8. Нитриты и нитраты. Их биологическая роль, токсичность. Биологическая роль азотсодержащих неорганических соединений. Азотсодержащие лекарства.

Нитраты хорошо растворимы в воде; при нагревании разлагаются, причем продукты разложения зависят от солеобразующего металла. Растения усваивают нитраты, восстанавливая их с помощью нитратредуктазы в ионы аммония. Денитрифицирующие анаэробные бактерии почвы восстанавливают нитраты до элементарного азота, который возвращается в атмосферу. Биологическая роль нитритов и нитратов – участие в круговороте азота в природе; нитриты вызывают метгемоглобинию. Токсичность: содержащиеся в некоторых продуктах, в основном в овощах и фруктах, нитраты могут в организме восстанавливаться до токсичных нитритов. Поэтому установлены санитарные нормы содержания нитратов. Превышение этих норм может привести к раку желудка; нитриты, попадая в кровь, вызывают метгемоглобинию, острое кислородное голодание тканей, увеличивают свободнорадикальное окисление в организме.

Биологическая роль азотсодержащих неорганических соединений: участие оксидов азота и солей азотной кислоты в круговороте азота в природе; аммиак – продукт дезаминирования аминокислот, белков, пуриновых и пиримидиновых оснований; N2O (веселящий газ) – в больших дозах как общий наркоз; NO находится в клетке примерно секунду и обеспечивает регуляцию работы сердца, иммунной системы, передачу нервных импульсов; NO2 – при вдыхании вызывает асфиксию.

Азотсодержащие лекарства:

• Нашатырный спирт (25% NH3) для возбуждения дыхательного центра

• Нашатырь (NH4Cl) при отеках сердечного происхождения, отхаркивающее средство при бронхитах, пневмониях

• N2O для анестезии в хирургической практике (газовый наркоз)

• NaNO2 сосудорасширяющее средство при стенокардии; при отравлении цианидами внутривенно

• Азотная кислота при выведении бородавок и мозолей

• Нитроглицерин, нитронол для понижения артериального давления

• Фуразолин, фурацилин – антимикробные средства

9. Фосфор. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева. Возможные степени окисления и валентности атома фосфора. Биологическая роль соединений фосфора в организме: гидроксиапатита, АТФ, фосфолипидов, фосфатной буферной системы.

Фосфор – неметалл, р-элемент. Расположение: 3 период, 5 группа главная подгруппа. Возможные степени окисления: -3 (PH3), -2 (P2H4), 0 (белый, красный, черный фосфор), +3 (P2O3), +5 (P2O5); валентность 3 в основном и 5 в возбужденном состоянии.

Гидроксиапатит Ca5(PO4)3OH – основной минеральный компонент костной ткани.

АТФ аденозинтрифосфат образуется в митохондриях и функционирует в клетках как промежуточный продукт, обеспечивающий организм энергией при гидролизе АТФ.

Фосфатная буферная система состоит из слабой кислоты Н2РО4^- и сопряженного основания НРО4^2-; эта система играет роль в почках, поддерживая рН за счет выведения с мочой гидро – или дигидрофосфатов, поэтому у мочи такой широкий интервал значений рН.

Фосфолипиды – сложные омыляемые липиды, которые составляют основу липидного бислоя биологических мембран.

10. Сера. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева. Возможные степени окисления и валентности атома серы. Биологическая роль серы. Ее важнейшие соединения. Биологическая роль и использование серосодержащих соединений: CoASH, Тиосульфата натрия, глауберовой и горькой солей, сульфата бария.

Сера в 3 периоде 6 группе главной подгруппе. Степени окисления: -1 (R-S-S-R), -2 (H2S), 0 (S), +4 (H2SO3), +6 (H2SO4); валентность 2 в основном, 4 и 6 в возбужденном состоянии. Сера в организме человека составляет 0,16%, входит в состав белков, аминокислот (цистеин, цистин), гормонов(инсулин), витаминов(В1), в организме окисляется с образованием эндогенной серной кислоты, участвующей в обезвреживании ядовитых соединений(фенола, крезола). Важнейшие соединения серы: аминокислоты(цистеин и цистин), сероводород(при гниении белков), оксид серы(SO2) (при сжигании угля, мазута; образует сернистую кислоту), SO3(образует серную кислоту).

СоASH входит в состав пируватдегидрогеназного комплекса, под действием которого образуется ацетилкофермент А, который участвует в цикле Кребса.

Тиосульфат натрия NaS2O3 (30%) как антисептик при аллергических заболеваниях, артритах, невралгиях; наружно при чесотке, грибковых заболеваниях, при отравлении цианидами. Глауберова соль Na2SO4*10H2O применяется в медицине при запорах, как слабительное средство

Горькая соль (сульфат магния * 7H2O) используется в качестве слабительного, а также как успокоительное, в качестве спазмолитика, как противосудорожный препарат, при принятии лечебных ванн.

Сульфат бария используется при рентгеновских исследованиях желудочно-кишечного тракта(принимается пациентом внутрь), т.к. атомы бария хорошо поглощают лучи.

11. Галогены. Электронная и электронографическая формулы, положение в ПСЭ Менделеева. Возможные степени окисления и валентности галогенов. Биогенная роль галогенов, применение соединений галогенов в медицине.

Галогены – элементы 7 группы главной подгруппы, неметаллы. Фтор имеет только две степени окисления 0 и -1; хлор и йод от -1 до +7; бром -1, 0, +1, +3,+5.

Фтор участвует в процессах костеобразования, формирования зубной эмали. В медицине фторсодержащие препараты(фторотан, флюорол, фторпиримидин, трифтортирозин и др.) служат для лечения гипофтороза, базедовой болезни, диабета, глаукомы и рака, как наркотические средства, кровезаменители, для профилактики стрептококковых и стафилококковых инфекций.

Хлор участвует в поддержании осмотического равновесия, оказывает тормозящий эффект на нейроны, активизирует ряд ферментов, входит в состав желудочного сока. В медицине хлорсодержащие препараты используют как бактерицидные, для лечения заболеваний ЖКТ, при отравлении сероводородом, NaCl – противоядие при передозировке нитратом серебра и солями лития.

Бром содержится в крови, костной и мышечной ткани; участвует в активации пепсина, ферментов, регуляции работы ЦНС, угнетает деятельность щитовидной железы. В медицине соединения брома содержатся в комплексных препаратах(брометон, бромалин, бромурал), оказывающих седативное, снотворное, противосудорожное действие; при лечении сердечнососудистых заболеваний, язвенной болезни, при эпилепсии; антисептик(трибромфенолят висмута).

Йод входит в состав гормона щитовидной железы – тирозина, участвует в регуляции скорости биохимических реакций, обмена энергии, в процессах роста и развития. В медицине йодосодержащие лекарственные препараты применяют при заболеваниях щитовидной железы, как антисептик(раствор Люголя), для обработки ран и операционного поля; йодиды калия и натрия применяют при эндемическом зобе, катаракте, глаукоме, астме, при отравлении солями ртути.

12. S-металлы. Положение в ПСЭ Менделеева, их электронные формулы. Биологическая роль калия и натрия. Применение в медицинской практике изотонических и гипертонических растворов, натрий гидрокарбоната, буры, глауберовой соли, калий хлорида.

S-металлы находятся в 1 и 2 группах главных подгруппах.

Биологическая роль калия: основной внутриклеточный катион; формирование трансмембранного потенциала; участие в калий-натриевом насосе, в синтезе белка и активации ферментов; вызывает расширение сосудов органов и сужению периферических сосудов; много калия в мясе, томатах, бобовых. Дефицит калия вызывает развитие эрозивных процессов слизистых оболочек, бесплодие, а профицит приводит к параличу и смерти.

Биологическая роль натрия: способен удерживать воду в организме; поддерживает осмотическое давление; кислотно-щелочной баланс; влияет на белковый обмен; участие в калий-натриевом насосе. Профицит натрия перегружает сердце и почки и вызывает отек ног и лица; вызывает нарушение метаболических процессов. Дефицит натрия вызывает исхудание, слабость, выпадение волос, кожные сыпи и судороги.

Применение в медицине:

• Изотонический раствор NaCl 0,9% при обезвоживании организма, при интоксикации, для промывания глаз, ран.

• Гипертонический раствор NaCl 3-5% для очищения ран в хирургии, 10% при легочных и желудочных кровотечениях, 2-5% при отравлениях нитратом серебра

• NaHCO3 – отхаркивающее средство, для ингаляций, полосканий при воспалении слизистых рта и глаз

• Na2B4O7*10H2O – антисептик, для полосканий, спринцеваний и смазываний

• Na2SO4*10H2O – слабительное средство

• Хлорид калия при гипокалиемии, возникающей при рвоте, поносах, после операций

13. S-металлы: Ca, Mg. Электронные и электронографические формулы. Биологическая роль. Важнейшие соединения кальция и магния, применение в медицине.

Биологическая роль кальция: основная масса в костях и зубах; в организм должен поступать в определенном соотношении с фосфором; входит в состав плазмы крови; участвует в поддержании гомеостазаи свертываемости крови; проницаемости мембран. Профицит кальция приводит к отложению солей в почках; угнетают нервно-мышечную возбудимость; остановка сердца. Дефицит кальция приводит к повышенной нервно-мышечной возбудимости, судорогам

Биологическая роль магния: содержится в костях и мышцах, в плазме крови; необходим при борьбе с лишним весом, при беременности, при нарушении пищеварения; участвует в гомеостазе и синтезе белка; активатор ферментов; образует комплексы с АТФ и АДФ. Дефицит магния вызывает тревогу, нарушение сердечного ритма, судороги, бессонница, депрессия, покалывание кончиков пальцев.

Важнейшие соединения магния, применяемые в медицине:

• MgSO4*7H2O (магнезия; английская соль) – слабительное, желчегонное; при эпилепсии, хорее, астме, гипертонии.

• Оксид магния (жженая магнезия) и Mg(OH)2*4MgCO3*H2O при повышенной кислотности желудочного сока

• 2MgO*3SiO2*(H2O)n трисиликат магния – адсорбирующее, обволакивающее средство

Важнейшие соединения кальция, применяемые в медицине:

• Хлорид, глюконат и лактат кальция при аллергиях, отравлениях солями магния и фтористой кислоты

• Оксид кальция дезинфицирующее средство

• CaSO4*2H2O при наложении гипсовых повязок

• Карбонат кальция усиливает секрецию желудочного сока; в составе зубных порошков

• Глицерофосфат кальция – общеукрепляющее средство

14. D-элементы. Металлы жизни:Fe, Mn, Mo, Co, Zn, Cu. Биологическая роль. Важнейшие биокомплексы. Применение в медицине.

Биологическая роль железа: хранение и перенос кислорода(в составе гемоглобина и миоглобина); участие в окислительных реакциях; в составе ферментов(каталаза, пероксидаза), белков (ферритин, трансферрин). Важнейшие биокомплексы железосеропротеины: ферредоксин, рубредоксин [Fe_xS_xProt] – компоненты электроно-транспортных цепей; перенос электронов.

Применение железа в медицине:

• Аскорбинат, лактат, глицерофосфат, сульфат железа, гематоген – для лечения железодефицитных анемий

• Гексагидрат хлорида железа – кровеостанавливающее средство

Биологическая роль марганца: хороший комплексообразователь; участие в биохимическом окислении, кроветворении, размножении, росте, формировании костной ткани, синтезе РНК и некоторых витаминов; регуляция активности ферментов, деятельности надпочечников, АД. Биокомплексы марганца с белками, нуклеиновыми кислотами и аминокислотами мало устойчивы, способствуют активации ферментов(трансфераз, гидролаз).

Применение марганца в медицине:

• Перманганат калия – антисептик, для полосканий, спринцеваний, промываний(0,01-5%); 5% раствор – кровеостанавливающий

• Сульфат и хлорид марганца – при лечении малокровия

Биологическая роль молибдена: содержится в плазме крови, в ферментах, которые участвуют в процессе фиксации азота воздуха, катализируют процесс превращения азота в аммиак. Молибден образует устойчивые оксокомплексы – ферменты, переносящие оксогруппы; альдегидоксидаза, сульфитоксидаза катализируют ОВР.

Применение молибдена в медицине: радиоизотопы в диагностике; возможна роль тетрамолибдата аммония в терапии новообразований головного мозга и при мужском бесплодии

Биологическая роль кобальта: содержится в витамине В12, который необходим для нормального кроветворения, синтеза белков, аминокислот, ДНК и РНК; активизирует фосфотазу, карбоксилазу. Применение кобальта в медицине: витамин В12; хлорид кобальта (20%) при гипертонии; при лечении рака(облучение изотопом)

Биологическая роль цинка: содержится в предстательной железе, мышцах, крови, печени; влияет на кроветворение, размножение, рост и развитие, обмен углеводов, белков, жиров; в составе ферментов; участвует в биосинтезе витаминов С и В; способствует всасыванию витамина Е; нормальное состояние кожи. Биокомплексы: карбоангидраза (в процессе дыхания).

Применение цинка в медицине:

• 0,25% сульфата цинка – глазные капли

• Стеарат цинка – присыпка

• Фенолсульфатат цинка – антисептик

• Суспензия (инсулин, протамин, хлорид цинка) – против диабета

• Глюконат, аспарагинат, пиколинат – в дерматологии

• Гептагидрат сульфата цинка – антисептик в глазной практике, при лечении лор-заболеваний, в урологии и гинекологии

• Оксид цинка – присыпки, пасты, мази

• Хлорид цинка – прижигающее средство в стоматологии

Биологическая роль меди: содержится в мышцах, коже, костях, печени, крови; влияет на действие витаминов А,Е; усиливает действие антибиотиков; ростостимултрующее действие; окисление токсинов; в составе ферментов. Биокомплексы: цитохромоксидаза(тканевое дыхание), церулоплазмин (резервуар меди, транспорт меди из организма, участие в кроветворение), супероксиддисмутаза (ускоряет реакцию разложения супероксид иона при свободно-радикальном окислении), гемоцианин(перенос кислорода у моллюсков).

Применение меди в медицине:

• Сульфат меди – противомикробные и прижигающие средства

• Соли меди – для промываний и спринцеваний; при воспалении; при заболеваниях ОДА

• Медная внутриматочная спираль – контрацепция

• Пентагидрат сульфата меди – антисептик, вяжущее, противовоспалительное, прижигающее при глазных и кожных болезнях.

• Пентагидрат цитрата меди Cu(C6H4O7)*5H2O – антисептик при глазных болезнях

• Купир CuCl2*2B6 при туберкулезе, гепатите

15. Классификация углеводов. Моносахариды, их классификация, номенклатура, важнейшие представители. Строение наиболее важных пентоз (D-рибоза, 2-дезоксирибоза, ксилоза), гексоз (D-глюкоза, галактоза, фруктоза). Стереоизомерия моносахаридов. D- и L- стереохимические ряды. Открытые и циклические формы. Примеры.

Углеводы по способности к гидролизу делят на моносахариды (не гидролизуются), дисахариды и полисахариды. Моносахариды – твердые вещества, легко растворимые в воде, со сладким вкусом. По числу углеродных атомов моносахариды делят на тетрозы, пентозы, гексозы. Окончание –оза указывает на принадлежность к классу углеводов; фураноза(5) и пираноза (6) указывают на размер цикла; нумерация по часовой стрелке, как в нециклическом; 1С – аномерный, а связанная с ним ОН – полуацетальная(гликозидная); альфа (внизу) и бета (вверху)стереоизомера (стереоизомерия:в зависимости от положения ОН); L(слева) и D(справа) (оптическая изомерия: в зависимости от положения ОН у предпоследнего С).

Важнейшие представители:

рибоза ксилоза глюкоза манноза галактоза фруктоза

16. Химические свойства моносахаридов. Нуклеофильное замещение у аномерного центра в циклических формах моносахаридов. Понятие о гликозидах. Образование сложных эфиров моносахаридов. Окисление и восстановление моносахаридов.

Химические свойства:

• Кислотно-основные: при действии алкоголятов образуют соли – сахараты (576)

• Комплексообразующие: образование сахаратов ярко-синевого цвета

• Электрофильно-нуклефильные: при взаимодействии со спиртами или фенолами в присутствии HCl происходит активация электрофильного центра на аномерном С с образованием гликозидов – циклических ацеталей

• Окислительно-восстановительные: обработка D-глюкозы основаниями способствует ее превращению в D-маннозу и D-фруктозу.

Окисление моносахаридов: окисление альдегидной и первичной спиртовой групп. При окислении глюкозы бромной водой с образованием глюконовой кислоты (582)

Восстановление моносахаридов: образование многоатомных спиртов