18. Магній

Гідрит магнію – один з найбільш ємких акумуляторів водню, що вживаються для його зберігання. Оксид магнію застосовується в медицині і як вогнетривкий матеріал для виробництва тиглів і спеціальної футеровки металургійних печей.

Перхлорат магнію ( ангідрон ) застосовується для глибокого осушення газів в лабораторіях. Природний мінерал бішофіт – реабілітації опорно – рухового апарату, серцево – судинної та нервової системи, санітарно – курортному оздоровленні.

19. Купрум

Накопичується в печінці, серці, нирках, м’язовій та кістковій тканинах. Незамінний для утворення гемоглобіну, оскільки він активізує залізо, що накопичується в печінці. Стимулює кровотворну функцію кісткового мозку. Впливає на ріст.

20. Аргентум

Невідомо жодного біологічного процесу в людському тілі, в якому срібло брало б участь. Саме срібло нетоксичне, але деякі його сполуки мають токсичну дію, деякі є канцерогенними. Колоїдне срібло може всмоктуватися в систему обігу організму й відкладатися в тканинах, викликаючи захворювання аргирію, яка проявляється в синьоватому відтінку шкіри, очей і мембран. Хоча захворювання не завдає серозної шкоди, але спотворює зовнішність, зазвичай назавжди.

21. Цинк

Цинк впливає на активність тропних гормонів гіпофізу, бере участь в реалізації біологічних функцій інсуліну, нормалізуючи жировий обмін. Цинк бере участь у кровотворенні, а також необхідний для нормального функціонування гіпофіза, підшлункової залози, сім’яних міхурів. Сполуки цинку використовують в медицині в якості лікарських засобів.

22.Гидроген

Дуже токсичний для живого організму. Антисептичний протизапальний засіб.

23. Хром

Хром відіграє важливу роль в організмі людини. Він позитивно впливає на процеси кровотворення, а також на ферментативні системи. У складі ферменту трипсину Хром бере участь у процесі травлення. Вченими встановлено, що вилучення Хрому до їжі хворим на діабет нормалізує вуглеводний обмін. Хром в організм людини потрапляє з такими продуктами харчування, як соя, кукурудзяна та вівсяна крупи. Добова потреба організму в Хромі становить 5-10 мг на добу.

24. Манган

Впливає на ріст людини. Необхідний для утворювання кісток, збереження репродуктивної функції організму, метаболізму глюкози та ліпідів. Входить до складу ферментних систем, які виконують окисно – відновні реакції внутрішньоклітинного обміну. В організмі людини міститься 20 мг мангану, найбільше в кістках, решта – в тканинах і мозку. При дефіциті порушується фосфорно – кальцієвий обмін, що призводить до розвитку рахіту. Мn прискорює утворення антитіл, посилює синтез горманів щитоподібної залози, позитивно впливає на засвоєння йоду. Його сполуки використовують при невритах. Найбільше його у крупах, борошні, малині, смородині, капусті і горосі.

25. Ферум

Ферум життєво важливий хімічний елемент для всіх організмів. В клітинах ферум зазвичай зберігається в центрі метал – протеїнів, оскільки вільний ферум неспецифічно зв’язується із численними хімічними речовинами клітини і може призводить до анемії.

У тваринах, рослинах та грибах ферум часто входить до складу гемного комплексу. Гем – важлива складова частина цитохромних білків, які відіграють роль посередників у окисно – відновлювальних реакціях, та білків, які переносять оксисен – гемоглобіну, міоглобіну й легемоглобіну. Неорганічний ферум також може впливати на окисно – відновлювальні реакції у залізо – сіркових кластерах багатьох ензимів, як, наприклад, нітрогенази.

До негемних протеїнів належать ензими монооксигенази метану, які окислюють метан до метанолу, рибонуклеотид редуктаза, яка відновлює рибозу до дезоксирибози, гемеритріни, які відповідають за транспортування й фіксацію оксисену у морських хребетних та пурпурова кислотна фосфатаза, що каталізує гідроліз ефірів фосфору.

У ссавців розподіл феруму в організмі жорстоко регулюється, оскільки ферум потенційно токсичний. Розподіл феруму регулюється ще й тому, що його потребують чимало бактерій, тож обмеження доступу бактерій до цього елемента допомагає запобігти інфекції або обмежити її. Вочевидь, це причина відносно малої кількості феруму в молоці ссавців. Основу системи регулювання вмісту феруму складає білок трансфери, який зв’язує й транспортує його до кровяних клітин.

ЛІТЕРАТУРА

Глосарій термінів з хімії// Й. Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім… Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет – Донецьк: «Вебер»,2008. – 758 с. ISBN 978-966-335-206-0

Турченко Я. Основные пути развития общей неорганической и физической химии на Украине. К. 1957.

Шрайвер Э. Неорганическая химия. В таблицах. М.,Высший химический колледж РАН. 1997.

Губський Ю. І. Біоорганічна хімія. – Київ – Тернопіль: Укр мед книга, 2000. Гонський Я. І., Максимчук Г.П. Біохімія людини. – Тернопіль: Укр мед книга 2001.

Гребеник Л.И., Высоцкий И.Ю. Конспект лекций по курсу «Биохимия» «Молекулярные механизмы наследственности и реализации генетической информации». – Сумы: СумГУ, 2002.

Гребник Л.И., Высоцкий И.Ю. Конспект лекций по курсу «Биохимия» «Обмен углеводов». – Сумы: СумГУ, 2005.

Гребенник Л.І., Висоцький І.Юю Курс лекцій по біохімії. Розділ «Метаболізм амінокислот і нуклеотидів». – Суми: Вид-во СумДУ, 2007.

Організм вибірково асимілює з біосфери певні хімічні елементи. При цьому їх концентрація залежить від розчинності сполук цього елемента в середовищі існування організму, а також заряду ядра даного елемента. Наприклад, Силіцій, Алюміній, Титан – досить поширені елементи земної кори, проте, у зв’язку з малою розчинністю їх сполук у воді, ці елементи входять до складу живих систем у малих кількостях. Натомість, Карбон, Нітроген, Фосфор, Йод – елементи менш поширені в земній корі, проте, внаслідок доброї розчинності їхніх сполук у воді, вміст цих елементів в організмі значно більший.

Розвиваючи вчення В. Вернадського про хімічний склад земної кори літосфери і живих систем, А. Виноградов встановив закономірність розподілу елементів у літосфері у біосфері, суть якої полягає наступному:

1. Хімічний склад живих організмів є виразом хімічного складу природного середовища.

2. Кількісний вміст хімічного елемента у живій речовині обернено пропорційний порядковому номеру цього елемента в періодичній системі елементів його ядра.

Таким чином, на основі природного добору визначились хімічні елементи, які є незамінними компонентами існування і функціонування живих організмів ( табл. 1.1). Вони входять до складу різних біологічних систем і відіграють у них певну фізіологічну роль.

Біометал	г/70 кг	Біометал	г/70 кг
Кальцій Ca Калій K Натрій Na	1050 245 105	Цинк Zn Купрум Cu Манган Mn	2.7*10-3 2*10-4 2,8*10-5

Магній Mg Ферум Fe

35 5

Кобальт Co Хром Cr

4*10-6 2*10-6

У 1974 році. В. Ковальській запропонував розділити хімічні елементи, які на той час були виявлені в організмі людини і тварини, на три основні групи. Першу групу становлять 20 незамінних елементів, які постійно містяться в організмі людини та тварини і входять до складу білків, ферментів, вітамінів, гормонів, нуклеїнових кислот. З неметалів сюди входять – C, H, O, N, P, S, Cl, l, Se, групи металів – Na, K, Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Co, Mn, V, Mo. До другої групи увійшли елементи, які теж постійно містяться в живих організмах, але їх функція вивчена недостатньо. Це неметали – F, Br, Si, As та метали – Li, Cs, Be, Sr, Ba, Cd, Hg, Ag, Pb, та ін. До третьої групи належать елементи, які були виявлені в живих організмах, проте їх кількісний склад і біологічні функції ще не були вивчені

( Ti, Te, W, Au).

Е. Андервуд запропонував класифікувати хімічні елементи організму на такі три групи:

• елементи, незамінні в харчуванні вищих організмів ( Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Cr, Sn, I, Se);

• можливо необхідні для функціонування живих систем ( F, Br, As, B, Ni, V та ін.) ;

• елементи, біологічна роль яких не встановлена (Au, Ag, Ti, Sb).

За роки, що минули з часу першої класифікації елементів, було доведено біологічну роль багатьох елементів, які нині можна віднести до групи незамінних елементів. Це не метали – F, Br, I, B, Si, Se, та метали – Al, Cr, Ni, Sn.

Отже , розподіл елементів на групи за класифікацією В. Ковальського і Е. Андервуда є умовним.

Найважливішими є хімічні елементи, що становлять 97,5% від загальної маси організму ( таб. 1.2). Це шість хімічних елементів; О, C, H, N,P,S, які називаються органогенними елементами. Їх вміст в організмі і біологічна роль відомі, проте вони є предметом вивчення в курсі біоорганічної хімії та біохімії.

Таблиця 1.2

Елементи – органогени та їх вміст в організмі ( мас.%)

О Оксиген 62,4

С Карбон 21,0

Н Гідроген 9,7

N Нітроген 3,1

P Фосфор 0,95

S Сульфур 0,16

А. Виноградов запропонував поділи біоелементи за кількісним вмістом їх в організмі на макро, мікро та ультрамікроелементами. До мікроелементів, крім перелічених вище елементів – органогенів, відносяться ще такі елементи: R, Na, Ca, Mg, Cl. Їх масова частка в організмі становить 0,01%

(10-2% мас.) і більше. Мікроелементами входять до складу живих організмів у менших кількостях – від 10- 3 до 10 – 6. Біологічна роль мікроелементів вивчається вже в продовж кількох століть. Ще початку ХVII ст. французькі вчені Лемері і Теофі виявили Ферум у тканинах людини і тварини, проте детальніші дослідження почались у другій половині ХІХ ст. Так у 1852 р. медикам стало відомо, що елемент Йод активує функцію щитоподібної залози. Пізніше з’явились повідомлення про участь йонів Сu2+ У кровотворенні, а також інформація про вплив йонів Літію на обмін речовин. Важливі дослідження того періоду були пов’язані з вивченням ролі Феруму і Купруму у кровотворенні. Було також доведено, що певні мікроелементи впливають на перебіг обмінних процесів у живих організмах.

Коли в деяких країнах тварин часто хворіли недогрів ям, сильно худнули і гинули, то пошуки причин цього явища привели дослідників до відкриття дефіциту Купруму та Кобальту у комі цих тварин. Стан хворих тварин поліпшувався при введенні до їх кормового раціону вказаних хімічних елементів. Пізніше були опрацьовані методи лікування і такої тяжкої хвороби, як злоякісна анемія, що довгий час вважалась невиліковною.

При нестачі у грунтах Купруму і Феруму рослини хворіють хлорозом, а надмір у них Молібдену, Селену, Флуору теж викликає

різні захворювання тварин та людей. Існують географічні території, які відрізняються якісним складом та кількісним вмістом хімічних елементів у грунтах, їх називають біогеохімічними провінціями. У живих організмах, що населяють ці території, можуть відбуватися певні патологічні зміни, виникати ендемічні захворювання. Відомі провінції зі зниженим вмістом Йоду ( гірські райони західних областей України) або Кобальту, Купруму, Молібдену ( деякі області Росії, Прибалтики), а також провінції з підвищеним вмістом Купруму ( Башкирія), Купруму і Нікелю ( Казахстан). Доведено, що такі хвороби як зоб, карієс зубів, тісно пов’язані з вмістом в організмі певних хімічних елементів.

1.2 Біоелементи, їх класифікація та вміст в організмі.

У живих організмах тварин та людини за допомогою різних хімічних та фізико – хімічних методів виявлено більше 80 хімічних елементів. Дослідженням їх вмісту в певних органах, тканинах та фізіологічних рідинах організму, з’ясуванням біологічної ролі цих елементів займалось багато природодослідників – хіміки – аналітики, біохіміки, медики, фізіологи. Значений внесок у розширення кругозору наших знань про роль хімічних елементів у біологічних системах зробили такі вчені, як

В. Вернадський, А.Виноградов, Г. Бабенко, Я. Пейве, К. Яцимірський, Г.Ейхгорн, Д. Уільямс, Е. Адвервуд.

Було доведено, що між хімічним складом грунтів і формами рослин, які ростуть на них, існує тісний взаємозв’язок. Деякі рослини здатні концентрувати певні хімічні елементи з навколишнього середовища ( грунтів, води). Так вміст Силіцію, Фосфору, Мангану в рослинах приблизно у 10-10 разів більший, ніж у морській воді.

Засновник біогеохімії акад.. В. Вернадський, вивчаючи розподіл хімічних елементів у земній корі, вперше обґрунтував роль живої речовини в міграції елементів та показав значення хімічних елементів для життєдіяльності та еволюції організмів людини і тварини. Зміни в земній корі, які впродовж тисячоліть, впливають на хімічний склад і перебіг біохімічних реакцій у живих системах, а ті, у свою чергу, зумовлюють міграцію хімічних елементів у природі. Під міграцією хімічних елементів розуміють переміщення їх у навколишньому середовищі. Якщо таке переміщення відбувається за участю живої речовини, то міграцію називають біогенною. Отже, під впливом живих систем у природі відбувається постійний кругообіг хімічних елементів.

Отже, тваринний і рослинний світ знаходиться у постійному і тісному зв’язку з біосферою ( гідросферою, літосферою і атмосферою). І, незважаючи на те, що деякі елементи входять до складу живих організмів у мікрокількостях, вони відіграють важливу роль у процесах їх життєдіяльності. Нині до мікроелементів входять більше 20-ти хімічних елементів, кількісний вміст яких в організмі відомий і біологічна роль доведена.

Якщо масова частка елемента в організмі становить менше як 10-6% мас., то їх відносять до ультрамікроелементів або слідових елементів (Au, Hg, Ti). Вивчення вмісту і ролі цих елементів у життєдіяльності організму вимагає складного аналітичного обладнання. Але наші знання про ці елементи поступово розширюються, оскільки методи фізико – хімічного аналізу постійно вдосконалюються.

Заслуговує на увагу систематика біогенних елементів А. Венчикова, де є значення елемента для фізіологічних процесів. Згідно з цією класифікацією усі хімічні елементи з відомою фізіологічною функціє, незалежно від їх кількісного вмісту в організмі, відносяться до біотиків. З одного боку біотики – це макро та мікроелементи, оскільки постійно містяться у тих чи інших органах ї за їх дефіциту порушується нормальне функціонування цих органів. З іншого боку – це вітаміни, ферменти, гормони та інші біологічно активні речовини, які беруть участь в обмінних процесах живого організму. За цією класифікацією всі біоелементи можна поділити на чотири групи:

1. Елементи ( C, H, N, P, Cl, K, Na, Ca, Mg), які створюють умови для перебігу фізіологічних процесів у біорідинах, підтримуючи кислотно – основну, певну речовину рН, осмотичного тиску, а також елементи що виконують роль пластичного матеріалу для побудови тканин.

2. Елементи, які беруть участь в обміні речовин оскільки входять до складу значної кількості метало ферментів ( Fe, Zn, Cu, Mo), вітамінів ( Со), гормонів ( І).

3. Елементи,які сприяють утворенню в організмі окисно – відновних реакцій (Mn, Cu, Cr).

Існують ще інші види класифікації біоелементів, проте всі вони мають певні недоліки, оскільки хімічні елементи в живих системах переважно виконують не одну, а кілька функцій.

У другій половині ХХ ст.. сформувалась нова наука про роль йонів металів та їхніх сполук з білками, нуклеїновими кислотам, Ліпідами в життєдіяльність організмів, яка отримала назву біонерганічна хімія. Завданням біонерганічної хімії є моделювання біокомплексів та біологічних процесів, пояснення механізму біологічної активності металів, профілактика захворювань і пошук нових лікарських препаратів. Засновниками біонерганічної хімії вважають такими вчених, як В. Вернадський, П. Пфейфер, Л. Чугаев, К Яцимірський.

Досягнення біонеорганічної хімії нині знаходять застосування в практичній діяльності людини. Наприклад, на основі її наукових узагальнень розроблені рекомендації з раціонального ведення сільського господарства, ефективного використання мікродобрива та в галузі охорони довкілля.

МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА ДЛЯ ОРГАНІЗАЦІЇ

ПОЗААУДИТОРНОЇ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ

Предмет: Біонерганічна хімія ^

Спеціальність: Сестринська справа»

Тема: «Комплексні сполуки. Ізомерія комплексних сполук»

Кількість годин: 4