Металлы, ионы организма

Ионы многих металлов, в том числе железа (Ре), калия (К), кальция (Са) и магния (М ), необходимы для здоровья человека. Л,о 10% наших потребностей в этих элементах удовлетворяется за счет минералов, растворенных в питьевой воде. Другие металлы, называемые тяжелыми, образованы более массивными атомами, чем металлы, необходимые для здоровья. Они также могут растворяться в воде в виде ионов. Наиболее важные тяжелые металлы свинец (РЬ), ртуть (Hg) и кадмий (Сс1). Ионы этих элементов токсичны даже в малых количествах. Они связываются с белками, из которых состоит живой организм, и приводят к их неправильному функционированию. Отравление тяжелыми металлами может приводит), к очень серьезным последствиям. Сюда относятся повреждения нервной системы, почек, печени, слабоумие и даже смерть. Свинец, ртуть и кадмий особенно опасны, поскольку они широко распространены и могут попадать в пищу или воду. По мере накопления в организме эти элементы могут стать еще более опасными. [c.72]

За последние годы наблюдается быстрое развитие представлений о механизме функционирования металлоферментов, а именно удалось установить место и последовательность протекания реакций в активном центре, а также найти ключи к пониманию некоторых механизмов. Важное место занимает гидролиз (или гидратация) субстратов карбонильного и фосфорильного типа, таких, как СО2, эфиры карбоновых кислот, эфиры и ангидриды фосфорной кислоты и пептиды. По-видимому, не вызывает удивления тот факт, что для функционирования большинства таких систем требуется ион двухвалентного металла. Гораздо удивительнее то, что такими ионами обычно оказываются 2п(П) или Мд(11) (в ферментах действующих на ДНК, РНК, сАМР или сОМР). Так, например, цинк по своему содержанию в организмах млекопитающих (в организме человека 2,4 г на 70 кг) уступает лишь железу (5,4 г на 70 кг), и большая часть его необходима для функщганирования ферментов [215]. [c.343]

Несколько подробнее стоит остановиться на токсических свойствах ртути, потому что на ее примере мы познакомимся с некоторыми важными свойствами, присущими любым загрязнителям. Прежде всего токсичность вещества может сильно зависеть от его химического состояния. Металлическая ртуть характеризуется небольшим, но впо.гте измеримым давлением паров. Если оставить металлическую ртуть открытой в шюхо проветриваемом помещении на длительное время, то у людей, постоянно находившихся в этом помещении и вдыхавших в течение определенного времени ртутные пары, обнаружатся симптомы отравления. Однако если в организм человека попадает небольшое количество ртути, например кусочек серебряной амальгамы при пломбировании зуба, то это не представляет серьезной опасности для здоровья металл проходит через пищеварительный тракт, не подвергаясь при этом химическим превращениям. Соединения ртути(1), например каломель Hgj lj, не особенно токсичны вследствие их низкой растворимости в воде. Нерастворимые соли проходя через пищеварительную систему, не попадая в значительных количествах в кровоток. Ион двухвалентной ртути Hg" представляет собой очень опасную форму этого элемента. При попадании в человеческий организм в виде иона Hg" ртуть воздействует на центральную нервную систему, вызывая симптомы психического расстройства. В прошлом водорастворимая соль ртути, нитрат двухвалентной ртути, использовалась для размягчения щерсти, из которой изготовляли фетровые шляпы. Выражение безумен, как шляпник возникло потому, что у шляпников, страдавших от отравления ртутью, наблюдали симптомы психического расстройства. [c.163]

Эти два соединения, хлорофилл и гем, играют важнейшую роль в сложном механизме поглощения солнечной энергии и ее превращении для использования живыми организмами. Мы уже знаем, что характерным свойством комплексов переходных металлов является наличие нескольких близко расположенных -уровней, что позволяет им поглощать свет в видимой области спектра и придает окраску. Порфириновый цикл вокруг иона Mg в молекуле хлорофилла выполняет такую же роль. Хлорофилл в растениях поглощает фотоны видимого света и переходит в возбужденное электронное состояние (рис. 20-22). Эта энергия возбуждения может инициировать цепь химических реакций, приводящих в конце концов к образованию сахаров из диоксида углерода и воды [c.255]

Почему можно ослабить с помощью комплексонов токсическое действие ионов тяжелых металлов на организм человека [c.114]

В последние,годы получено много данных о концентрации элементов в различных организмах и с несомненностью установлен факт накопления металлов (ионов) в клетках простейших. [c.358]

Применяют в качестве титранта в комплексонометрии и маскирующего агента в аналит. химии для разделения РЗЭ и трансурановых элементов методом экстракции для стабилизации бумаги в процессе искусств, теплового старения комплексное соед. с Fe (III) и др. микроэлементами используют как ср-во от хлороза растений и в качестве микроудобрения кальциевый комплекс Д. к.-для выведения ионов токсичных металлов из организма. [c.111]

Многие ионы металлов необходимы клеткам живых организмов. Это Na, К, Mg, Са, Мп, Fe, Со, Си, Мо, Zn. Они составляют 3% массы человеческого тела. Na(I), К(1) и Са(П) особенно важны как участники так называемого ионного насоса , который сопровождается активным транспортом метаболитов и энергетическими процессами. Другие металлы, такие, как Zn(II) и Со(И), обнаружены в различных металлоферментах, где они координируются с аминокислотами и ускоряют реакции, происходящие в активном центре [214]. Они выступают как сверхкислотные катализаторы, оказывающие прямое или матричное действие. В то же время ионы Fe(II) и u(II) предпочтительно связываются с простетическими группами порфиринового типа и участвуют во многих системах электронного переноса. [c.342]

Ионный обмен — это процесс, в котором твердый ионит реагирует с раствором электролита, обмениваясь с ним ионами. Такой обмен происходит в природе, в живом организме ионообменные процессы имеют важное значение и в технике, где иониты применяют для очистки растворов, для улавливания ценных металлов, для разделения различных веществ. Иониты используют в аналитической, биологической и препаративной химии они являются катализаторами многих органических реакций. Возможность ионитов влиять на органические реакции обусловлена наличием в них подвижных ионов или ОН", поэтому иониты могут быть использованы вместо растворенных электролитов в жидкофазных реакциях кислотно-основного катализа. Существенное отличие катализа ионитами от истинного гомогенного катализа в свободном растворе состоит в том, что реакция происходит в ионите и, таким образом, связана с диффузией веществ в ионит и продуктов реакции — из ионита. Кроме того, на реакцию может влиять каркас ионита и ионогенные группы, закрепленные в нем [c.142]

Книга посвящена актуальной проблеме ионного обмена — ионитам, обладающим селективными свойствами. Помимо препаративных и аналитических целей, такие ионообменники могут применяться для извлечения ценных металлов из бедных руд, для медицинских и сельскохозяйственных целей, связанных с введением и удалением металлов из организма человека пли животных, для электрохимических целей и т. п. Рассмотрены следующие основные вопросы синтез хелатообразующих ионитов, их ионообменные свойства (в связи с процессами комплексообразования), применение ионитов для аналитических и технологических целей. [c.272]

Например, для всех растений жизненно важное значение имеет зеленый координационный комплекс магния, известный под названием хлорофилла. Комбинация магния и координированных вокруг него групп придает хлорофиллу электронные свойства, которыми не обладает данный металл или его ион в частности, хлорофилл способен поглощать видимый свет и использовать его энергию для химического синтеза. Все организмы, которые дышат кислородом, нуждаются в цитохромах, координационных соединениях железа, которые играют важную роль в процессах расщепления и сгорания пищи, а также в накоплении высвобождающейся при этом энергии. Более сложные организмы нуждаются в гемоглобине-еще одном комплексе железа благодаря координированным к железу группам гемоглобин связывает молекулы кислорода, не окисляясь при этом. Многие области биохимии на самом деле представляют собой не что иное, как прикладную химию координационных соединений переходных металлов. В данной главе мы познакомимся со строением и свойствами некоторых координационных соединений. [c.205]

В свою очередь гомогенный катализ можно разделить по типу применяемого катализатора на кислотно-основной (в присутствии кислот и оснований), окислительно-восстановительный (в присутствии ионов металлов переменной валентности), координационный или металлокомплексный (промежуточные продукты — комплексные соединения) и гомогенный газофазный (например, окисление диоксида серы кислородом в присутствии следов оксидов азота). К гомогенно-каталитическим процессам относят и ферментативный катализ биохимических процессов, происходящих в живых организмах под влиянием сложных белковых катализаторов — ферментов (энзимов). [c.234]

Более 1/3 всех микроэлементов организма составляют -элементы. В организмах они существуют в виде комплексных соединений или гидратированных ионов со среднем временем обмена гидратной оболочки от 10 до 10 ° с. Поэтому можно утверждать, что свободные ионы металлов в организме не существуют это либо и гидраты, либо продукты гидролиза. [c.259]

Помимо рассмотренных выше восстановительных и кислотных свойств, гидроксильные группы обусловливают способность флавоноидов связывать ионы металлов, образуя хелатные комплексы. Благодаря своим хелатирующим свойствам, полифенолы могут влиять на сорбцию металлов в процессе питания у человека и животных и воздействовать на баланс металлов в организме и клеточный окислительный статус [5, 24]. Образование комплексов с ионами металлов существенно изменяет спектральные характеристики окрашенных флавоноидов, и это обстоятельство играет важную роль в живой природе, обусловливая наличие разнообразной окрас- [c.95]

Кальций—легкий серебристый металл, очень активный, хотя и не такой активный, как натрий или калий. Атом кальция может потерять два электрона и превратиться в ион. В организме человека такие ионы содержатся в костях и тканях зубов. [c.162]

ИОНЫ тяжелых металлов и т. д. Влияние этих примесей на водоемы заключается в увеличении содержания солей, изменении свойств воды — ее прозрачности, цвета, запаха, вкуса, pH, жесткости в отравлении живых организмов, отложении на дне нерастворимых осадков, т. е. в засорении водоемов. [c.244]

Медь устойчива в морской воде. В умеренной климатической зоне скорость коррозии составляет 0,5—1 г/(м -сут) в спокойной воде и несколько выше в движущейся. В тропическом климате скорость коррозии увеличивается в 1,5—2 раза. Медь — один из немногих металлов, которые не обрастают морскими организмами, потому что в результате обычной коррозии вблизи поверхности металла достигается губительная для них концентрация ионов меди. [c.327]

Есть надежда, что разработка новых хелатирующих агентов на основе более четкого понимания роли и механизма действия ионов металлов в биосистемах приведет к созданию в ближайшем будущем гораздо более селективных и эффективных агентов для осуществления терапевтического контроля присутствия ионов металлов, как токсичных, так и необходимых организму [215, 216]. [c.343]

Вероятно, ни один из видов пресноводных гидробионтов, будь то животные или водоросли, не смог бы выжить при таких концентрациях свободных ионов тяжелых металлов, которыми характеризуются морские воды. Обитателям океаносферы позволяют нормально существовать в таких условиях особые механизмы связывания и выведения или депонирования ионов тяжелых металлов. В организмах любых животных, особенно океанических, синтезируются специфические низкомолекулярные водорастворимые белки-металлотионеины, содержащие большое количество тиогрупп — SH, которые прочно связывают "тиоло-вые яды" - ионы ртути, свинца и кадмия. Морские водоросли защищаются от ионов тяжелых металлов, вырабатывая специальные полисахариды (так называемые альгиновые кислоты), которые характеризуются высоким сродством к двухвалентным ионам. [c.253]

Как простые вещества (собственно металлы), так и сложные металлсодержащие вещества играют важнейшую роль в органической и минеральной жизни Земли. Достаточно вспомнить, что атомы (ионы) элементов-металлов являются составной частью соединений, определяющих обмен веществ в организме человека, животных, растений. С раз- [c.250]

Натрий более активен, чем литий, особенно в тех реакциях, в которых он действует как восстановитель. Ионы натрия можно обнаружить в малых количествах во всех растениях, однако в морских растениях его содержание повышено (в золе морской травы— более 16% натрия). В животных организмах ионы натрия вместе с ионами калия выполняют функции передатчиков нервного импульса. Ионы натрия играют важную роль в поддержании водного режима организма. Избыточное количество ионов натрия способствует удержанию в организме воды. Соли натрия (и других металлов) определяют осмотическое равновесие в клетках и влияют на функции ферментных систем. [c.152]

Мп , Ре , Си "-, Zn , Со +, Мо +. Б.х. исследует роль этих ионов в выполнении биол. функций металлофер-ментов и др. комплексов. Данные, характеризующие среднее содержание металлов в организме человека, приведены ниже (г на 70 кг) [c.287]

Э.к. используют в аналит. химии в качестве титранта в комплексонометрии и маскирующего агента, для разделения и вьщеления ионов металлов, для извлечения и очистки РЗЭ, очистки пов-сГей металлов перед гальванопластикой, для растворения разл. отложений (обусловленных, напр., жесткостью воды) на пов-сти теплоэнергетич. оборудования, как хелатирующий агент, антикоагулянт крови и стабилизатор пищ. продуктов, для паления следов металлов из растит, масел и лек. в-в, а также радиоактивных и токсичных металлов из организма и с разл. пов-стей, для произ-ва ПАВ (в т. ч. жвдких мыл и шамп ей), средств защиты растений, в качестве 5М1гчителя воды. [c.498]

Наиболее наглядное и широко раопространвняое использование ком плексообразующих агентов в медицине — это выведение нежелательных ионов металлов из организма. Такие лиганды, как этилендиаминтетрауксусная кислота, пеницилламин и т. п., используются при лечении заболеваний, связанных с избыточным содержанием железа или меди (гл. 10), а также при борьбе с токсичным влиянием проникших в организм ионов металлов [3—5]. [c.15]

Важной частью любого исследования чистой культуры является состав среды, в которой происходит рост организмов. Сложная питательная среда типа питательного бульона, часто используемая в бактериологических лабораториях, непригодна для проведения работ с битумами. Такие среды состоят из органических материалов типа пептонов или мясных экстрактов и углеводов в качестве источника углерода и энергии для роста микроорганизмов. В такой среде организмы, которые могут разрушать битум или углеводород, как правило, отдают предпочтение углеводу, а не углеводороду. Поэтому для исследования действия микроорганизмов на битумы нужно получить химически определенную среду, содержащую азот, фосфор, серу и ионы металлов, необходимые для роста, но не содержащую углеводов или каких-либо других легко ассимилирующихся форм углерода. Такой средой является состав, предложенный Филлипсом и Трекслером [20]. Выбор правильного сочетания ингредиентов усложняется тем, что у различных организмов требования к пище неодинаковы. В табл. 5.1 приводится состав среды, использованной для роста организмов класса Pseudomonas на углеводородах. Часто такие среды способствуют также росту организмов других видов. Чтобы установить, будет ли эта среда поддерживать рост организмов определенного вида, следует ввести глюкозу и привить организм. Если будет наблюдаться рост, то среда,, вероятно, может быть пригодна для роста микроорганизмов данного вида при использовании углеводорода или битума в качестве источника углерода вместо глюкозы. [c.179]

На поглощение металлов влияет конкуренция за извлекаемый из среды металл между организмом и комплексующими агентами (органическими и неорганическими), а также между металлами. Так, ионы Na" , Mg " уменьшают сорбционную способность зеленых водорослей hlorella vulgaris по отношению к цинку, но не влияют на степень концентрирования ими РЬ и Си. [c.468]

Са-, Fe- и К-Соли глюконовой кислоты находят широкое применение в медицинской и ветеринарной практике при лечении недостаточности соответствующих ионов металлов в организме. Кристаллический б-глюконолактон используют как латентный кислый компонент при изготовлении пекарских порошков (и других смесей), в которых он не реагирует с ЫаНСОз до тех пор, пока не добавлена вода. В связи с этим свойством б-лактон находит широкое применение в пищевой промышленности. [c.514]

Биологические системы состоят главным образом из водорода, кислорода, углерода и азота. Действительно, более 99% атомов из числа необходимых биологическим клеткам приходится на долю этих четырех элементов. Тем не менее, как известно, биологические системы нуждаются во многих других элементах. На рис. 23.5 показаны необходимые для биологических систем элементы. К их числу относятся шесть переходных металлов-железо, медь, цинк, марганец, кобальт и молибден. Роль этих элементов в биологических системах обусловлена главным образом их способностью образовывать комплексы с разнообразными электронно-донорньши группами. Многие ферменты, выполняющие в организме роль катализаторов, функционируют благодаря наличию в них ионов металлов. Принцип действия ферментов будет рассмотрен подробнее в гл. 25. [c.375]

Другим новым источником получения протеина являются микроорганизмы, например дрожжи и бактерии. Они выращиваются в различных средах — целлюлозе, углеводородах или крахмале. Вообще культивирование отдельных организмов возможно только на органических субстратах. Найти микробы с высоким содержанием протеина, способные потреблять углеводороды, не так уж легко, однако ряд технологических процессов, основанных на использовании газойля, парафинового воска и даже метана, уже прошли или проходят стадию разработки. Практически во всех этих процессах микроорганизмы выращиваются в водоуглеводородных эмульсиях, куда добавляют стимулирующие рост элементы (азот, двуокись углерода, различные ионы металлов, сульфаты). Когда вырастет достаточное количество микроэлементов, их отделяют от питательной среды путем фильтрования или центрифугования, промывают и сушат. Для кормления животных могут использоваться и собственно сухие микроорганизмы. [c.274]

В ЭТОЙ главе будут изложены основные представления о функционировании биологических систем с участием ионов металлов. Хотя N, S, О, Р, С н Н — это основные элементы, участвующие в формировании строительных блоков биологических соединений, живым организмам необходимы также некоторые ионы металлов. Далее мы увидим, что взаимодействия ионов металлов с молекулами природных соединений имеют, как правило, координационную природу, и в иервую очередь роль ионов состоит в поддержании нейтральности зарядов. Кроме того, эти ионы нередко участвуют в каталитических ироцессах. Таким образом, предмет обсуждения данной главы находится на грани органической и неорганической химии. [c.342]

Результаты лабораторных экспериментов показали принципиальную возможность развития водорослей и высшей водной растительности на солевых средах, приблршенных по химическому составу к минерализованным шахтным водам. Определена очищающая способность каждого вида организмов-агентов очистки относительно нефтепродуктов, взвешенных веществ, ионов солей жесткости и других ионов металлов. Для экспериментов использовались как чистые, так и смешанные культуры, выделенные из природы. Предварительно культуры организмов-агентов очистки были отобраны по специальному принципу тестирования. Все отобранные для опытов культуры относятся к эврибионтным формам, т.е. способны к существованию в самом широком диапазоне колебаний pH среды, химического состава и температуры. В качестве культурной жидкости первоначально использовались солевые среды общепринятой рецептуры Тамия, НИИБиопрома и МГУ. В ходе экспериментов оценивалась интенсивность роста низших водорослей и высших водных растений, физиологическое состояние и степень развития комплекса сопутствующих организмов. [c.119]

Следует заметить, что живые организмы имеют механизмы детоксикации в отношении тяжелых металлов. Так, в ответ на токсическое действие РЬ , С(1 и печень и почки человека увеличивают синтез ме-таллотионинов - низкомолекулярных белков, в состав которых входит цистеин. Высокое содержание в последнем сульфгидрильных 8Н-групп обеспечивает связывание ионов металлов в прочные комплексные соединения. [c.103]

В организме человека 99% всех атомов металлов составляют На, К, Mg и Са. Эти метскллы являются важнейшими фгосторами для развития растительного и животного оргализма. В отличие от натрия, калий в преобладающем количестве находится внутри клеток. Ион калия играет важную роль в некоторых физиологических и биохимических процессах, например, он участвует в проведении нервных импульсов. Определенная концентрация калия в крови необходима для нормальной работы сердца. В организм калий поступает главным образом с растительной пищей суточная потребность взрослого человека в нем составляет 2—3 г. Магний образует хелатное комплексное соединение с атомами азота в кольцах органического вещества — пиролла (хлорофилл). Недостаток магния в организме человека ведет к белой горячке, ознобу, судорогам, онемению конечностей. Отмечено, что у лиц, страдающих алкоголизмом, всегда имеется недостаток в организме магния. По значению радиуса к иону калия близок ион бария и поэтому последний способен замещать калий в его соединениях. В результате барий является мускульным ядом. [c.590]

Как уже отмечалось выше, возможность идентификации форм существования элементов в воде является преимуществом вольтамперометрии. При этом цель исследования состоит в определении содержания различных форм металлов, которые и составляют в сумме общую концентрацию. Обычно наибольшую токсичность имеют гидратированные ионы и их лабильные комплексы, диссоциация которых протекает относительно легко. Наименее токсичными являются устойчивые комплексы металлов и ионы, адсорбированные на коллоидных частицах (69]. Высокой токсичностью обладают и комплексы металлов с липофильными лигандами, поскольку они способны проникать в организм через клеточные мембра- [c.280]

В живых организмах для проведения практически всех химических превраш,ений кроме чрезвычайно быстрых реакций переноса протона используются специальные катализаторы — ферменты (или энзимы). Ферменты представляют собой белковые молекулы, которые в зависимости от типа катализируемой реакции либо сами выполняют функцию катализатора, либо работают в комплексе с ионом металла или каким-нибудь сложным органическим соединением. Например, пищеварительные ферменты трипсин и химитрипсин, выделяемые поджелудочной железой в кишечный тракт для переваривания белков, являются чисто белковыми катализаторами, а фермент, катализирующий разложение пероксида водорода (последний образуется в. клетках в ходе некоторых окислительных реакций и его нужно немедленно убирать) содержит связанные с белком органические-молекулы, включающие ион железа, — так называемый гем. [c.310]

Второй тип стереоизомерии называется оптической изомерией. Оптические изомеры представляют собой несовместимые зеркальные изображения один другого. Они так же похожи друг на друга, как левая и правая рука человека. Если вы посмотрите в зеркало на свою левую руку, как показано па рис. 23.12, то увидите, что ее отражение идентично вашей правой руке. Вместе с тем две руки человека нельзя совместить одну с другой (т.е. наложить одна на другую до полного совпадения). Хорошим примером комплекса, обнаруживаюшего такой тип изомерии, служит ион Со(еп)з . На рис. 23.13 показаны два оптических изомера Со(еп)з , которые соотносятся друг с другом как предмет и его зеркальное отражение. Как известно, никакими поворотами нельзя добиться совмещения правой руки с левой, точно так же пи один из оптических изомеров нельзя повернуть так, чтобы он оказался идентичен другому, В этом совсем несложно убедиться, если изготовить трехмерные модели изомеров, показанные на рис. 23.13. Те молекулы или ионы, оптические изомеры которых представляют собой зеркальное отражение друг друга, называют хиральными. К числу хиральных молекул относятся ферменты, выполняющие роль катализаторов в организме. Как указывалось в разд. 23.2, многие ферменты содержат комплексные ионы металлов. [c.382]

В живых организмах для проведения практически всех химических превращений кроме чрезвычайно быстрых реакций переноса протона используются специальные катализаторы — ферменты (или энзимы). Ферменты представляют собой белковые молекулы, которые в зависимости от типа катализируемой реакции либо сами выполняют функцию катализатора, либо работают в комплексе с ионом металла или каким-нибудь сложным органическим соединением. Например, пищеварительные ферменты трипсин и химитрипсин, выделяемые поджелудочной железой в кишечный тракт для переваривания белков, являются чисто белко- [c.395]

Буферные смеси имеют большое практическое применение в аналитической химии, в технологии электрохимических производств при электроосаждении металлов, т. е. везде, где почему-либо возникает необходимость сохранять постоянной концентрацию водородных ионов. Особо ценными буферными смесями являются смеси бикарбоната и карбоната натрия, а также NaHaPO и Na2HP04, играющие большую роль в регулировании процессов, протекающих в живых организмах. [c.84]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология