36. Связь процессов ионизации молекул кс с их биологической активностью

Ионы и незаряженные молекулы различны по своим физико-химическим свойствам. например, ионы и незаряженные молекулы вступают в разные химические реакции, по-разному проникают через мембраны и по-разному адсорбируются на различных поверхностях.

Процессах ионизации веществ в значительной степени определяют биологическую активность чужеродных соединений.

Степень ионизации любого вещества можно рассчитать при извест­ных величинах pH раствора и рК_а вещества с помощью выражений: степерь ионизации (%) = 100/1+10 ^(pK_a ^{– pH)} для кислот степень ионизации (%) = 100/1+10 ^{(pH – pK}_a⁾ для оснований.

В зависимости от степени ионизации КС обладают различной биологической активностью:

1. Кс, обладающие большей биологической активностью в ионизированном состоянии.

Большинство орг катионов обладают антибактериалным действием.

Соли многих сильных оснований обл-т антибактериальным действием, т.к. способны образовывать достаточно катионов.

алифатические амины, при рН 7 существующие в виде катионов, проявляют бактерицидное действие

при повышении рН антибактериальное действие усиливается за счет повышения степени ионизации (анионной) рецепторов бактерий.

=>существует количественная связь между антибактериальным действием и степенью ионизации по катионному типу.

2)Кс, обладающие большей биологической активностью в неионизированном состоянии.

Неионизированные вещества могут обладать очень сильным физиологическим действием (эфир, хлороформ).

многие слабые кислоты проявляют своё действие в неионизированном состоянии (салициловая кислота-нейтральные молекулы ингибируют деление клеток). Можно сдвинуть интервал исследуемых рН в более кислую область, т. е. в ту область, где будет больше количество неионизированных молекул кислоты. при снижении рН в такую кислую область возникает ряд затруднений: во-первых, организм может проявлять чувствительность к изменению рН среды; во-вторых, снижение рН может привести к изменению ионизации мест связывания и изменению сродства к агенту.

При изучении действия слабых кислот на биологические объекты доказано, что количество вещества, кол-во вещества, необходимое для эффекта, остается постоянным независимо от рН, если рН на 1 единицу меньше, чем рКа, в этом случае не происходит ионизации токсического агента.

Эффективность слабых оснований повышается с повышением рН, эффективность слабых кислот повышается с понижением рН, в обоих случаях идёт подавление ионизации.

3) Кс, проявляющие биологическое действие в виде ионов и неионизированных молекул.

Проникнув в клетки в неионизированном состоянии, проявляют свое действие как ионы (поступление бензойной кислоты в клетки дрожжей обратно пропорционально степени ионизаци, хлоридин-поступает в виде нейтральных молекул, действуют катионы).

Алкалоиды имеют рК_а около 8, поэтому при рН 7,3 примерно 16 % этих соединений остаются неионизированными. Они проникают в клетки в виде неионизированных молекул, а биологическое действие осуществляют в виде катионов.

много ксенобиотиков, определяется биологическая активность действием неионизированных молекул и ионизированной части вещества.

При изучении биологической активности слабой кислоты оказывается, что для получения стандартной реакции нужно одинаковое количество ксенобиотика при любых значениях рН, которые на единицу и больше ниже значения рК_а. В этих условиях кислота слабо ионизирована и ее биологическая активность определяется ионизированными молекулами.

если значения рН начинают превышать значения рК_а, то для получения постоянной биологической реакции потребуется все возрастающее количество вещества, т. е. для получения постоянного биологического ответа необходимо либо постоянное число молекул, либо постоянно убывающее, так как анион обладает тем же биологическим действием, что и неионизированные молекулы, но менее выраженным

У большинства веществ, активных в неионизированном состоянии, ионы также обладают активностью (фунгицидное действие динитрофенола). Те есть вещества, проявляющие свое действие в виде ионов и неионизированных молекул, и вещества, проникающие в виде неионизированных молекул и вызывающие эффект в виде ионов.

Примером фунгицидное действие 2,4-динитрофенола (рК_а 4,0) на грибы Trichoderma viride(триходерма вириде) при различных значениях рН.

среди последней группы ксенобиотиков следует различать вещества, проявляющие биологическую активность в виде ионов и неионизированных молекул, и вещества, проходящие через мембрану в неионизированном состоянии и вызывающие биологический эффект внутри клеточного компартмента в виде ионов.

На взаимодействие ксенобиотиков с мембраной оказывает влияние и ионизация мест связывания. Катионные препараты связываются с анионными центрами, могут иметь значения рК_а от 2 до 7 (при наличии фосфатных групп), от 2 до 6 (карбоксильных групп) или 10 (в присутствии остатков тирозина, пиримидина, цистеина). Катионные центры должны иметь значения рК_а 4 (аденин),