Главная страница
qrcode

ФХО итоговая №2 (Ответы). 1. Биогенные элементы. Классификация и распространенность химических элементов в организме человека и окружающей среде


Название1. Биогенные элементы. Классификация и распространенность химических элементов в организме человека и окружающей среде
АнкорФХО итоговая №2 (Ответы).doc
Дата18.05.2018
Размер9.87 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаФХО итоговая №2 (Ответы).doc
ТипДокументы
#33196
страница1 из 5
Каталогid11869864

С этим файлом связано 22 файл(ов). Среди них: otvety_k_zadacham_po_bio.doc, situatsionnye_ekzamenatsionnye_zadachi_po_biolo_1.doc, FKhO_itogovaya_3_Praktika.pdf, BIO_TEORIYa_KRATKO.docx, Вопросы к экз.docx, ФХО итоговая №3 (Ответы).doc, FKhO_itogovaya_3_Zadania.pdf, FKhO_itogovaya_2_Praktika.pdf, ФХО итоговая №2 (Ответы).doc, Myandina_G_I__Tarasenko_E_V_Meditsinskaya_parazitologia.pdf и ещё 12 файл(а).
Показать все связанные файлы
  1   2   3   4   5

  • 1.Биогенные элементы. Классификация и распространенность химических элементов в организме человека и окружающей среде.

Биогенные элементы – элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности клеток и организмов в целом.

Классификация:

  • По количественному содержанию в организме:

  • Макроэлементы Н, С, N, O, P, S ,Na,K 10-2% и больше

  • Микроэлементы Fe, F, Si, Mn 10-5%

  • Ультрамикроэлементы Ag, As, Sb 10-6% и меньше

  • По функции:

  • Органогены – элементы, образующие белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды C, N, O, P, S

  • Элементы, создающие электролитную среду – простые и сложные ионы

  • Микроэлементы в составе ферментов Fe, Mn, Co,Cu

Эндемические заболевания -звболевания ,связанные с недостатком или избытком каких-либо элементов в данном гоеграфическом районе(стронций,бора,йод,фтор).

Микроэлементоз-патологический процесс ,вызыванный дифицитом, избытком ,дисбалансом микроэлементов.

  • 2.Водород. Электронная формула, положение в ПСЭ Менделеева. Биологическая роль.Вода и пероксид водорода как важнейшие соединения водорода:свойства и функции ,её биологическая роль.Применение пероксида водорода в медицине.

Водород – 1s1. Изотопный состав: протий, дейтерий, тритий. В ПСЭ Менделеева располагается в 1 группе главной подгруппе и в 7 группе, т.к. имеет сходство и со щелочными металлами, и с галогенами. Возможные степени окисления: в галогеноводородах +1, в гидридах -1, и в свободном состоянии 0. Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных ковалентной связью. Гидроксо́ний (оксоний, гидроний) НзО+ — комплексный ион, соединение протона с молекулой воды, образующийся при диссоциации пероксида водорода. В организме водород находится в виде свободного катиона Н+ (в виде Н3О+) или связан полярной ковалентной связью с другими биогенными элементами. Содержание водорода в организме 9.7%. Он входит в состав белков, углеводов, нуклеиновых кислот, образуя связи с углеродом, кислородом и серой, но основное количество атомов водорода заключено в воде, на долю которой приходится около 90% массы клетки.

Вода

Функции воды:

  • Универсальный растворитель органических и неорганических веществ

  • Среда, в которой протекают реакции, осуществляется транспорт и обмен веществ

  • Активный участник процессов жизнедеятельности

  • Определяет физико-химическое состояние коллоидных систем

  • Участвует в процессах терморегуляции

Благодаря своим уникальным свойствам вода является средой, растворителем и метаболитом.

Свойства и функции воды


Свойства воды

Функции, основанные на данных свойствах

Высокая теплоемкость

(75,3 Дж/мольК).

Большая теплота испарения

(40,8 кДж/моль)

Термостатирование организма

Высокая диэлектрическая проницаемость ( = 80)

Растворение солей, кислот, оснований, диссоциация их на ионы, что обусловливает высокие скорости протекания биохимических реакций, быструю миграцию ионов и передачу нервных импульсов




Большой дипольный момент

( = 1,82 D) и способность образовывать водородные связи

Формирование определенных структур водных ассоциатов в самой воде и у молекул биополимеров в водных растворах

Низкая вязкость

( = 0,001 Пас)

Транспортные функции и возникновение жидкокристаллического состояния у биосубстратов

Пероксид водорода

Строение молекулы. Молекула имеет форму полураскрытой книги, где атомы кислорода находятся на корешке, а атомы водорода на страницах. В молекуле пероксида водорода связи между атомами Н и О полярные, между атомами О ковалентная неполярная связь. В силу несимметричного распределения связей Н–О в пространстве (в двух плоскостях под углом 120о) молекула Н2О2 полярна. Поэтому в водных растворах пероксид водорода проявляет слабые кислотные свойства:

а) диссоциация Н2О2 + Н2О Н3О+ + НО pK = 11,65.

Ионизация по второй ступени практически не протекает.

б) взаимодействие со щелочами Ba(OH)2 + H2O2 = BaO2 + 2H2O.
Комплексообразующая способность:

Наличие неподеленных электронных пар на атоме кислорода позволяет Н2О2 за счет донорно-акцепторного взаимодействия выступать в качестве нейтральных лигандов, например, [Fe(H2O)5(H2O2)]3+ и образовывать аналогичные кристаллогидратам пероксигидраты:

K2CO33H2O2, Na2CO31,5H2O2H2O.

Пероксид водорода используется как наружное бактерицидное средство. Действует как окислитель, причем образующиеся при этом вещества О2 и Н2О безвредны. Выделяющийся О2 оказывает противомикробное, дезодорирующее и депигментирующее действие, а также образует пену, очищающую раны за счет перевода частиц во взвешенное состояние. Фармакопейные препараты содержат 3% Н2О2.

30%-ный препарат (пергидроль) используют для лечения красного плоского лишая и юношеских бородавок. Гидроперит содержит комплекс мочевины с пероксидом водорода: СО(NH2)2H2O2


  • 3.Углерод. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева.Оксиды углерода: угарный газ (СО), углекислый газ. Их строение, кислотно-основные, комплексообразующие свойства.Соединения углерода:угольная кислота,карбонаты,гидрокарбонаты,их роль в организме,применение в медицине.

Углерод – основа всех органических соединений, массовая доля в организме человека 21%. Электронное строение – 1s22s22p2. В ПСЭ Менделеева 2 период 4 группа главная подгруппа. Биологическая роль углерода:

  • Применение в медицинской практике:

  • Активированный уголь при пищевых интоксикациях

  • Муравьиная кислота – антисептик

  • 37%раствор формальдегида – дезинфицирующее средство

  • Питьевая сода для полоскания горла, при диабете

  • В составе витаминов, жиров, белков, гормонов, углеводов

  • Образует алмаз, графит, карбин, фуллерен

Угарный газ СО – газ без цвета и запаха, мало растворим в воде, несолеобразующий оксид. Атомы соединены тройной связью: 2 образованы по обменному механизму, а одна по донорно-акцепторному(кислород – донор, углерод - акцептор), поэтому молекула СО очень прочная и малоактивная. Химические свойства: Присоединяется к Fe+2 гемаглобину с образованием карбоксигемоглобина: HHbО2+CO = HHbCO+О2

Угарный газ, благодаря своей способности связываться с железом гемоглобина,образует карбоксигемоглобин, который накапливаясь в крови, снижает ее способность переносить кислород.

СО2 – бесцветный негорючий газ, мало растворим в воде, в составе гидрокарбонатной буферной системы, поддерживающей постоянство pH в организме. Молекула линейная, атом С в sp-гибридизации. Химические свойства: CO2+H2O=H2CO3; СО2 как кислотный оксид взаимодействует с основанием – анионом белка глобина с образованием карбаминогемоглобина HbCO2(процесс поглощения венозной кровью СО2 из тканей и его транспортировка в легкие).

Угольная кислота – слабая двухосновная, существует только в водных растворах, диссоциирует ступенчато, неустойчивая, образует кислые соли (гидрокарбонаты) и средние (карбонаты). В воде гидрокарбонаты растворяются лучше, чем карбонаты. Но карбонаты легче гидролизуются по аниону, создавая щелочную среду: Na2CO3+H2O = NaHCO3+NaOH

Соли угольной кислоты обуславливают жесткость воды, устраняющейся при кипячении (происходит гидролиз гидрокарбонат-аниона, термическое разложение угольной кислоты и осаждение ионов Са и Мg): Ca(HCO3)2 = CaCO3+H2O+CO2; Mg(HCO3)2 = Mg(OH)2+2CO2. Биологическая роль: совокупность угольной кислоты и гидрокарбонат-иона образует гидрокарбонатную буферную систему – главную буферную систему плазмы крови, которая обеспечивает постоянство рН крови.

Питьевая сода NaHCO3, мел CaCO3, белая магнезия 4MgCO3*Mg(OH)2*H2O применяются в качестве антацидных средств, т.к. гидролизуются по аниону с образованием щелочной среды. Применяются для снижения повышенной кислотности желудочного сока: NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2

Углеродсодержащие лекарственные препараты: муравьиная кислота (антисептик), формалин (дезинфицирующее средство), питьевая сода (для полоскания рта, при диабете), активированный уголь (при интоксикации, метеоризме).

  • 3.Азот. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева. Соединения азота:аммиак,оксиды азота,азотистая и азотная кислоты.Биологическая роль азотсодержащих соединений.Применение в медицине.

Азот расположен во 2 периоде, в 5 группе, главной подгруппе. Электронная формула 1s22s22p3. Возможные степени окисления: -3(NH3), -2(N2H4), -1(NH2OH), +1(N2O), +2(NO), +3(N2O3), +4(NO2), +5 (N2O5).

Аммиак:

В медицинской практике аммиак применяют для выведения человека из обморочного состояния(молекулы аммиака могут проникать через мембраны и воздействовать на мозг); при алкалозе в качестве мочегонного средства применяют хлорид аммония (в результате гидролиза соли повышается кислотность крови, увеличивается выведение ионов Na и воды из почек).

Токсического действия аммиака связано с тем, что аммиак легко проникает через мембраны в клетки и в митохондриях сдвигает реакцию, катализируемую глутаматдегидрогеназой, в сторону образования глугамата, в результате чего происходит уменьшение концентрации α-кетоглутарата, что вызывает угнетение обмена аминокислот и синтеза из них нейромедиаторов (ацетилхолина, дофамина и др.).

N2O – оксид азота (I) («веселящий» газ). Бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом. Мало растворяется в воде, не реагирует с ней. Индифферентный оксид.

Оксид азота (I) в смеси с кислородом используется в медицине для ингаляционного наркоза. При малых концентрациях он вызывает возбуждение («веселящий» газ), а при больших – общий наркоз. Объясняется это, по-видимому, тем, что в клетках головного мозга молекулы N2O гидратируются за счет «неструктурированной» воды и создают вокруг себя гидратную оболочку из «структурированной» воды, разрушая за счет этого гидратную оболочку мембрановыстилающих белков. Уменьшение гидрофильности белков приводит к их отслаиванию. Появившаяся новая граница раздела нарушает ионную проводимость клеточной мембраны, что, в свою очередь, вызывает потерю чувствительности клеток мозга к нервным импульсам от болевых точек, т.е. анестезию. При прекращении подачи этих веществ они диффундируют из клетки, состояние внутриклеточной водной системы восстанавливается, эффект анестезии исчезает.

NO – оксид азота(II) – бесцветный газ, без запаха, мало растворим в воде, токсичен.

За два последних десятилетия было установлено, что эта молекула NO обладает широким спектром биологического действия, которое условно можно разделить на регуляторное, защитное и вредное. NO, являясь одним из мессенджеров, участвует в регуляции систем внутри- и межклеточной сигнализации. Оксид азота отвечает за эндотелиальную релаксацию гладких мышц (вазодилатацию), предотвращающую агрегацию тромбоцитов и адгезию нейрофилов к эндотелию, участвует в процессах нервной, репродуктивной и иммунной системах. NO также обладает цитотоксическими и цитостатическими свойствами. Клетки-киллеры иммунной системы используют оксид азота для уничтожения бактерий и клеток злокачественных опухолей. С нарушением биосинтеза и метаболизма NO связаны такие заболевания как ассенциальная артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, первичная легочная гипертензия, бронхиальная астма, невротическая депрессия, эпилепсия, нейродегенеративные заболевания (т.е. болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона), сахарный диабет, импотенция и др.

По сути, монооксид азота является локальным тканевым гормоном. NO играет ключевую роль в подавлении активности бактериальных и опухолевых клеток путем либо блокирования некоторых их железосодержащих ферментов, либо путем повреждения их клеточных структур оксидом азота или свободными радикалами, образующимися из оксида азота. Одновременно, в очаге воспаления накапливается супероксид, который вызывает повреждение белков и липидов клеточных мембран, что и объясняет ее цитотоксическое действие на клетку-мишень. Следовательно, NO, избыточно накапливаясь в клетке, может действовать двояко: с одной стороны вызывать повреждение ДНК и с другой – давать противовоспалительный эффект. Оксид азота способен инициировать ангиогенез (образование кровеносных сосудов). В случае инфаркта миокарда оксид азота играет положительную роль, т.к. индуцирует новый сосудистый рост, но при раковых заболеваниях тот же самый процесс вызывает развитие опухолей, способствуя питанию и росту раковых клеток, но с другой стороны, вследствие этого улучшается доставка оксида азота в опухолевые клетки.

В 1998 году трое американцев Фурчготт, Игнарро и Мюрад были удостоены премии Нобелевского комитета по физиологии «за открытия, касающиеся оксида азота(II) как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе».

Исследователи из университета Северной Каролины (США) нашли способ, как заключить NO в наночастицы диоксида кремния. Наночастицы имеют ряд преимуществ по сравнению с низкомолекулярными источниками NO – прежде всего, большее время высвобождения газообразного оксида азота, который, к тому же, требуется в меньших концентрациях.

Ученые показали, что созданные ими наночастицы эффективны для борьбы с синегнойной палочкой in vitro.

NO – активный лиганд, образует комплексное соединение с железом гемоглобина, причем в 60 раз более прочное, чем соединение гемоглобина с кислородом, что является причиной токсичности оксида азота(II):

HHb + NO HHbNO
N2O3 – оксид азота(III). Существует в твердом состоянии при температуре ниже –100оС. При других температурах практически не существует, т.к. в жидком и парообразном состояниях в значительной степени диссоциирован за счет диспропорционирования:

+3 +2 +4

N2O3 NO + NO2

N2O3 – кислотный оксид, ему соответствует азотистая кислота.
HNO2 – азотистая кислота существует только в растворах.

HNO2 – амфолит с более сильно выраженной кислотной функцией. В ее водных растворах существуют равновесия:

NO+ + OH HNO2 H+ + NO

Кислородные соединения азота (III) нитрит-анионы, являющиеся сильными окислителями, попадая в кровь, вызывают метгемоглобинемию, острое кислородное голодание тканей из-за уменьшения содержания гемоглобина в крови, а также увеличивают свободнорадикальное окисление в организме:

HHb(Fe+2) + NO + 2H+ = метHHb(Fe+3) + NO + Н2О

Выделяющийся при этом оксид азота(II) образует устойчивый комплекс с гемоглобином – нитрозогемоглобин:

NO + HHb = HHbNO

В желудке нитриты образуют азотистую кислоту, которая при взаимодействии со вторичными аминами образует сильные канцерогены – нитрозоамины:

R2N–H + HO–N=O = R2N–N=O + H2O

По этой причине запрещено добавление токсичных нитритов в качестве консервантов в мясопродукты.
NO2 – оксид азота(IV) –красно-бурый ядовитый газ с резким запахом. NO2 – сильный окислитель.

В состав встречающихся в промышленности нитрозных газов входят NO, N2O3, NO2, N2O4. При контакте этих газов с влажной поверхностью образуются HNO3 и HNO2, поражающие альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких и сложным рефлекторным расстройствам. При отравлении нитрозными газами в крови обнаруживаются нитраты и нитриты, которые действуя на артерии, вызывают расширение сосудов и снижение кровяного давления. попадая в кровь нитраты соединяются с гемоглобином, что приводит к появлению кислородной недостаточности.

В последнее время основной угрозой для горожан становится фотохимический смог, который образуется по схеме:

NO2 NO + O

O + O2 + M O3 + M* (М* – газообразная молекула в возбужденном состоянии).

О3 + NO NO2 + O2

Часть озона и кислорода реагирует с УВ, содержащимися в воздухе, по свободнорадикальному механизму, образуя кетоны, альдегиды, пероксиды, которые оказывают раздражающее действие на человеческий организм. Многие промежуточные нитро- и нитрозосоединения являются высокотоксичными веществами, стимулирующими опухолевые процессы.
  1   2   3   4   5

перейти в каталог файлов


связь с админом