов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Взаимосвязь между электронным строением, биологической ролью

элементов и их токсичностью. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3. Роль биогенных элементов в организме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4. Токсикологическая роль элементов и их неорганических соединений . . . 8

5. Применение неорганических соединений в медицине и фармации . . . . . . 9

Раздел II. Биогенные элементы р-семейства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Тема I. р-Элементы III группы: бор, алюминий, таллий . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Тема II. р-Элементы IV группы: углерод, кремний, олово, свинец . . . . . . . . . 17

Тема III. р-Элементы V группы: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут . . . 25

Тема IV. p-Элементы VI группы: кислород. Озон, вода, пероксид водорода 35

Тема V. р-Элементы VI группы: сера, селен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Тема VI. р-Элементы VII группы: фтор, хлор, бром, йод . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Раздел III. Биогенные элементы d –семейства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Тема I. d-Элементы VI группы: хром, молибден, вольфрам . . . . . . . . . . . . . . 59

Тема II. d-Элементы VII группы: марганец . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Тема III. d-Элементы VIII группы: железо, кобальт, никель . . . . . . . . . . . . . . 67

Тема IV. d-элементы I, II группы: медь, серебро, цинк, ртуть . . . . . . . . . . . . . 74

Раздел IV. Биогенные элементы s-семейства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80


Тема I. s–Элементы I и II групп: литий, натрий, калий, магний, кальций,

стронций, барий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80



Тестовые задания для самоконтроля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

Ответы к тестовым заданиям для самоконтроля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

ВВЕДЕНИЕ

Тематика учебного пособия «Биогенные и токсичные элементы» предложена в связи с введением в практику фармацевтического образования компетентностного обучения, которое нацеливает студентов на конечный результат: самостоятельное приобретение конкретных знаний, умений, владений, необходимых для эффективной практической деятельности специалиста-провизора.

Знание химических основ лечебного действия неорганических лекарственных веществ и химических основ токсического действия неорганических соединений закладывает основы для формирования профессиональных компетенций.

В основе изложения материала использован принцип классификации по семействам: р, d, s. В пособии рассматриваются вопросы, связанные с применением неорганических соединений в качестве лекарственных препаратов, реактивов в фармации, биологическая роль и химические основы их токсического действия.

Пособие состоит из IV разделов:

Раздел I. Общая характеристика биоэлементов.

Раздел II. Биогенные элементы р-семейства.

Раздел III. Биогенные элементы d-семейства.

Раздел IV. Биогенные элементы s-семейства.

Раздел I посвящается классификации и топографии элементов; взаимосвязи между электронным строением, биологической ролью элементов и их токсичностью; роли биогенных элементов в организме; токсикологической роли элементов и их неорганических соединений; применению неорганических соединений в медицине и фармации.

Разделы II, III, IV посвящены описанию биологической роли, химическим основам лечебного и токсического действия неорганических веществ.

В пособие включены тестовые задания для самоконтроля и ответы к ним.



Раздел I. Общая характеристика биоэлементов


  1. Классификация и топография элементов.

  2. Взаимосвязь между электронным строением, биологической ролью элементов и их токсичностью.

  3. Роль биогенных элементов в организме.

  4. Токсикологическая роль элементов и их неорганических соединений.

  5. Применение неорганических соединений в медицине и фармации.


1. Классификация и топография элементов
Химические элементы, необходимые для построения органов и тканей и жизнедеятельности живых организмов, называются биоэлементами или биогенными. Биоэлементы классифицируют­ся по двум основным группам. Первая группа – органогены, они составляют основу всех живых систем. К ним относятся 6 элементов: C, H, O, N, P, S. Их доля в организме составляет 97,4%. Вторая группа – жизненно необходимые (эссенциальные) эле­менты – это биометаллы (металлы жизни) – Na, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Co, Zn, Mn, Mo, V, а также неметаллы Cl, I. Основное их назначение – осуществлять жизненные про­цессы в живых организмах. По количественному содержанию биоэлементы де­лятся на макроэлементы, микроэлементы и примесные. Содержание макроэлементов в организме выше 10-2%. К ним относятся: O, C, H, N, Ca, S, P, K, Mg, Fe, Na, Cl, Zn. Содержание микроэлементов в организме составляет 10-3-10-5%. К этим элементам относятся I, Cu, Mn, Mo, Co, V, B, F, Br, Ba. Примесные элементы (ультрамикроэлементы) – элементы, которые постоянно содержатся в организме человека и животных в очень малых количествах, меньших 10-5%. К ним относятся Al, As, Sb, Be, Si, Li, Sn, Cr, Pb, Cd, Ni, Ag, Hg, Sr, Se и др.

Топография элементов в организме чрезвычайно многообразна. Органы и ткани человека по-разному концентрируют в себе различные хи­мические элементы. Большинство микроэлементов накапливаются в печени, костной и мышечной тканях. Некоторые элементы могут концентрироваться в больших количествах в определенных органах. Например, Zn – в поджелудочной железе, I – в щитовидной, F – в эмали зубов; Al, As, V – в волосах и ногтях; Cd, Hg, Mo- в почках; Ba – в пигментной сетчатке глаза; Br, Mn, Cr – в гипофи­зе и т.д. Макроэлементы С, H, O, N, S, P – входят в состав белков, нуклеиновых кислот и других биологически активных соединений, Кроме того, Н и 0 являются составными частями воды, на долю ко­торой приходится 65% от массы организма взрослого человека. C, H и O входят в состав углеводов и жиров. Ca концентрируется в костной ткани в виде Ca3(PO4)2 и в основном содер­жится в неклеточных жидкостях, а K и Mg – во внутриклеточных.

Большую долю вещества живых организмов составляют элементы, которые имеют довольно высокую распространенность в биосфере и земной коре (O, H, K, Ca, Mg, Na и др). Однако есть исключения (Si, Al – много в земной коре и микроколичества в живых орга­низмах).
2. Взаимосвязь между электронным строением, биологической ролью

элементов и их токсичностью
Количественное содержание и биологическая роль химических элементов обратно пропорциональна их порядковым номерам. Поэтому основу организма человека составляют элементы первых четырех пе­риодов Периодической системы. В основном это р-элементы (C, O, N, P, S, Cl) и s-элементы (H, Na, K, Ca, Mg). Большинство ме­таллов жизни – d-элементы 4 периода (Fe, Co, Cu, Mn, Zn, V). Исключением являются d-элемент Mo и р-элемент I, которые расположены в 5 периоде. Большинство элементов 5, 6 и 7 периодов чужеродны и очень токсичны для организма (Hg, Ag, Cd, Sr, Ba, Tl, Pb, Sn). Существует прямая зависимость между величиной радиуса и токсичностью: чем больше эффективный радиус, тем более токси­чен элемент (Hg, Tl, Pb), однако есть исключение (Be, As).

3. Роль биогенных элементов в организме
Основу живых систем составляют элементы-органогены (С, Н, O, N, P, S). Органогеном номер один является углерод (содержание в орга­низме 21,15%). Как основа структуры всех органических веществ, О и Н являются носителями окислительных и восстановительных свойств органических соединений. Соотношение О и Н в биомолекулах определяет тенденцию этих соединений к диспропорционированию и взаимодействию их с водой – внутренней средой живых организмов. Остальные три органогена – N, P, S – являются активными центрами ферментов и входят в состав белков – основы жизни. Для органоге­нов характерно образование растворимых в воде соединений, что спо­собствует их концентрированию в живых организмах. Характерным для органогенов, а также для некоторых биометаллов (Fe, Mg и др.) является исключительное разнообразие образуемых ими связей. Это в значительной мере определяет разнообразие биомолекул в живых организмах.

Второй группой после органогенов являются металлы жизни (Na, K, Ca, Mg, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, Mn, V) и два неметалла (Cl и I). Они постоянно содержатся в организме человека, входят в состав ферментов, гормонов и вита­минов. Их задача осуществлять жизненные процессы в организме. Однако, некоторые из них используются организмом как структурная основа тканей, например, Ca, Mg – структурная основа костной ткани. Дефицит жизненно необходи­мых элементов приводит к серьезным нарушениям жизненных процес­сов. Примесные элементы – это элементы, постоянно содержащиеся в организме человека и животных в очень малых количествах. Био­логическая роль их недостаточно выяснена или неизвестна.

Биологическая роль химических элементов в организме чрезвы­чайно многообразна. Главная функция макроэлементов состоит в по­строении тканей, поддержании постоянства осмотического давления, ионного, и кислотно-основного и металло-лигандного гомеостаза. Микроэлементы участвуют в обмене веществ, процессах размножения, тканевого дыхания, обез­вреживания токсических веществ, активно влияют на процессы кро­ветворения, окисления-восстановления и др.

Если происходит замещение одних ионов химических элементов другими с усилением их активности, то такое явление называется синергизмом, а с угне­тением активности – антагонизмом (например, для Na – Li является синергистом, а K – антагонистом).

Биогенные элементы играют важную роль в жизни растений. Поэтому они нашли широкое применение в сельском хо­зяйстве. Добавление в почву незначительных количеств микроэлемен­тов (B, Cu, Mg, Zn, Co, Mo) резко повышает урожайность многих культур. Микроэлементы, увеличивая активность ферментов в растениях, способствуют синтезу белков, витаминов, нуклеиновых кислот, углеводов. Некоторые элементы положительно действуют на фотосинтез, ускоренный рост и развитие растений, созревание се­мян. Микроэлементы добавляют в корм животных, чтобы повысить их продуктивность.
4. Токсикологическая роль элементов и их неорганических соединений
Токсичными в основном являются элементы с высокой величиной эффективного радиуса (Hg, Cd, Ag, Pb, Ba, Be, Ti и др.). Их токсическое действие связано с тем, что они образуют прочные комплексы с сульфгидрильными (тиоловыми) SH–группами белков:

R–S–H + Hg2+ + R–S–H  R–S–Hg–S–R + 2H+

Большинство микроэлементов в норме характеризуется высоким биологическим значением для жизнедеятельности организма, однако при избыточном содержании они вредны и даже токсичны.

5. Применение неорганических соединений в медицине и фармации
В медицине и фармации применяются многие химические элементы как в свободном состоянии, так и в виде различных неорганических соедине­ний. В виде простых веществ используются некоторые металлы (Fe, Cr, Mn, Cu, Ni, Ag, Au) для изготовления медицинского инстру­ментария, оборудования, для зубопротезировании. Ряд простых веществ (O2, O3, C, S) используются как лекарственные средства. Многие неорганические соединения применяют как лекарственные препараты, некоторые из них явля­ются фармакопейными. В их состав входят как жизненно важные био­генные элементы, так и токсичные элементы. Для лекарственных препаратов очень важна дозировка: многие из них в малых дозах являются лекарством, а в больших – ядом для организма. Неорганические соединения широко используются в анализе лекарственных веществ как реактивы, в качестве диагностических средств, в зубопротезной практике, а также как вспомогательные вещества в фармацевтической технологии.

Таким образом, изучение биологической роли, выяснение химических основ лечебного и токсического действия неорганических соединений Периодической системы необходимое условие для формирования начальных основ профессиональных компетенций.



Каталог: content -> documents
documents -> Вопросы к экзамену по фармакогнозии для студентов IV курса 2014/2015 уч г
documents -> Биологическая роль химических элементов и их классификация
documents -> Т ранспорт России и зарубежья Выпуск №14 (963) 25 31 марта 2013 г. Главный редактор
documents -> Перечень экзаменационных вопросов по дисциплине «Гистология, эмбриология, цитология – гистология полости рта» впо, специальность «Стоматология»
documents -> Перечень экзаменационных вопросов по дисциплине «Анатомия человека – анатомия головы и шеи»
documents -> Экзаменационные вопросы по дисциплине «Стоматологические заболевания»
documents -> Магатэ радиологическая защита в ядерной медицине
documents -> Итоговое тестирование по патологии (специальность 060301 «Фармация») Общая патология (70 тестов)
documents -> Экзаменационные билеты (2014-2015 учебный год, специальность 060301


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница