Металлы в живых организмах

Бионеорганическая химия изучает в первую очередь поведение десяти металлов жизни в живом организме. К металлам жизни (табл. 18.1) относятся пять ионов с замкнутыми электронными оболочками (ионы нз- рия, калия, магния, кальция и цинка), четыре иона с недостроенной З -электронной оболочкой (ионы марганца, железа, кобальта и меди) и только один элемент молибден, у которого могут появиться электроны на 4 -оболочке. [c.560]

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]

Гем, или порфирин железа, входит также в активные центры ферментов, таких, как пероксидаза и каталаза. Многие другие переходные металлы также являются важнейшими участниками ферментативного катализа некоторые из них будут обсуждены в гл. 21. В результате появления миоглобина и гемоглобина были сняты ограничения на размеры живых организмов. Это привело к появлению разнообразных многоклеточных организмов. Поскольку переходные металлы и органические циклические системы с двойными связями, подобные порфиринам, чрезвычайно приспособлены к поглощению видимого света, а их комбинации проявляют разнообразные окислительно-восстановительные свойства, жизнь можно рассматривать как одну из областей, где протекают процессы координационной химии. [c.262]

ОРГАНОГЕНЫ — исторически сложившееся название углерода, водорода, кислорода и азота как основных элементов, входящих в состав растительных и живых организмов. Как известно в настоящее время, в состав многих природных соединений входят еще фосфор, сера и некоторые металлы. Понятие О. имеет лишь историческое значение. [c.183]

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]

Появившиеся живые организмы могли поддерживать существование за счет разрушения естественно образующихся органических соединений, поглощая их энергию. Но если бы это был единственный источник энергии, то жизнь на нашей планете была бы крайне ограниченной. К счастью, около 3 миллиардов лет назад появились важные соединения металлов с порфиринами, и это открыло путь к использованию совершенно нового источника энергии солнечного света. Первым шагом, который поднял жизнь на Земле над скромной ролью простого потребителя энергоемких органических соединений, было включение в нее процессов координационной химии. [c.256]

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]

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]

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]

Нефть и природный газ состоят главным образом из углеводородов (соединений углерода и водорода), а также в небольшом количестве из других элементов (серы, азота, кислорода и т. д.). Нефть содержит 82—87% углерода (газ — немного меньше) и 11—14% водорода (газ — несколько больше). По вопросу происхождения нефти существуют различные точки зрения. Наиболее признанной является теория, согласно которой газ и нефть состоят из органических веществ, главным образом животного происхождения (некоторые же ученые полагают, что нефть и газ во многих случаях образовались в глубинах земли в результате действия воды на карбиды металлов). Живые организмы, погибшие и опустившиеся на ил морского дна, [c.33]

Зарекомендовали себя комплексоны в сельском хозяйстве и медицине. Так, некоторые микроэлементы не могут проникнуть в клетки живого организма из-за образования малорастворимых соединений и вводятся поэтому с помощью комплексонатов. Комплексоны оказались эффективными при выведении из организма токсичных металлов, в том числе радиоактивных изотопов и продуктов их распада. [c.244]

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]

Особенности химии магния. В отличие от бериллия магний не является кайносимметричным элементом, В невозбужденном состоянии два его валентных электрона находятся на Зз-орбитали. В силу этого ионизационные потенциалы магния меньше, чем бериллия, а потому соединения магния характеризуются большей долей ионности связи. Не случайно многие авторы относят магний к щелочноземельным металлам. По комплексообразовательной способности магний также уступает бериллию. Комплексы магния с органическими лигандами очень важны для жизнедеятельности живых организмов (например, хлорофилл) . Поэтому магний является одним из главных элементов бионеорганической химии. По металлохимическим свойствам магний также более близок к щелочно-земельным металлам. [c.129]

Катализаторы играют исключительно важную роль в живой природе. Г. К. Боресков [1] отмечает, что почти все реакции в живых организмах сами по себе происходят медленно и только благодаря участию биологических катализаторов протекают с достаточной для организмов скоростью. В состав многих- катализаторов, стимулирующих природные процессы, входят металлы. Наирами для живых орга-которые с древних [c.5]

Сернистые соединения сгорают в дизельных двигателях в основном до диоксида серы и частично до триоксида (1-2%), которые вызывают коррозию металлов, разрушение сооружений и дорог, кислотные дожди и губительно воздействуют на живые организмы и растения. [c.18]

Большое значение имеют иониты при охране окружающей среды. Так, например, в сточных водах многих производств содержатся ионы тяжелых металлов, которые очень вредны для живых организмов. Так как концентрация тяжелых металлов в сточных водах очень мала, применение обычных методов удаления (например, осаждение) неэффективно и дорого. Сточные воды обрабатывают катионитом, причем можно использовать катионит, содержащий не ион водорода, а, например, ион натрия. Ионы тяжелых металлов, обмениваясь на ион натрия, поглощаются катионитом, нз которого их можно легко извлечь и использовать в народном хозяйстве. [c.280]

Обратимся теперь к веществам, из которых построены живые организмы. По-ви-димому, почти нет такого элемента, который в той или иной концентрации не играл бы определенную роль в тех или иных живых организмах. Однако по распространенности в живых организмах важнейшими являются такие элементы, как углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Многие другие элементы, в том числе разнообразные металлы, содержатся н живых организмах в меньших количествах (см. рис. 23.5.) [c.443]

Решающее влияние на эволюцию всех сфер Земли, прежде ьсего на биосферу, оказали зарождение и последующее интенсивное развитие фотосинтеза зеленых растений, затем возникновение живых организмов. Развитие фотосинтеза приводило к выделению больших количеств свободного кислорода в гидросфере, затем в с1Тмосфере и накоплению массы живого вещества сначала в океане, потом и на суше. Поглощаемый фотосинтезом углекислый газ постепенно убывал в атмосфере Земли. Аммиак и метан практически полностью исчезли из атмосферы в результате окисления. Земная атмосфера приобретала качественно новый, близкий к современному азотно-кислородный состав с небольшим количеством углекислого газа. Подобные процессы с изменением химического состава происходили как в морской воде, так и горных породах Земли. И морской воде в результате ускорения окислительных процессов кислоты превратились в соли металлов (хлориды, сульфаты натрия, 1 алия, кальция и т.д.). С изменением pH морской воды менялись [c.42]

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами имеет прямое отношение к эколого-аналитическому мониторингу супертоксикантов, поскольку многие из них (Hg, d, Pb и др.) проявляют высо1сую токсичность в следовых количествах (табл, 2 21) и концентрируются в живых организмах. В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся гфоцессам разложения, металлы способны лишь перераспределяться между природными средами Судя по литературным данным [190,1911, число примеров токсического действия металлов, входящих в состав продуктов или отходов промышленности, увеличивается с каждым годом Естественно, что невозможно охватить все аспекты указанной темы ниже внимание будет сфокусировано лишь на особенноет)1х поведения и распространения тяжелых металлов в окружающей среде [c.102]

С сгущающийся в бледно-синюю жидкость, которая затвердевает при —218,7 С в синие кристаллы. Жидкий К- парамагнитен. При 5000 С молекулы К. полностью диссоциируют на атомы. К. малорастворим в воде, хорошо поглощается древесным углем и расплавленными благородными металлами. К- образует соединения со всеми химическими элементами, в том числе и с инертными газами (кроме Не и Не). С большинством элементов реагирует непосредственно. В соединениях К. проявляет степень окисления — 2 (кроме соединений с фтором). К- активно окисляет органические соединения. Окисление К. питательных веществ в клетках служит источником энергии живых организмов. В лаборатории К. получают по уравнениям [c.127]

В состав смол и асфальтенов входит основная часть микроэлементов. С экологических позиций микроэлементы нефти можно разделить на две фуппы нетоксичные (Si, Fe, Al, Са, Mg, Р и др.) и токсичные (V, Ni, Со, РЬ, Си, Ag, Hg, Mo и др.). Ванадий и никель входят в состав порфированных комплексов, и их содержание может достигать 40% на золу (0,04% на нефть). Тяжелые металлы действуют на живые организмы, как яды. [c.25]

Марганец. Распространенный в природе металл. Является постоянной составной частью всех живых организмов, содержится в почве. Всегда сопутствует железным рудам. [c.529]

Изучение строения атомных ядер, радиоактивности и искусственное приготовление радиоактивных изотопов нашло применение в различных областях науки и техники, а-, р -, р+-, -излучение и выделение свободных нейтронов прежде всего оказывают сильнейшее биологическое воздействие на живые организмы, и использование различных ядерных процессов должно производиться в соответствующих условиях и с применением надежной защиты. Мощные дозы излучения существенно влияют на свойства конструкционных материалов и металлов и, как правило, понижая их пластические свойства, делают их хрупкими. Поглощение Р -, и 7-излучения создает микродефекты в кристаллах (ближние и дальние пары вакансия и атом в междоузлии), нарушает связи в неметаллических материалах. Металлы, обладающие меньшим поперечным сечением захвата (а), в меньшей степени подвергаются воздействию излучения и могут быть использованы для изготовления деталей и узлов ядерных реакторов. Такими являются металлы V, N6, Т1, 2г и др. [c.66]

Биологические функции биометаллов и их координационных соединений с биолигандами, другими словами, роль их в живых организмах давно интенсивно изучаются. И тем не менее на сегодня механизмы биологического действия ионов щелочных и щелочноземельных металлов окончательно не выяснены. Одной из важнейших проблем является распределение Ка+ и К+ между внутриклеточным и внеклеточным пространством. Наблюдается избыток во внеклеточном пространстве, К+ — во внутриклеточном. Эти ионы ответственны за передачу нервных импульсов. Мо2+ изменяет структуру РНК Са + играет особую роль в процессах сокращения и расслабления мышц. Ионы железа, меди н ванадия в биокомплексах присоединяют молекулярный кислород и выполняют, таким образом, функцию накопления, хранения и транспорта молекулярного кислорода, необходимого для реализации многих процессов с выделением энергии, а также для синтеза ряда веществ в организме. [c.568]

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]

Биокоррозия (обрастание подводных сооружений морскими растительными и животными организмами - мшанками, балянусами, диатомеями, кораллами) разрушает защитные покрытия и ускоряет разрушение металлов. Некоторые живые организмы (например, мидии) замедляют коррозионный процесс, так как потребляют много кислорода. [c.43]

ПОЛОНИЙ (Polonium, назван в честь Польши — родины М. Склодовской-Кюри) Ро — радиоактивный химический элемент VI группы 6-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. Н.84, массовое число наиболее долгоживущего изотопа 209. Известны 24 изотопа и ядерных изомера. П. открыт в урановой руде в 1898 г. П. Кюри и М. Склодовской-Кюри. Природный изотоп 21оро (Т,д=138 дней) — а-излуча-тель. По химическим свойствам сходен с теллуром и висмутом. П.— металл серебристо-белого цвета, т. пл. 254° С. В соединениях П. четырехвалентен. Металлический П. легко растворяется в концентрированной HNO3 с выделением оксидов азота. С кислородом реагирует при нагревании, с водородом и азотом не реагирует. П. применяется для изготовления нейтронных источников, для изучения радиационно-химических процессов под действием а-излу-чения, действия а-излучения на живые организмы, для изготовления электродных сплавов и др. [c.200]

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]

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]

Из представленного материала можно видеть, что некоторые тяжелые металлы, прежде всего Hg, РЬ, Сс1, имеют уникальные токсикологические характеристики и оказьшают негативное воздействие на окружающую среду и живые организмы даже в следовых количествах. Поэтому необходимо проведение дальнейших исследований их свойств и [c.110]

К.— важный компонент живых организмов, входит в состав костей. К. используют для восстановления металлов из р соединений, для очистки свинца от висмута, раскисления сталей, никеля, бронз, сплавов, для очистки нефтепродуктов от серы, обезвоживания органических жидкостей, как поглотитель газов в вакуумных приборах, для изготовления антифрикционных и других сплавов. Очень широко используются минералы К., в частности известняк — как сырье для пронзво,детва извести, цементов, [c.116]

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]

Формы нахождения углерода в природе многообразны. Кроме тканей живых организмов и продуктов их разрушения (каменный угоаь, нефть и т. д.), он входит в состав многих минералов, имеющих большей частью общую формулу МСОз, где М — двухвалентный металл. Наиболее распространенным из таких минералов является кальцит (СаСОз), образующий Иногда громадные скопления на отдельных участках земной поверхности. Атмосфера содержит углерод в виде углекислого газа (СОг), который в растворенном состоянии находится также во всех природных водах, " [c.492]

Окислительно-восстановительные реакции — самые распространенные и играют большую роль в природе и те.хнике. Они являются основой жизни на земле. С ними связаны дыхание и обмен веществ в живых организмах, гниение и брожение, фотосинтез в зеленых частях растений и нервная деятельность человека и животных. Их можно наблюдать при сгорании топлива, в процессе коррозии металлов и при электролизе. Они лежат в основе металлургических процессов и круговорота элементов в природе. С пх по Мощыо получают аммиак, щелочи, азотную, соляную и серну.ю кислоты и многие другие ценные продукты. Благодаря окислительно-восстановительным реакциям происходит превращение химической энергии в электрическую— в гальванических элементах и аккумуляторах. Они же лежат в основе мероприятий по охране природы. Преобладают эти реакции и в изучаемом курсе неорганической химии. [c.93]

Роль биокоординационных соединений в охране окружающей среды от загрязнений токсичными элементами велика. Токсичные металлы участвуют в геоциклах и биоциклах. Установлены биоциклы таких вредных элементов, как ртуть, мышьяк. Подобные биоциклы могут наблюдаться для таких элементов, как олово, палладий, платина, золото. Использование подходов бионеорганической химии при исследовании столь сложной проблемы, как взаимодействие живых организмов с резко изменяющейся под влиянием деятельности человека окружающей средой, только начинается. В ближайшем будущем применение подходов бионеорганической химии к проблеме охраны окружающей среды (химической экологии) получит самое широкое развитие. [c.574]

Благодаря атомной ковалентной - каркасной структуре этих веществ в обьгчных условиях они весьма инертны. При высоких температурах углерод становится активным по отношению к большинству металлов и многим неметаллам. Соединения углерода очень распространены и чрезвычайно разнообразны. В земной коре содержание углерода невелико, всего около 0,1% вес. Он входит в состав многих минералов, большей частью которых являются карбонаты ( a O] - известняк, мрамор [(СиОН)2СОз] - малахит). В атмосфере углерод содержится в виде СО,, который в растворенном состоянии присутствует во всех природных водах. Углерод входит в состав веществ, образующих ткани живых организмов (органические соединения), и продуктов их разрушения (ка- [c.62]

Большинство химических реакций, протекаюи их в приборах, заводских реакторах, живых организмах и в природе, — это реакции окисления-восстановления. Такие реакции широко используются в аналитической химии для открытия, разделения и количественного определения веш,еств. Сущность окислительно-восстановительных реакций заключается в переходе некоторого числа электронов от восстановителя к окислителю. Процессы растворения металлов в воде, растворах кислот, оснований и солей также являются окислительно-восстановительными. [c.90]

За последние 20 лет на стыке биологии и неорганической химии возникла и быстро развивается новая научная дисциплина — био-неорганическая химия. Она изучает на молекулярном уровне взаимодействие между ионами биометаллов и биолигандами — протеинами, нуклеиновыми кислотами, их фрагментами и некоторыми другими веществами, находящимися в организме. В первую очередь изучается поведение в живом организме десяти металлов жизни — ионов натрия, калия, магния (с замкнутыми электронными оболочками) ионов марганца, железа, кобальта и меди (с недостроенной Зб(-элек-тронной оболочкой) и иона молибдена (с недостроенной 4< /-оболочкой), Результаты исследований в этой области находят широкое применение в медицине, растениеводстве и охране окружающей среды. Более подробно с ролью этих комплексов в работе клетки и организмов вы познакомитесь при изучении специальных курсов. Интересующиеся могут познакомиться с этими вопросами в специальной литературе . [c.208]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология