медицинский каталог




Химические элементы в физиологии и экологии человека

Автор А.В.Скальный

изводные, циановодород HCN, цианиды (NaCN, KCN) — очень ядовитые соединения, 50 и 150 мг соответственно, являются смертельными дозами для человека. Цианиды применяются для изготовления гальванических электролитов, выделения золота и серебра цианидо-щелочными способами, для получения синильной кислоты, берлинской лазури, красной кровяной соли и др.

В фармации и медицине широко используются различные соединения углерода — производные угольной кислоты и карбо-новых кислот, полимеры и др. Так, карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции газов и выведения из организма различных токсинов, графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний, радиоактивные изотопы углерода — для научных медицинских исследований и т. д.

Изотоп 14С применяется в радиоиндикации, а также в археологии (для установления возраста археологических находок). В медико-биологических исследованиях используют продукты, меченые 14С.

Физиологическая роль углерода

В организм человека углерод поступает с пищей (около 300 г в сутки). Общее содержание углерода достигает около 21% (15 кг на 70 кг общей массы тела). Углерод составляет 2/3 массы мышц и 1 /3 массы костной ткани. Выводится из организма преимущественно с выдыхаемым воздухом (углекислый газ) и мочой (мочевина).

В биомолекулах углерод образует полимерные цепи и прочно соединяется с водородом, кислородом, азотом и другими элементами. Физиологическая роль углерода определяется тем, что этот элемент входит в состав всех органических соединений и принимает участие практически во всех биохимических процессах в организме. Окисление соединений углерода под действием кислорода приводит к образованию воды и углекислого газа; этот процесс служит для организма источником энергии. Двуокись углерода С02 (углекислый газ) образуется в процессе обмена веществ и является стимулятором дыхательного центра, играет важную роль в регуляции дыхания и кровообращения.

В свободном виде углерод не токсичен, но многие его соединения обладают значительной токсичностью: окись углерода СО (угарный газ), четыреххлористый углерод СС14, сероуглерод CS2, соли цианистой кислоты HCN, бензол СбНв и ряд других. Углекислый газ в концентрации свыше 10% вызывает ацидоз (снижение рН крови), одышку и паралич дыхательного центра.

Длительное вдыхание каменноугольной пыли может привести к антракозу — заболеванию, которое сопровождается отложением угольной пыли в ткани легких и лимфатических узлах, склеротическими изменениями легочной ткани. Токсическое действие углеводородов и других соединений нефти у рабочих, занятых в нефтедобывающей промышленности может проявиться в огрубении кожи, появлении трещин и язв, развитии хронических дерматитов.

Суточное поступление

с продуктами питания: 300 г [7]

Суточное поступление своздухом: 3,7 г [7]

Резорбция (%): 10% [7]

Суточное выведение с воздухом: -300 г [7]

Период полувыведения из организма: 37 суток [7]

Число атомов в теле человека: 6,4х 10 [26]

Число атомов в одной клетке: 6,4х 10 [ 12]

Среднее содержание в человеческом организме:

кг/70 кг: 16 [8]

кровь: 25000 мг/л [12]

кости: 280000 мг/кг [10]

Токсическая доза для человека: может быть токсичен в форме

СО [8] или цианидов (CN~) [2]

Летальная доза для человека:

N.A30T

лат.: nitrogenium, англ.: nitrogen, нем.: Stickstoff Название происходит от греч. nitron genes (образующий селитру); a — отрицательная частица, zoe — жизнь («не поддерживающий дыхания и горения»). Открыт в 1772 г. Д. Резерфордом (Шотландия).

Азот — газ без цвета и запаха. N2 в молекулярной форме занимает 78% объема земной атмосферы. Неорганические соединения азота встречаются в природе в небольших количествах, что связано с хорошей растворимостью многих их них. Видимо, поэтому содержание азота в почве относительно невелико (около 1 г на 1 кг). Тем не менее, азот один из основных биоэлементов. Будучи незаменимым компонентом молекулы белка, азот является строительным материалом для всего живого. Поэтому азот иногда называют «органогеном». Азот постоянно извлекается из почвы растениями, в результате чего почва может истощаться и становится менее плодородной.

При соединении с водородом азот образует аммиак NH3, а при соединении с кислородом — ряд окислов. Получают азот из сжиженного воздуха. Азот широко используется в производстве минеральных (азотных) удобрений, в металлургии и при металлообработке, в химической промышленности, при производстве пластмасс, взрывчатых и отравляющих веществ.

Атомный номер: 7

Атомная масса: 14,0067

Основные степени окисления

в естественных условиях: -3, -2, -1, 0, 2, 3, 4, 5

Место в системе элементов: V группа

Мировые запасы (т): 3,9х 1015 (в атмосфере) [8]

Мировое производство (т/год): 44х 10е [8]

Виды промышленности, химическая промышленность,

где используется элемент: сельское хозяйство, медицина

Среднее содержание в окружающей среде (%, биосфера): 0,12 [1]

Содержание в атмосфере: 78%

Содержание в литосфере: 0,002 г/кг [1 ]

Содержание в почве: 1000 мг/кг [ 1 ]

Содержание в морской воде: 0,5 мг/л [10]

Содержание в пресной воде: 0,23 мг/л [10]

Применение азота и его соединений Азот в газообразном состоянии используется для создания условий для хранения и перевозки огнеопасных продуктов, при формировании полиамидных волокон. Жидкий азот широко применяется в медицине: в косметологии при удалении гемацитом, миндалин, невусов, других доброкачественных новообразований; а также для хранения спермы, тканей и органов. Аммиак NH3 — главный продукт естественного гниения органических веществ, важнейшее сырье для производства различных химических продуктов (азотной кислоты и ее производных, в том числе удобрений, взрывчатых веществ, солей аммония, красителей, карбамида, аминов, амидов, соды, циановодорода, карилоэмтрила и др.). Аммиак используют в качестве хладагента в холодильных машинах, для проявления светокопировальной бумаги и как промышленный растворитель. Соединения аммония NH4+ (водный аммиак, аммиачная вода, нашатырный спирт), используются в медицине в качестве лекарственных средств, а в промышленности для нейтрализации кислот, производстве удобрений, чистки медных изделий. Хлорид аммония NH4C1 используют как компонент для изготовления сухих гальванических элементов, минеральных удобрений, а в медицине — в качестве муколитического средства. Сульфат аммония (NH4)2S04 применяют при производстве минеральных удобрений, выработке дрожжей и для огнезащитной пропитки бумаги. Нитрат аммония (аммонийная селитра) NH4N03 является компонентом удобрений и взрывчатых веществ, гидрокарбонат аммония NH4HC03 _ химический разрыхлитель теста. Оксид азота (I) N20 («веселящий газ») используется в медицине в смеси с кислородом как наркотическое средство. Азотная кислота HN03 — один из основных продуктов используемых в химической промышленности (75% производимой азотной кислоты используется в производстве удобрений, а 15% — взрывчатых веществ). Азид свинца (II) Pb(N3)2 применяется как детонатор взрывчатых веществ, гидразин и его производные входят в состав ракетного топлива. Жидкий аммиак, карбамид, сульфат аммония являются азотными удобрениями (см. выше). Изотоп 13N используется при исследовании сталей методом активационного анализа.

В медицине соединения азота применяют в качестве наркотических (закись азота), мочегонных (хлорид аммония), антиангинальных (нитроглицерин), противоопухолевых (эмбихин), радиозащитных (меркамин) средств. Метиламин, диметиламин, диэтиламин и другие

представители алифатических аминов используются в синтезе лекарственных веществ. Анилин, метил- и диметиланилины также применяются при производстве лекарственных препаратов. Огромное значение в функционировании ЦНС имеют физиологически активные вещества, относящиеся к биогенным моноаминам — адреналин, норадреналин, дофамин. Адреналин, эфедрин, фенамин используют при падении кровяного давления, шоке, остановке сердца, — в качестве средств, возбуждающих нервную систему. Водный раствор аммиака — нашатырный спирт, широко используется как средство для возбуждения дыхательного центра, для оказания первой помощи при угаре, для мытья рук перед операцией и т. д.

Физиологическая роль азота

Азот необходим всем живым организмам для синтеза азотсодержащих строительных блоков — аминокислот, из которых образуются белки и нуклеиновые кислоты. Сине-зеленые водоросли усваивают газообразный азот из атмосферного воздуха. Растения добывают азот из почвы, в виде растворимых нитратов и соединений аммиака.

Схема обмена азота в организме человека представлена на рис. 12.

Содержание азота в организме взрослого человека составляет около 3% от массы тела (2,1 кг на 70 кг массы тела).

Азот поступает в организм с пищевыми продуктами, в состав которых входят белки и другие азотсодержащие вещества. Эти вещества расщепляются в желудочно-кишечном тракте и затем всасываются в виде аминокислот и низкомолекулярных пептидов, из которых организм строит собственные аминокислоты и белки. Вместе с тем, организм человека не способен синтезировать некоторые необходимые для жизни аминокислоты и получает их с пищей «в готовом виде».

Азот (в виде аминогруппы -NH2) входит в состав различных биолигандов, играющих огромную роль в процессах жизнедеятельности (аминокислоты, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты). Одним из конечных продуктов метаболизма этих веществ является аммиак NH3. Из организма азот выводится вместе с мочой, калом, выдыхаемым воздухом, а также с потом, слюной и волосами. В моче азот содержится в основном в виде мочевины.

Физиологическая роль азота в организме ассоциируется, прежде всего, с белками и аминокислотами, их метаболизмом, участием в жизненно-важных процессах и влиянием на эти процессы. Аминокислоты являются исходными соединениями при биосинтезе гормонов, витаминов, медиаторов, пигментов, пури-новых и пиримидиновых оснований и т. д. Белки в пересчете на сухой вес составляют 44% от массы тела.

Изменения в содержании белков и аминокислот, расстройства их метаболизма могут быть вызваны различными причинами. Среди эт

страница 12
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

Скачать книгу "Химические элементы в физиологии и экологии человека" (6.08Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]


Химический каталог Rambler's Top100

Copyright © 2009
(20.08.2019)