Занятие № 7 Методические указания для студентов

ТЕМА: Химия элементов d-блока. Лигандообменные процессы. Строение металлоферментов, биокомплексных соединений.

ЦЕЛЬ: Изучить положение d-элементов в периодической системе, их свойства и биологическое действие. На основе знаний координационной теории Вернера сформировать представление о ферментах как биокомплексных соединениях, их свойствах и роли в жизнедеятельности организма.

Теоретические вопросы:

1. Химия элементов d-блока. Электронные структуры атомов и катионов. Наиболее важные биогенные элементы d-блока.

2. Общая характеристика d- элементов. Изменение химической активности d-элементов вподгруппах в направлении сверху вниз. Степень окисления, закономерности изменения кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств d- элементов в зависимости от степени окисления. Роль d- элементов в организме. Характерные степени окисления для d-элементов, встречающихся в организме.

3. Классификация и номенклатура комплексных соединений. Координационная теория Вернера. Получение комплексных соединений. Природа химической связи в комплексных соединениях. Геометрическая форма комплексных соединений и гибридизация атомных орбиталей комплексообразователя (sp-, sp³-, sp³d²-, dsp²-). Поляризующая способность лигандов. Внутриорбитальные и внешнеорбитальные комплексы.

4. Представления о строении металлоферментов и других биокомплексных соединений: (гемоглобин, цианкобаламин, каталаза, цитохромы). Физико-химические принципы транспорта кислорода гемоглобином.

5. Метало-лигандный гомеостаз и причины его нарушения. Механизм токсического действия тяжёлых металлов и мышьяка. Термодинамические принципы хелатотерапии.

6. Общая характеристика d- элементов VI Б группы. Электронные формулы для хрома, молибдена, вольфрама и наиболее устойчивые их степени окисления. Характер соединений хрома в степени окисления +2, +3, +6. Биологическая роль Сг⁺³, Мо⁺⁶. Ксантиноксидаза и альдегидоксидаза - ферменты, содержащие Мо⁺⁶.

7. Общая характеристика элементов VII Б группы. Электронные формулы для марганца, технеция, рения. Наиболее устойчивые степени окисления для них. Изменение химической активности в ряду указанных элементов. Соединения марганца в степени окисления +2, +4, +6, +7. Окислительная активность перманганат- иона в зависимости от среды. Биологическая роль Мn⁺² и соединения марганца, применяемые в медицине.

8. Элементы VIII группы. Семейство железа. Характерные степени окисления для железа, никеля, кобальта. Свойства соединений железа со степенью окисления +2, +3, +6. Характерные комплексные соединения для Fe⁺², Fe⁺³. Биологическая роль Fe⁺², Fe⁺³ и Co⁺³. Препараты железа, используемые в медицине. Механизм цитотоксического действия соединений платины.

9. Общая характеристика d-элементов1 Б группы. Электронные формулы и степени окисления для меди, серебра и золота. Координационные числа, тип гибридизации атомных орбиталей, структура соединений. Биологическая роль Сu⁺². Оксигеназы и гидроксилазы. Церуллоплазмин. Их роль в биохимических процессах.

10. Общая характеристика d-элементов II Б группы. Электронные формулы для цинка, кадмия и ртути. Характерные степени окисления. Изменение кислотно-основных свойств от цинка к ртути. Строение комплексных соединений. Гидроксиды данных элементов и их свойства. Биологическая роль Zn⁺². Карбоангидраза, строение активного центра металлофермента, биологическая роль. Карбоксипепсидаза. Механизм участия карбоксипепсидазы в реакциях гидролиза пептидных связей. Токсическое действие на организм Hg⁺², Cd⁺². Соединения цинка и ртути, применяемые в медицине.