• Название:

    Медицинская химия (Миронович Л. М, Мардашко А. А)


  • Размер: 1.28 Мб
  • Формат: DJVU
  • или
  • Сообщить о нарушении / Abuse

    Осталось ждать: 10 сек.

Установите безопасный браузер



Краткий отрывок из начала книги (машинное распознавание)
Л.М. Миронович, А.А. Мардашко
МЕДИЦИНСКАЯ
ХИМИЯ
Рекомендовано
Министерством образования и науки Украины
как учебное пособие
для студентов высших учебных заведений
Киев «Каравелла» 2008
/Jj
УДК 543/544:61 Гриф выдан
ББК 24.4/24.6 Министерством образования и науки Украины
М 64 (письмо № 1.4/18-Г-960 от 19.10.2006 г.)
Рецензенты:
С.И. Коваленко,
д. фарм. н., профессор кафедры фармацевтической химии
Запорожского медицинского университета;
А.Н. Романюк,
д. мед. н., профессор, заведующий кафедры патоморфологии
с курсами судебной медицины, гистологии, эмбриологии и цитологии
Медицинского института при Сумском государственном университете;
В.А. Стороженко,
к. х. н., профессор кафедры неорганической, физической,
коллоидной, органической и биологической химии
Украинской медицинской стоматологической академии.
Миронович Л.М., Мардашко A.A.
М64 Медицинская х и м и я^Учеб-иocofi - K.: Каравелла, 2008. -
160 с.
181^ 966-8019-69-5 || Ш<ЬЬ 111
БИБЛИОТЕКА |
В учебном пособтг тложбЙБГ современные представления по
медицинской химии. Рассмотрена химия биогенных элементов, эко¬
логические аспекты окружающей среды, элементы химической тер¬
модинамики и основы химической кинетики. Изложены свойства
истинных растворов, коллоидов, растворов высокомолекулярных
соединений. Уделено внимание медико-биологическим аспектам
рассмотренных вопросов и современным методам исследования
биологического материала.
Пособие рекомендовано для студентов медицинских специаль¬
ностей высших учебных заведений.
УДК 543/544:61
ББК 24.4/24.6
© Миронович Л.М., Мардашко A.A., 2008
ISBN 966-8019-69-5 © Издательство «Каравелла», 2008
3
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 4
Раздел 1. ХИМИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 5
1.1. Биогенные и р-элементы 5
1.2. Биогенные «/-элементы 15
1.3. Комплексообразование в биологических системах 19
Раздел 2. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ
В БИОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРАХ 29
2.1. Характеристика растворов 29
2.2. Основы титриметрического анализа 35
2.3. Кислотно-основное равновесие в биологических растворах...38
2.4. Буферные системы 45
2.5. Коллигативные свойства растворов 52
Раздел 3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОХОЖДЕНИЯ ПРОЦЕССОВ...59
3.1. Химическая термодинамика 59
3.2. Кинетика биохимических реакций 70
3.3. Химическое равновесие 88
3.4. Произведение растворимости 91
3.5. Электрохимические явления 93
3.6. Окислительно-восстановительные реакции в процессах
жизнедеятельности 103
Раздел 4. ФИЗИКО-ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ... 107
4.1. Поверхностные явления 107
4.2. Ионный обмен 115
4.3. Хроматография 118
4.4. Свойства коллоидных растворов 128
4.5. Коагуляция коллоидных растворов 139
4.6. Свойства растворов биополимеров 152
Список литературы 159
4
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие предназначено для студентов медицинских
университетов и других учебных заведений, в которых химия не яв¬
ляется профилирующей дисциплиной.
Насущная необходимость в издании данного пособия вызвана
отсутствием учебника по медицинской химии, в котором в краткой
форме был бы изложен материал, относящийся к химии биоген¬
ных элементов, физической и коллоидной химии, необходимый для
дальнейшего обучения будущего медика.
Материал в данном учебном пособии представлен в соответствии
с программой обучения по Болонскому процессу в медицинских
университетах. В первом разделе рассмотрено современное состо¬
яние экологии; представлены биогенные элементы, классифициро¬
ванные по различным признакам; приведены сведения о комплекс¬
ных соединениях и их роли в живом организме. Во втором разделе
рассматриваются основы кислотно-основного равновесия в биоло¬
гических растворах, в том числе коллигативные свойства растворов.
Значительное внимание уделено буферным растворам и методам ко¬
личественного анализа биологического материала.
Третий раздел посвящен общим закономерностям протекания
химических процессов - термодинамике, кинетике, каталитических
процессов в живых организмах. Рассмотрены вопросы химического
равновесия в открытых системах, основы электрохимических явле¬
ний.
Четвертый раздел освещает физико-химические основы поверх¬
ностных явлений. Рассмотрены важнейшие дисперсные системы,
в том числе растворы биополимеров. Проведена сравнительная ха¬
рактеристика молекулярно-кинетических, оптических и электроки-
нетических свойств. Приведены современные физико-химические
методы анализа, получение и свойства коллоидных растворов. Рас¬
смотрены сорбционные явления, характерные для биологически-
активных соединений; адсорбция и ионный обмен в процессах жиз¬
недеятельности растений и организмов.
5
Раздел 1. ХИМИЯ БИОГЕННЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ
1.1. Биогенные s- и р-элементы
Общие сведения. В процессе жизнедеятельности организмы рас¬
тительного и животного происхождения непрерывно усваивают
разнообразные элементы, при этом происходит обмен веществ.
Связь между химическим составом земной коры, живого организ¬
ма и Мирового океана установлена академиком В.И. Вернадским.
В.И. Вернадский обнаружил, что миграция элементов, их рассеяние
и концентрация зависит от размеров атомных и ионных радиусов,
атомной массы и способности элементов к образованию химичес¬
ких соединений.
В живом организме находится большинство химических элемен¬
тов. Установлено, что живой организм массою 70 кг содержит 45 кг
кислорода, 12 кг углерода, 7 кг водорода, 2 кг азота, приблизитель¬
но 1 кг кальция, от 70 до 860 г хлора, натрия, калия, серы, фосфо¬
ра соответственно. Некоторые элементы представлены нескольки¬
ми граммами (железо, магний, иод, кобальт, марганец, хром, селен,
молибден) или милиграммами (никель, титан, бром, свинец, олово и
др.). Рассмотренные элементы относят к биогенным элементам.
Биогенные элементы - это химические элементы, принимающие
участие в биологических процессах живых организмов. Общий за¬
кон распределения химических элементов открыл А.П. Виноградов:
количественный состав химических элементов в живом веществе
обратно пропорционален их порядковым номерам в периодической
системе Д.И. Менделеева, то есть количественный химический со¬
став живого вещества является периодической функцией порядко¬
вого номера элемента.
Эта закономерность не применима к элементам главных под¬
групп I, II и VII групп. Количественный состав ковалентно связан¬
ных атомов уменьшается с увеличением заряда ядра атомов в груп¬
пе, а элементы, которые существуют в организме в виде ионов, ко¬
личественно увеличиваются до оптимального ионного радиуса, а
затем их количество уменьшается.
6
В общем случае, одиннадцать биогенных элементов (О, N. Н, Б, Са,
К, Ыа, С1, Р, С) составляют 99,5% массы организма, а остальные
элементы - 0,5%. В живом организме элементы распределены нерав¬
номерно. Медь концентрируется в печени; цинк - в поджелудочной
железе; иод - в щитовидной железе; фтор - в зубной эмали; алюми¬
ний, мышьяк, ванадий - в волосах и ногтях; кадмий, ртуть, марганец
- в почках; барий - в сетчатке глаза; стронций - в предстательной же¬
лезе и т.д. Большинство химических элементов в максимальных кон¬
центрациях сосредоточено в печени, поскольку последняя является
функциональным депо химических элементов в организме. К основ¬
ным депо относят также костную и мышечную ткани.
В организме химические элементы находятся в белково-связаном
виде; ионном виде или в состоянии обратимого равновесия между
собою. На содержание их в организме оказывают влияние следую¬
щие факторы:
- распространение элементов в земной коре;
- способность к образованию прочных связей и цепей;
- лабильность связей и атомов;
- способность к образованию стойких координационных соеди¬
нений с биологическими молекулами;
- образование соединений, хорошо растворимых в воде и спо¬
собных к концентрированию в организме.
Существуют различные классификации биогенных элементов.
По количественному составу их делят на:
-макроэлементы (10'2 % и выше), к ним относят С, Н, О, N1, Р, Б,
Ыа, Са, К, С1;
-микроэлементы (10'3 - 10'12 %), к ним относят М§, Си, Ъп, Мп,
Со, Ре, I, А1, Мо;
-ультрамикроэлементы (менее 10'12 %), к ним относят Яа, Н§.
Существуют и другие классификации. А.П. Виноградов пред¬
ложил использовать классификацию, согласно которой биологи¬
ческая роль элементов определяется электронным строением их
атомов и, исходя из этого, к биогенным элементам относят элемен¬
ты ^-, рс/- блоков.
Биологическое значение биогенных элементов в организме учи¬
тывает классификация В.В. Ковальского, которая определяет их роль
в организме: элементы, постоянно присутствующие в организме и
1. Хитт биогенных меиенга
7
принимающие участие в обмене веществ являющихся незаменимы¬
ми; элементы, имеющиеся в организме, но их биологическая роль
мало изучена; элементы, которые присутствуют в организме, но их
биологическая роль не установлена.
Если определена физиологическая активность биогенных эле¬
ментов, то их называют биотиками (А.И. Венчиков). Исходя из это¬
го они делятся на три группы:
• к элементам I группы относят элементы, которые постоянно име¬
ются в организме, принимают участие в обмене веществ, входят
в состав химических и биохимических соединений и создают
физико-химические условия для прохождения физиологических
процессов (С, Н, О, N. Р, Б, Ыа, Са, К, С1, М§ и др.);
• к элементам II группы относят элементы, которые принимают
участие в процессах обмена и в большинстве случаев являются
биокаталитическими элементами или входят в состав ферментов
(Си, Ъп, Мп, Со, Ре, I и др.);
• к элементам III группы относят элементы, которые угнетают
жизнеспособность микробов (ретикуло-эндотелиальные элемен¬
ты Аб, Н§, БЬ).
Условно элементы можно разделить на токсичные и нетоксич¬
ные. Токсичные элементы - химические элементы, оказывающие
отрицательное воздействие на живые организмы и обнаруживаю¬
щиеся только при достижении некоторой концентрации, которая
определяется природой организма. Токсичность определяют как
меру любого аномального изменения функции организма под дей¬
ствием химического элемента. Токсичность является сравнитель¬
ной характеристикой. Она определяется природой элемента, дозой
и молекулярной формой, в которой находится отдельный элемент.
Максимальную токсичность проявляют химически активные час¬
тички, координационно насыщенные ионы, в том числе ионы ме¬
таллов. Образование комплексных соединений ионами металлов
способствует уменьшению токсичности и выводу их из организма.
Экологические аспекты химии элементов. Организм человека -
открытая система, и ее функционирование зависит от качества
веществ, которые поступают из внешней среды, обеспечивая жизне¬
деятельность человека. Установлено, что человек в сутки потребля¬
ет в среднем 2,5 л воды, 15 кг сухого воздуха, 1,5 кг разнообразной
8
пищи, таким образом существование человека зависит от компонен¬
тов, которые входят в состав воздуха, воды, почвы.
А.П. Виноградов доказал, что поверхность земли неоднородна по
химическому составу. Растения и человечество потребляют неодина¬
ковые по химическому составу вещества. Концентрация биометаллов в
организме при нормальном его функционировании поддерживается на
определенном уровне с помощью гормонов и протеинов (биотическая
доза). Химический состав растений и животных, которые употребляют¬
ся как пищевые продукты, оказывают влияние на организм человека.
В настоящее в