Материал: полезная метода

серная кислота связывает многие чужеродные для организма соединения (ксенобиотики) —лекарственные препараты и их метаболиты. Со всеми этими соединениями серная кислота образует относительно безвредные вещества — конъюгаты, в виде которых они и выводятся из организма. Например, с мочой человека выделяется конъюгат — калиевая соль сернокислого эфира фенола:

В медицинской практике широко применяют как саму серу, так и многие ее соединения: сера осажденная, натрий тиосульфат Na2S2O3 5H2O,

1)серный цвет назначается при болезнях кожи, для местного ухода за кожей;

2)очищенная cepa, назначается внутрь как слабительное средство, в порошках;

3)серное молоко обладает более сильным слабительным действием, проявляет антипаразитарное действие на некоторые микроорганизмы.

Образование гомоцепей из атомов серы характерно и для ее соединений, выполняющих существенную биологическую роль в процессах жизнедеятельности. Так, в молекулах аминокислоты — цистина имеется дисульфидный мостик —S—S—:

Эта аминокислота играет важную роль в формировании белков и пептидов. Благодаря дисульфидной связи S—S полипептидные цепи оказываются скрепленными между собой (дисульфидный мостик):

Характерно для серы и образование водородсульфидной (сульфгидрильной) тиоловой группы —SH, которая присутствует в аминокислоте цистеине, белках, ферментах.

Очень важной в биологическом отношении является аминокислота метионин:

Донором метильных групп в живых организмах служит S- аденозилметионин Ad—S—СН3 — активированная форма метионина, в которой метильная группа соединена через S с аденином Ad. Метильная группа метионина в процессах биосинтеза переносится на различные акцепторы метильных групп RH:

Порошок «серы осажденной» применяют наружно в виде мазей (5– 10–20 %) и присыпок при лечении кожных заболеваний (себореи, псориаза). В организме образуются продукты окисления серы— политионовые кислоты с общей фрмулой H2SXО6 (х = 3 – 6)

Эти продукты обладают противомикробной и противопара-зитарной активностью. Таков же механизм действия серы очищенной, применяемой в качестве противоглистного средства.

Сероводород H2S одержится в так называемых серных минеральных водах. Образуется при гниении растительных и, в особенности, животных

остатков под действием микроорганизмов. Некоторые

301

фотосинтезирующие бактерии, например зеленые серные бактерии, в качестве донора водорода используют диводородсульфид:

Эти бактерии вместо кислорода О2 выделяют элементную серу — продукт окисления H2S.

Диводородсульфид — весьма токсичное вещество, так как является ингибитором фермента цитохромоксидазы — переносчика электронов в дыхательной цепи. Он блокирует перенос электронов с цитохромоксидазы на кислород О2.

Некоторые белки, содержащие цистеин HSCH2CH(NH2)COOH и важный метаболит кофермент А, имеющие водородсульфид-ные (тиоловые) группы —SH, в ряде реакций ведут себя как бионеорганические производные диводородсульфид а. Белки, содержащие цистеин, так же, как и диводородсульфид, можно окислить иодом. При помощи дисульфидного мостика, образующегося при окислении тиоловых групп, цистеиновые^ остатки полипептидных цепей соединяют эти цепи поперечной связью (образуется сшивка):

Многие серосодержащие ферменты Е—SH необратимо отравляются ионами тяжелых металлов, такими, как Си2+ или Ag+. Эти ионы блокируют тиольные группы с образованием меркаптанов, бионеорганических

аналогов сульфидов:

E-SH + Ag+ = E – S – Ag + H+

В результате фермент теряет активность. Сродство ионов Ag+ к тиольным группам настолько велико, что AgNO3 можно использовать для количественного определения —SH-групп методом титрования.

Натрий тиосульфат Na2S2O3 5H2O применяют в медицинской практике как противотоксическое, противовоспалительное и десенсибилизирующее средство. Как противотоксическое средство, натрий тиосульфат используют при отравлениях соединениями ртути, свинца, синильной кислотой и ее солями. Механизм действия препарата, очевидно,

связан с окислением тиосульфат-иона до сульфит-иона и элементной серы: S2O32– = SO32– + S

Ионы свинца и ртути, попадающие в организм с пищей или

воздухом, образуют плохо растворимые нетоксичные сульфиты: Pb2+ + SO42–= PbSO4 (т)

Цианид-ионы взаимодействуют с элементной серой, образуя менее ядовитые тиоцианаты:

CN– + S° = NCS–

Применяют натрий тиосульфат и для лечения чесотки. После втирания в кожу раствора Na2S2O3 делают повторные втирания 6 %-ного раствора HCl. В результате реакции с НСl натрий тиосульфат распадается на серу и серу диоксид:

Na2S2O3 + 2НС1 = 2NaCl + SO2 + S + H2O

302

которые и оказывают губительное действие на чесоточных клещей. В медицинской практике сульфаты многих металлов применяют в качестве лекарственных средств: Na2SO4 10H2O — как слабительное, MgSO4 7H2O — при гипертонии, как слабительное и как желчегонное средство, медный купорос CuSO4 5H2O и ZnSO4 7H2O — как антисептические, вяжущие, рвотные средства, барий сульфат BaSO4 — как контрастное вещество при рентгенологическом исследовании пищевода и

желудка.

Селен. По содержанию в организме (маc. доля 10–5—10–7 %) селен относится к микроэлементам. Некоторые исследователи относят его к жизненно необходимым элементам.

Селен поступает с пищей — 55–110 мг в год. Селен в основном концентрируется в печени и почках. Концентрация селена в крови составляет 0,001—0,004 ммоль/л.

Несомненна связь селена с серой в живых организмах. При больших дозах селен в первую очередь накапливается в ногтях и волосах, основу которых составляют серосодержащие аминокислоты. Очевидно, селен как аналог серы замещает ее в различных соединениях:

R—S—S—R R—Se—Se—R

Токсическое действие селенитов МSеО3 и селенатов MSeO4 на сельскохозяйственных животных давно известно. Связанные с селеном заболевания скота наблюдались в местах, где в почве в повышенных количествах присутствуют эти соли. Тем неожиданнее оказались результаты опытов, в которых было обнаружено, что селен, правда, в значительно меньших количествах должен содержаться в пище крыс, цыплят, телят, ягнят и кроликов.

Установлено, что недостаток селена ведет к уменьшению концентрации фермента глутатионпероксидазы, что, в свою очередь, приводит к окислению лииидов и серосодержащих аминокислот.

Проведенные в последние годы исследования показали, что селен в комплексе с какой-либо кислотой входит в состав активных центров нескольких ферментов: формиатдегидрогеназы, глутатионредуктазы и глутатионперо'ксидазы. В частности, в активном центре глутатионпероксидазы содержится остаток необычной аминокислоты — селеноцистеина:

Этот фермент вместе с белком глутатионом и защищает клетки от разрушающего действия органических пероксидов ROOH и водородпероксида Н2О2. Возможно, что водородселенидная группа —SeH остатка селеноцистеина обладает какими-то преимуществами по сравнению с водородсульфидной группой –SH в механизме действия этого и других селенсодержащих ферментов.

Следует отметить, что компенсация недостатка селена в организме путем добавления в рацион крыс натрия селенита Na2SeO3 способствовала

303

предохранению от некроза тканей. Это еще раз подчеркивает физиологическую роль селена в процессе жизнедеятельности.

Хорошо известна и способность селена предохранять организм от отравления ртутью Hg и кадмием Cd. Оказалось, что селен способствует связыванию этих токсичных металлов с другими активными центрами — с теми, на которые их токсическое действие не влияет. Интересным является и факт взаимосвязи между высоким содержанием селена в рационе и низкой смертностью от рака.

В больших дозах, как уже отмечалось, селен токсичен. Распад соединений селена в организме животных приводит к выделению высокотоксичного диметилселена СН3—Se—СН3, имеющего чесночный запах. Установлен механизм этой реакции. При взаимодействии селенистой кислоты Н2SеО3 с глутатионом образуются соединения, содержащие группу —S—Se—S—

Под действием ферментов соединения, содержащие группу —S— Se—S—, восстанавливаются до диводородселенида:

который затем присоединяет метильные группы, образуя диметилселен.

Замена водородсульфидной группы —SH на водородселенидную группу —SeH изменяет течение биохимических процессов в организме. Селен может выступать как синергистом, так и антагонистом серы.

Таким образом, среди элементов VI A-группы жизненно необходимыми являются макроэлементы кислород и сера. Селен физиологически активен, а биологическое действие теллура и полония не выявлено. В живых организмах кислород, сера и селен входят в состав биомолекул в степени окисления –2; причем вследствие близости физикохимических характеристик их атомов сера, селен и теллур могут замещать друг друга в соединениях. Наблюдаются как случаи синергизма, так и антагонизма этих элементов.

§4. Лабораторная работа «Свойства элементов VIA группы и их соединений»

Опыт 1. Окислительные свойства серы.

Тщательно смешайте на стекле или на глянцевой бумаге два микрошпателя измельченной в порошок серы и один микрошпатель восстановленного железа. Смесь поместите в цилиндрическую пробирку. Закрепите пробирку в штативе, нагрейте горелкой сначала всю пробирку, потом то место, где лежит смесь. Когда начнется реакция, отставьте горелку и отметьте дальнейшее течение экзотермической реакции.

Опыт 2. Восстановительные свойства серы.

В пробирку внесите небольшой кусочек серы и 5-6 капель концентрированной азотной кислоты. Осторожно нагрейте пробирку до

304