Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Лекция
Тема: Биологическая роль комплексных соединениях
1. Роль комплексных соединений в жизнедеятельности живых организмов
2. Применение комплексных соединений в медицине и фармации
3. Семейство витаминов В12
4. физиологически важных микроэлементов (Fe2+ Fe3+,Zn2+ Cu2+ Co2+ Mn2+Cr3+) в форме их неорганических солей
Роль комплексных соединений в жизнедеятельности живых организмов огромна. Исключительно важное значение их видно из следующего примера: два вещества – гемоглобин и хлорофилл являются комплексными соединениямижелеза и магния соответственно. Применение комплексных соединений в медицине и фармации связано в основном с их использованием в методах качественного и количественного анализа – в комплексонометрии. Широкое применение методы комплексонометрии получили после открытия органических веществ, относящихся к классу аминокарбоновых кислот, которые оказались прекрасными комплексообразователями. Эти соединения были названы комплексонами, а методы объёмного анализа, основанные на их применении, - комплексонометрией. К наиболее известным комплексонам относятся: - нитрилотриуксусная кислота (комплексон 1), этилендиаминтетрауксусная кислота (комплексон II), двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА, комплексом III, трилон Б).
На практике обычно применяют хорошо растворимую в воде двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б). Анион этой соли образует особо прочные пятичленные кольца с ионами металлов и может действовать как четырёх-, пяти - и шестидентатныйлиганд.
В настоящее время разработаны кемплексонометрические методы определения более 80 химических элементов. Широкое распространение получила комплексонометрия в медико-биологических исследованиях. Этот метод необходим для определения в живых организмах кальция, магния и многих микроэлементов. Комплексонометрия применяется в анализе лекарственного сырья, питьевых, минеральных и сточных вод. В биологии и медицине комплексоны используются не только в аналитических целях, но и в качестве стабилизаторов при хранении крови, так как комплексоны связывают ионы металлов, катализирующих реакции окисления. Комплексоны применяются также для выведения из организма ионов токсичных металлов (Рb2+, Cd2+ , Hg2+ и др.) , радиоактивных изотопов и продуктов их распада.
Также широко распространено применение монодентатныхлигандов. В гемоглобине таким лигандом является молекула воды, а оксигемоглобине - молекула О2.. Прочность последнего комплекса достаточна для связывания кислорода в капиллярах альвеол и переноса от легких к тканям, но вместе с тем не слишком велика, что обеспечивает своевременное высвобождение молекул кислорода при падении его парциального давления над кровью в процессе газообмена.
Помимо гемоглобина способностью связывать молекулярный кислород обладают и некоторые другие металлопротеины. Одним из них является миоглобин, содержащийся в мышцах и придающий им характерный красно-серый цвет. По своей структуре миоглобин напоминает гемоглобин, но состоит из единственной полипептидной цепи, связанной с одной простейшей группой. Основной ролью миоглобина является накопление и поддержание запаса кислорода, необходимого для выполнения мышечной работы.
В организмах членистоногих и моллюсков функции переносчика кислорода выполняет гемоцианин, простетические группы которого представляют собой порфириновые комплексы меди в степенях окисления +1 или +2.
Основным источником энергии для жизнедеятельности является солнечный свет, в поглощении которого участвует хлоролофилл - комплекс магния с макроциклическими лигандами. В процессе фотосинтеза энергия квантов электромагнитного излучения используется для осуществления сложной последовательности эндэргонических процессов, приводящих в конечном итоге, к образованию глюкозы и кислорода из воды и углекислого газа:
6СО2+ 6Н2О =С6Н12О6 + 6О2.
Эта реакция является важнейшим биологическим процессом на Земле. Семейство витаминов В12 (кобаламинов) включает порфириновые производные кобальта, в которых ион-комплексообразователь Со2+связан с пятью атомами азота хелатного лиганда и одним монодентатнымлигандом-цианогруппой CN-,анионом ОН- . Терапевтическое действие кобаламинов практически не зависит от природы монодентатноголиганда, т.к. в человеческом организме все они быстро превращаются в цианокобаламин.
В отличии от многих металлоферментов витамины семейства В12 обладают широким спектром биологического действия. Они участвуют в катаболизме жиров и белков, синтезе метионина и процессах кроветворения. Недостаток витамина В12 приводит к развитию анемии и дегенерации нервных тканей. Подвижность монодентатноголиганда при атоме кобальта и относительно большая цианокобаламина по сравнению с другими витаминами В12 позволяет использовать оксикобаламин в качестве эффективного антидота при острых отравлениях цианидами. Своевременная инъекция нескольких граммов оксикобаламина способствует связыванию токсичных ионов CN- по схеме: оксикобалами +CN- = цианокобаламин + ОН- с последующегосяцианокобаламин из организма.
В состав металоферментов могут входить атомы как одного, так и нескольких различных металлов. Так, фермент ксантиноксидаза, катализирующий окисления пуриновых оснований и образование мочевой кислоты, содержит два атома молибдена и восемь атомов железа. Комплексы меди(2), марганца(2), кобальта(2) и молибдена(4) способствует протеканию ОВР, и участвуют в синтезе РНК и других важнейших биохимических превращениях.
Еще одним важнейшим классом бионеорганических комплексов металлов являются транспортные комплексы, в которых один или несколько атомов металла связаны с атомами азота, кислорода или серы белковых молекул, выступающие в роли полидентатныхлигандов. Одним из основных переносчиков ионов металлов в человеческом организме является низкомолекулярный белок металлотионеин(Мr=6500), содержащий большое число цистеиновых фрагментов. Один моль металлотионина способен перенести 7-12 моль таких жизненно необходимых элементов, как Zn, Cu и Se. При отравлениях тяжелыми металлами (Сd, Hg, Pb, Ag, As) данный белок выполняет защитную функцию, связывая их в прочные и относительно малотоксичные комплексы.
Другой железосодержащий белок, трансферрин выполняет преимущественно транспортные функции. Несмотря на сравнительно низкое содержание железа ( 2моль ионов Fe3+ на одну молекулу белка, трансферриновые комплексы обеспечивают высокую скорость тканевого обмена данного элемента и являются важными переносчиками железа.
Изучение бионеорганических комплексов дает важную информацию об особенностях их метаболизма и позволяет разрабатывать эффективные способы коррекции заболеваний, связанных с недостатком (или, наоборот, с избытком) тех или иных элементов в человеческом организме. В многочисленных экспериментах было показано, что непосредственное введение в организм катионов физиологически важных микроэлементов (Fe2+ Fe3+,Zn2+ Cu2+ Co2+ Mn2+Cr3+) в форме их неорганических солей ( например, хлоридов или сульфатов) обычно не приводит к желаемому результату, поскольку при попадании в желудочно - кишечный тракт или другие жидкие среды организма эти ионы немедленно превращаются либо а нерастворимые соединения (фосфаты, карбонаты, оксалаты) либо в прочные комплексы с разнообразными защитными белками. Кроме того, свободные катионы переходных элементов вызывают денатурацию ферментов и других белковых соединений, что приводит к разнообразным нарушениям метаболических процессов, функций внутренних органов, поражению слизистых оболочек.
Многие из указанных проблем могут быть успешно решены при правильном подборе бионеорганических комплексов металлов, необходимых для нормального функционирования человеческого организма. Так, для лечения анемии, вызванной недостатком железа и кобальта, данные элементы должны вводится в виде координационных соединений, например, представляющих собой комплексы железа с глюконовой кислотой, витамином В12. и другими.
Недостаток хрома может быть восполнен введением комплексов этого элемента с пиколиновой или аспарагиновой кислотами, биоусвояемость которых в желудочно-кишечном тракте достигает 20-30%. Для сравнения отметимБигеннаяроль, что аналогичный показатель для неорганических солей хрома не превышает 1%.
Также для выделения избытка того или иного элемента используются различные органические соединения, молекулы или анионы которых способны выступать в роли хелатных лигандов. Помимо комплексов в качестве универсального антидота при отравлениях кадмием, ртутью, мышьяком, свинцом и многими переходными элементами широко применяется препарат унитоил. Молекулы унитоиласодержат две функциональные группы SH и по характеру своего действия является аналогом металлотионина.
Задание 1. Законспектировать лекционный материал
Задание2 прорешать
Начало формы 1. Число координационных мест, которые занимает один лиганд называется
Конец формы Начало формы 2. Соответствие между геометрической формой комплексов и типом гибридизации :
Конец формы Начало формы 3. В комплексном соединении К3[Fe(CN)6] энергия расщепления d-орбиталей комплексообразователя больше энергии спаривания. Данный комлекс является
Конец формы Начало формы 4. Дентатность (координационная емкость) этилендиамина ( NH2CH2CH2NH2) Введите ответ числом: Конец формы Начало формы 5. Комплексные соединения, для которых возможна координационная изомерия
Конец формы Начало формы 6.Соответствие между типом комплексных соединений и их химическими формулами
Конец формы Начало формы 7.Заряд комплексообразователя в соединении [Co(NH3)4Cl2]ClO4 равен
Конец формы Начало формы 8. Координационное число 6 наиболее характерно для комплексных соединений:
Конец формы Начало формы 9. Соответствие между названием комплексного соединения и его химической формулой
Конец формы Начало формы 10. В октаэдрическом поле лигандов более высокую энeргию имеют орбитали
Конец формы |
координационной сферой 
Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах
Явление осмоса играет важную роль во многих хими–ческих и биологических системах. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточ–ные структуры. Упругость клеток (тургор), обеспечиваю–щая эластичность тканей и сохранение определенной формы органов, обусловлена осмотическим давлением. Животные и растительные клетки имеют оболочки или поверхностный слой протоплазмы, обладающие свойст–вами полупроницаемых мембран. При помещении этих клеток в растворы с различной концентрацией наблю–дается осмос.
Растворы, имеющие одинаковое осмотическое дав–ление, называются изотоническими. Если два раство–ра имеют различное осмотическое давление, то раствор с большим осмотическим давлением является гиперто–ническим по отношению ко второму, а второй – гипото–ническим по отношению к первому. При помещении кле–ток в изотонический раствор они сохраняют свой размер и нормально функционируют.
При помещении клеток в гипотонический раствор во–да из менее концентрированного внешнего раствора пе–реходит внутрь клеток, что приводит к их набуханию, а затем к разрыву оболочек и вытеканию клеточного со–держимого. Такое разрушение клеток называется лизи–сом, в случае эритроцитов этот процесс называется ге–молизом. Кровь с клеточным содержимым, выходящим наружу при гемолизе, за свой цвет называется лаковой кровью.
При помещении клеток в гипертонический раствор во–да из клеток уходит в более концентрированный раст–вор, и наблюдается сморщивание (высушивание) кле–ток. Это явление называется плазмолизом.
Биологические жидкости человека (кровь, лимфа, тка–невые жидкости) представляют собой водные растворы низкомолекулярных соединений – NaCI, KCl, СаС1, высокомолекулярных соединений – белков, поли–сахаридов, нуклеиновых кислот и форменных элемен–тов – эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Их суммар–ным действием определяется осмотическое давление биологических жидкостей.
Осмотическое давление крови человека при 310°К (37°С) составляет 780 кПа (7,7 атм). Такое же давление создает и 0,9%-ный водный раствор NaCI (0,15 моль/л), который, следовательно, изотоничен с кровью (физио–логический раствор). Однако в крови кроме ионов Na и С1 имеются и другие ионы, а также ВМС и форменные элементы. Поэтому в медицинских целях более пра–вильно использовать растворы, содержащие те же ком–поненты и в том же количестве, что и входящие в состав крови. Эти растворы применяют в качестве кровезаме–нителей в хирургии.
Человеческий организм, помимо осмотического давле–ния, характеризуется постоянством (гомеостазом) и других физико-химических показателей крови например кислот–ности. Допустимые колебания осмотического давления крови весьма незначительны и даже при тяжелой пато–логии не превышают нескольких десятков кПа.
При различных процедурах в кровь человека и живот–ных в больших количествах можно вводить только изо–тонические растворы.
При больших потерях крови (например, после тяже–лых операций, травм) больным вводят по несколько лит–ров изотонического раствора для возмещения потери жидкости с кровью.
Явление осмоса широко используют в медицинской практике. Так, в хирургии применяют гипертонические по–вязки (марлю, смоченную в гипертоническом 10%-ном рас–творе NaCl), которые вводят в гнойные раны.
По закону осмоса ток жидкости раны через марлю направляется наружу, в результате чего рана постоян–но очищается от гноя, микроорганизмов и продуктов распада.
