Материал: полезная метода

которые не выполняют необходимые биологические функции. При попадании в организм экзогенных токсичных частиц возникают совмещенные равновесия и, как следствие, конкуренция процессов. Преобладающим будет тот процесс, который приводит к образованию наиболее прочного комплексного соединения:

MбLб + Мт = МтLб + Mб

MбLб + Lт = МбLт + Lб

Нарушения металлолигандного гомеостаза вызывают нарушения процесса обмена веществ, ингибируют активность ферментов, разрушают важные метаболиты, такие как АТФ, клеточные мембраны, нарушают градиент концентрации ионов в клетках. Поэтому создаются искусственные системы защиты. Должное место в этом методе занимает хелатотерапия (комплексонотерапия).

Хелатотерапия – это выведение токсичных частиц из организма, основанное на хелатировании их комплексонатами s– элементов. Препараты, применяемые для выведения инкорпорированных в организме токсичных частиц, называют детоксикантами (Lg). Хелатирование токсичных частиц комплексонатами металлов (Lg) преобразуют токсичные ионы металлов (Мт) в нетоксичные (MтLg) связанные формы, подходящие для изоляции проникновения через мембраны,транспорта и выведения из организма. Например, свободный ион свинца относится к тиоловым ядам, а прочный комплексонат свинца с натриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты малотоксичен. Комплексоны и комплексонаты переходных металлов обладают высокой эффективностью биологического действия, малотоксичны. Они сохраняют в организме хелатообразующий эффект как по лиганду (комплексону), так и по иону металла. Это обеспечивает металлолигандный гомеостаз организма. Поэтому применение комплексонатов в медицине, животноводстве, растениеводстве обеспечивает детоксикацию организма. Основные термодинамические принципы хелатотерапии можно сформулировать в двух положениях.

Детоксикант (Lg): должен эффективно связывать ионы токсиканты (Мт, Lт), вновь образующиеся соединения (МтLg),должны быть прочнее, чем те, которые существовали в организме. Ку(МтLg) > Ку(МбLт), Ку(МбLтLg) > Ку(МбLт), где Ку – константа устойчивости;

Детоксикант не должен разрушать жизненно необходимые комплексные соединения (МбLб); соединения, которые могут образовываться при взаимодействии детоксиканта и ионов биометаллов (MбLg), должны быть менее прочными, чем существующие в организме.

Ку(МбLg) < Ку(МбLб); Ку(МбLтLg) < Ку(МбLб)

381

Элементы Zn, Fe, Co, Mo, Cu — жизненно необходимы, входят в состав металлоферментов. Они катализируют 'реакции, которые можно разделить на три группы:

Кислотно-основные взаимодействия. Участвует ион цинка, входящий в состав фермента карбоангидразы, катализирующего обратимую гидратацию СО2 в биосистемах.

Окислительно-восстановительные взаимодействия. Участвуют ионы Fe, Co, Сr, Мо. Железо входит в состав цитохрома, в ходе процесса происходит перенос электрона:

Fe 3 Fe 2 1e

3. Перенос кислорода. Участвуют Fe, Cu. Железо входит в состав гемоглобина, медь — в состав гемоцианина. Предполагается, что эти элементы связываются с кислородом, но не окисляются им.

Соединения d-элементов избирательно поглощают свет с разными длинами волн. Это приводит к появлению окраски. Квантовая теория объясняет избирательность поглощения расщеплением d-подуровней ионов металлов под действием поля лигандов.

Хорошо известны следующие цветные реакции на d-элементы: Мn2+ + S2– = MnS (осадок молочного цвета)

Hg2+ + 2Г– = HgГ (желтый или красный осадок)

К2Сr2О7 (т.) + H2SO4 (конц.) = K2SO4 + Н2О + 2СrО3 (кристаллы оранжевого цвета)

Приведенные выше реакции используются в аналитической химии для качественного определения соответствующих ионов. Уравнение реакции с дихроматом показывает, что происходит при приготовлении «хромовой смеси» для мытья химической посуды. Эта смесь необходима для удаления как неорганических, так и органических отложений с поверхности химических склянок. Например, 'жировых загрязнений, которые всегда остаются на стекле после прикосновения пальцев.

Необходимо обратить внимание на то, что d-элементы в организме обеспечивают запуск большинства биохимических процессов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность.

Таблица. Ферменты, в которых ионы различных металлов выполняют сходные функции

382

§3. VI Б-группа

VI Б-группу составляют элементы (переходные металлы) — хром, молибден и вольфрам. Эти редкие металлы находятся в природе в небольшом количестве. Однако благодаря целому ряду полезных химических и физических свойств, широко применяются не только в машиностроении и химической технологии, но и в медицинской практике (сплав Сr—Со—Мо используется в хирургии и стоматологии, молибден и его сплавы применяются как детали рентгеновских трубок, из вольфрама изготовляют аноды рентгеновских трубок, сплавы вольфрама — основа экранов для защиты от γ-лучей).

Хром Сr, молибден Мо, вольфрам W — микроэлементы живых организмов.

Хром обнаруживается в растительных и животных организмах. В организме взрослого человека содержится примерно 6 г Сr (0,1%).

Металлический хром нетоксичен, а соединения Сr(III) и Cr(VI) опасны для здоровья. Они вызывают раздражение кожи, что приводит к дерматитам. Производные хрома (VI) обладают канцерогенными свойствами, а 0,25—0,3 г дихромата калия вызывают летальный исход. Соединения xpoмa (VI) применяются как фунгициды (протравливающие вещества). Соединения хрома (III) благоприятно влияют на рост растений.

СrО3 обладает прижигающим действием. Это свойство используется в медицине. Тем не менее, необходимо помнить, что соли хрома (III) и хрома(VI) токсичны для человека.

Молибден — относится к металлам жизни, является одним из важнейших биоэлементов.

В биохимических процессах молибден участвует в степенях

окисления V и VI. В этом состоянии он создает устойчивые оксоформы [МоО(C2O4)(Н2О)2О2]2– или [МоО3(ОН)2] и, видимо, поэтому входит в

состав ферментов, обеспечивающих перенос оксогрупп.

383