Размещено на http://www.allbest.ru/

Биогенные s-, р-, d-элементы. Биологическая роль и значение их в медицине

План лекции

биоэлемент антибиотик клетка тетрациклин

1. Биогенные элементы. Классификация биоэлементов по Вернадскому

2. Свойства и биологическая роль некоторых s-элементов

3. Свойства и биологическая роль некоторых р-элементов

4. Свойства и биологическая роль некоторых d-элементов

5. Биологическая роль воды в организме

Cписок литературы

1. Биогенные элементы. Классификация биоэлементов по Вернадскому

Химические элементы в окружающей среде и в организме человека

Часть земной оболочки, занятой растительными и животными организмами и переработанная ими и космическими излучениями и приспособленная к жизни, называют биосферой (по Вернадскому).

Л.П. Виноградов считал, что концентрация элементов в живом веществе прямо пропорциональна его содержанию в среде обитания с учетом растворимости их соединений. По мнению А.П. Виноградова химический состав организма определяется составом окружающей среды. Биосфера содержит 100 млрд. тонн живого вещества. Около 50% массы земной коры приходится на кислород, более 25% на кремний. Восемнадцать элементов (О, Si, Al, Fe, Ca, Na, К, Mg, H, Ti, С, Р, N, S, Cl, F, Мn, Ва) составляют 99,8% массы земной коры. Живые организмы принимают активное участие в перераспределении химических элементов в земной коре. Минералы, природные химические вещества, образуются в биосфере в различных количествах, благодаря деятельности живых веществ (образование железных руд, горных пород, в основе которых соединения кальция). Кроме этого, оказывают влияние техногенные загрязнения окружающей среды. Изменения, происходящие в верхних слоях земной коры, влияют на химический состав живых организмов. В организме можно обнаружить почти все элементы, которые есть в земной коре и морской воде. Пути поступления элементов в организм разнообразны. Согласно биогеохимической теории Вернадского существует «биогенная миграция атомов» по цепочке воздух> почва > вода > пища > человек, в результате которой практически все элементы, окружающие человека во внешней среде, в большей или меньшей степени проникают внутрь организма.

Содержание некоторых элементов в организме по сравнению с окружающей средой повышенное - это называют биологическим концентрированием элемента. Например, углерода в земной коре 0,35%, а по содержанию в живых организмах занимает второе место (21%). Однако эта закономерность наблюдается не всегда. Так, кремния в земной коре 27,6%, а в живых организмах его мало, алюминия - 7,45%, а в живых организмах -1·10-5%.

В составе живого вещества найдено более 70 элементов.

Элементы необходимые организму для построения и жизнедеятельности клеток и органов, называют биогенными элементами.

Существует несколько классификаций биогенных элементов:

А) По их функциональной роли:

1) органогены, в организме их 97,4% (С, Н, О, N, Р, S),

2) элементы электролитного фона (Na, К, Ca, Mg, Сl). Данные ионы металлов составляют 99% общего содержания металлов в организме;

3) Микроэлементы - это биологически активные атомы центров ферментов, гормонов (переходные металлы).

Б) По концентрации элементов в организме биогенные элементы делят:

1) макроэлементы;

2) микроэлементы;

3) ультрамикроэлементы.

Биогенные элементы, содержание которых превышает 0,01% от массы тела, относят к макроэлементам. К ним отнесены 12 элементов: органогены, ионы электролитного фона и железо. Они составляют 99,99% живого субстрата. Еще более поразительно, что 99% живых тканей содержат только шесть элементов: С, Н, О, N, Р, Ca.

Элементы К, Na, Mg, Fe, Сl, S относят к олигобиогенным элементам. Содержание их колеблется от 0,1 до 1%.

Биогенные элементы, суммарное содержание которых составляет величину порядка 0,01%, относят к микроэлементам. Содержание каждого из них 0,001% (10-3-10-5%). Большинство микроэлементов содержится в основном в тканях печени. Это депо микроэлементов. Некоторые микроэлементы проявляют сродство к определенным тканям (йод - к щитовидной железе, фтор - к эмали зубов, цинк - к поджелудочной железе, молибден - к почкам и т.д.).

Элементы, содержание которых меньше чем 10-5%, относят к ультрамикроэлементам. Данные о количестве и биологической роли многих элементов невыяснены до конца.

Некоторые из них постоянно содержатся в организме животных и человека: Ga, Ti, F, Al, As, Cr, Ni, Se, Ge, Sn и другие. Биологическая роль их мало выяснена. Их относят к условно биогенным элементам. Другие примесные элемен ты (Те, Sc, In, W, Re и другие) обнаружены в организме человека и животных, и данные об их количестве и биологической роли не выяснены. Примесные элементы также делят на аккумулирующиеся (Hg, Pb, Cd) и не аккумулирующиеся (Al, Ag, Go, Ti, F). Известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак: «В каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы периодической системы». Если согласиться, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то тем более это должно быть справедливо для живого организма.

Все живые организмы имеют тесный контакт с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствует питание и потребляемая вода. Организм состоит из воды на 60%, 34% приходится на органические вещества и 6% на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются С, Н, О. В их состав входят также N, P, S. В составе неорганических веществ обязательно присутствуют 22 химических элемента. Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нём содержится (в граммах): Са - 1700, К - 250, Na -70, Mg - 42, Fe - 5, Zn - 3. На долю металлов приходится 2,1 кг.

Содержание в организме элементов IIIA-VIA групп, ковалентносвязанных с органической частью молекул, уменьшается с ростом заряда ядра атомов данной группы периодической системы Д.И. Менделеева. Например, w(О) > w(S) > w(Se) > w(Fe). Количество элементов, находящихся в организме в виде ионов (s-элементы IA, IIА групп, р-элементы VIIA группы), с ростом заряда ядра атома в группе увеличивается до элемента с оптимальным ионным радиусом, а затем уменьшается. Например, во IIА группе при переходе от Be к Са содержание в организме увеличивается, а затем от Ва к Ra снижается. Элементы, аналоги, имеющие близкое строение атомов, имеют много общего в биологическом действии. В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (таблица № 1).

Таблица 1. Суточное поступление химических элементов в организм человека

Химический элемент	Суточное потребление, в мг
	Взрослые	Дети
Калий	2000-5500	530
Натрий	1100-3300	260
Кальций	800-1200	420
Магний	300-400	60
Цинк	15	5
Железо	10-15	7
Марганец	2-5	1,3
Медь	1,5-3,0	1,0
Титан	0,85	0,06
Молибден	0,075-0,250	-
Хром	0,05-0,20	0,04
Кобальт	Около 0,2 витамин B12	0,001
Хлор	3200	470
РО43-	800-1200	210
SO42-	10	-
Йод	0,15	0,07
Селен	0,05-0, 07	-
Фтор	1,5-4,0	0, 6

Столько же химических элементов должно выводиться, поскольку их содержание в организме находится в относительном постоянстве.

Обычные микроэлементы, когда их концентрация в организме превышает биотическую концентрацию, проявляют токсическое действие на организм. Токсичные элементы при очень малых концентрациях не оказывают вредного воздействия на растения и животных. Например, мышьяк при микроконцентрациях оказывает биостимулирующее действие. Следовательно, нет токсичных элементов, а есть токсичные дозы. Таким образом, малые дозы элемента - лекарство, большие дозы - яд. «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным» - Парацельс. Уместно вспомнить слова таджикского поэта Рудаки: «Что нынче снадобьем слывет, то завтра станет ядом».

Итак, биогенность 30 элементов установлена. Относительно постоянно содержание в организме человека 70 элементов (в пределах порядка). Отмечаются сильные колебания уровня (несколько порядков) примесных элементов и относительно низкий уровень примесных элементов у сельских жителей. Постоянство содержания необходимых элементов вероятнее всего определяется эффективными механизмами гомеостаза.

2. Свойства и биологическая роль некоторых s-элементов

Биогенные элементы подразделяют на три блока: s-, р-, d- блока. Химические элементы, в атомах которых заполняются электронами, s-подуровень внешнего уровня, называют s-элементами. Строение их валентного уровня ns1-2. Небольшой заряд ядра, большой размер атома способствуют тому, что атомы s-элементов - типичные активные металлы; показателем этого является невысокий потенциал их ионизации.

Катионы IIА группы имеют меньший радиус и больший заряд и обладают, следовательно, более высоким поляризующим действием, образуют более ковалентные и менее растворимые соединения. Атомы стремятся принять конфигурацию предшествующего инертного газа. При этом элементы IA и IIA групп образуют соответственно ионы М+ и М2+. Химия таких элементов является в основном ионной химией, за исключением лития и бериллия, которые обладают более сильным поляризующим действием.

В водном растворе ионы способны в небольшой степени к реакциям комплексообразования, образованию донорно-акцепторных связей с монодентатными лигандами (с водой - аквакомплексы) и даже с полидентатными лигандами (эндогенными и экзогенными комплексонами). Большинство образующихся комплексов обладают невысокой устойчивостью. Более прочные комплексы образуют с циклическими полиэфирами - краунэфирами,. которые представляют собой плоский многоугольник. Ионы s-элементов имеют связи сразу с несколькими атомами кислорода соединения типа циклической молекулы, которые называют макрогетероциклическими соединениями. Это мембраноактивные комплексоны (ионофоры) - соединения переносящие ионы s-элементов через липидные барьеры мембран. Молекулы ионофоров имеют внутримолекулярную полость, в которую может войти ион определенного размера, геометрии по принципу ключа и замка. Полость окаймлена активными центрами (эндорецепторами). В зависимости от природы металла может происходить нековалентное взаимодействие (электростатическое, образование водородных связей, проявление Ван-дер-Ваальсовых сил) со щелочными металлами (валиномицин с К+) и ковалентное - со щелочноземельными металлами. Образуются при этом супрамолекулы - сложные ассоциаты, состоящие из двух или более химических частиц, удерживаемых вместе межмолекулярными силами. Двухзарядные ионы элементов IIA группы являются более сильными комплексообразователями. Для них наиболее характерно образование координационных связей с донорными атомами кислорода, а для магния - также азота (порфириновая система). Из макроциклических соединений высокоселективен, по отношению к стронцию, криптанд.

Криптанд - это макроциклический лиганд, который связывает катионы еще более специфично, чем циклические эфиры. В название криптанда входит обозначение числа атомов кислорода в каждой из трех цепей, связывающих головные мостиковые атомы азота. Размер полости криптанда задается по трем направлениям, а не в плоскости, как это было в случае краун-эфира. Это обусловливает тот факт, что комплекс К+ с 2, 2, 3 - криптандом в 104 раза более устойчив, чем комплекс калия с ионофором валиномицином.

Механизм действия антибиотика тетрациклина - эндогенного комплексона, заключается в разрушении рибосом микроорганизмов за счет связывания ионов магния тетрациклином. Это определяет лечебный эффект данного антибиотика.

Биологические функции s-элементов очень разнообразны: активация ферментов, участие в процессах свертывания крови, в различных реакциях организма, связанных с изменением проницаемости мембран по отношению к ионам калия, натрия и кальция, участие в образовании мембранного потенциала, в запуске внутриклеточных процессов, таких как обмен веществ, рост, развитие, сокращение, деление и секреция. Обеспечивают перенос в клетке информации. Чувствительность клеток к данным ионам обеспечивается разностью их содержания вне и внутри клетки, градиентом концентрации (ионной асимметрией). Старение - понижение градиента концентрации, смерть - выравнивание концентрации вне и внутри клетки. Градиент концентрации обеспечивается связыванием свободных ионов клетки специфическими белками.

Калий (K)

Калий - один из биогенных элементов, постоянная составная часть растений и животных. Суточная потребность в калие. у взрослого человека (2-3 г) покрывается за счёт мяса и растительных продуктов; у грудных детей потребность в калие. (30 мг/кг) полностью покрывается грудным молоком, в котором 60-70 мг% К. Многие морские организмы извлекают калий. из воды. Растения получают калий из почвы. У животных содержание калия составляет в среднем 2,4 г/кг. В отличие от натрия, калий сосредоточен главным образом в клетках, во внеклеточной среде его много меньше. В клетке калий распределён неравномерно.

Ионы калия участвуют в генерации и проведении биоэлектрических потенциалов в нервах и мышцах, в регуляции сокращений сердца и др. мышц, поддерживают осмотического давление и гидратацию коллоидов в клетках, активируют некоторые ферменты. Метаболизм калия тесно связан с углеводным обменом; ионы калия влияют на синтез белков. К+ в большинстве случаев нельзя заменить на Na+. Клетки избирательно концентрируют К+. Угнетение гликолиза, дыхания, фотосинтеза, нарушение проницаемости наружной клеточной мембраны приводят к выходу К+ из клеток, часто в обмен на Na+.

Выделяется калий из организма главным образом с мочой. Содержание калия в крови и тканях позвоночных регулируется гормонами надпочечников - кортикостероидами.

В растениях калий распределяется неравномерно: в вегетативных органах растения его больше, чем в корнях и семенах. Много калия в бобовых, свёкле, картофеле, листьях табака и кормовых злаковых травах (20-30 г/кг сухого вещества). При недостатке калия в почвах замедляется рост растений, повышается заболеваемость. Норма калийных удобрений зависит от типа с.-х. культуры и почвы.

В биосфере микроэлементы Rb и Cs сопутствуют калий. Ионы Li+ и Na+ - антагонисты К+, поэтому важны не только абсолютные концентрации К+ и Na+, но и оптимальные соотношения K+/Na+ в клетках и среде. Естественная радиоактивность организмов (гамма-излучение) почти на 90% обусловлена присутствием в тканях естественного радиоизотопа 40K.

В медицине с лечебными целями применяют ацетат CH3COOK как мочегонное (чаще против отёков, вызванных сердечной недостаточностью) и хлорид KCl в случае недостаточности калия в организме (развивается при лечении некоторыми гормональными препаратами, наперстянкой, при большой потере жидкости с рвотой и поносом, при применении некоторых мочегонных средств и др.).

Перхлорат KClO4 тормозит продукцию тироксина (гормона щитовидной железы) и применяется при тиреотоксикозе. Перманганат калия KMnO4 (марганцовокислый калий) используют как антисептическое средство.

Натрий (Na)

Натрий - один из основных элементов, участвующих в минеральном обмене животных и человека. Содержится главным образом во внеклеточных жидкостях (в эритроцитах человека около 10 ммоль/кг, в сыворотке крови 143 ммоль/кг); участвует в поддержании осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия, в проведении нервных импульсов. Суточная потребность человека в хлористом натрии колеблется от 2 до 10г и зависит от количества этой соли, теряемой с потом. Концентрация ионов натрия. в организме регулируется в основном гормоном коры надпочечников - альдостероном. Несмотря на относительно высокое содержание натрия. в тканях растений (около 0,01% на сырую массу), его роль в жизни растений изучена недостаточно. У галофитов (виды, произрастающие на сильно засоленных почвах) натрий создаёт высокое осмотическое давление в клеточном соке и тем самым способствует извлечению воды из почвы.

В медицине из препаратов натрия. наиболее часто применяют натрия сульфат, хлорид NaCI (при кровопотерях, потерях жидкости, рвоте и т.п.), борат Na2B4O7Ч10H2O (как антисептическое средство), гидрокарбонат NaHCO3 (как отхаркивающее средство, а также для промываний и полосканий при ринитах, ларингитах и др.), тиосульфат Na2S2O3Ч5H2O (противовоспалительное, десенсибилизирующее и противотоксическое средство) и цитрат Na3C6H5O7Ч51/2H2O (препарат из группы антикоагулянтов).

Искусственно полученные радиоактивные изотопы 22Na (период полураспада T1/2 = 2,64 г.) и 24Na (T1/2 = 15 ч) применяют для определения скорости кровотока в отдельных участках кровеносной системы при сердечно-сосудистых и лёгочных заболеваниях, облитерирующем эндартериите и др. Радиоактивные растворы солей натрия (например, 24NaCI) используют также для определения сосудистой проницаемости, изучения общего содержания обменного натрия. в организме, водно-солевого обмена, всасывания из кишечника, процессов нервной деятельности и в некоторых др. экспериментальных исследованиях.

Дефицит натрия (синдром солевого истощения). Преимущественное обеднение организма натрием можно отличить от преобладания дефицита воды на основании следующих признаков: тахикардия, пониженное артериальное давление и наклонность к ортостатическим коллапсам. Эти явления возникают вследствие обусловленного недостатком натрия уменьшения количества внеклеточной жидкости.

Основной симптом дегидратации -- жажда -- выражен значительно меньше. Напротив, гораздо сильнее выступают на передний план общие явления как выражение клеточной гипергидратации: общая слабость, апатия, расстройства сознания, головная боль, рвота, мышечные судороги. Слюнообразование не прекращается. Кожа холодна на ощупь и при образовании кожных складок последние исчезают лишь постепенно.

Моча скорее низкого удельного веса, тогда как при дегидратации он обычно высокий. Из этого правила имеются, однако, некоторые существенные исключения: при несахарном диабете удельный вес мочи обязательно низкий, несмотря на наличие гидропенического синдрома.

В крови резко повышен показатель гематокрита, так что уменьшение количества внеклеточной жидкости происходит без одновременного сморщивания эритроцитов. Количество остаточного азота, как правило, резко нарастает (уремия вследствие дефицита соли) в отличие от лишь умеренного повышения его при дефиците воды; содержание натрия и хлора уменьшено -- также в отличие от дефицита воды, при котором содержание этих электролитов нормально или повышено.

Причины дефицита натрия.

Врачу редко приходится встречаться с этим как с ведущим симптомом, но, учитывая все более частые определения натрия в плазме и прежде всего важность терапевтических последствий гипонатриемии, следует обсудить дифференциальный диагноз этого синдрома.

Прежде всего надо подчеркнуть, что гипонатриемия мало что говорит об общем содержании натрия в организме, а следовательно, и внутриклеточного натрия. Несмотря на гипонатриемию, содержание внутриклеточного натрия может быть даже повышено. Гипонатриемия вследствие дефицита соли, разведения или снижения внутриклеточного давления возможна при следующих состояниях.

При ненормальной потере натрия почками вследствие первичного поражения почек. Можно сказать, что при всех хронических заболеваниях почек (в результате присоединяющегося нарушения функции канальцев) механизм обмена ионов натрия на ионы водорода часто нарушен, но это обычно ведет только к легкой гипонатриемии. Более выраженный дефицит натрия может наступить при так называемом обессоливающем нефрите (salt losing nephritis), который с патологоанатомической точки зрения не представляет единой картины и является поэтому только чисто функциональным понятием. Умеренно выраженная гипонатриемия часто обнаруживается при почечном канальцевом ацидозе.

Наиболее выраженная гипонатриемия наблюдается при чрезмерном применении диуретических средств, главным образом ртутных. В меньшей степени опасность гипонатриемии возникает при назначении новейших препаратов, способствующих выделению натрия (хлортиазид, гидрохлортиа-зид, гигротон), так как избыточное выделение натрия при этом через несколько дней нормализуется, несмотря на дальнейшее применение этих препаратов.

При ненормальном выделении натрия вследствие эндокринных нарушений. Классическим примером подобного рода нарушений служит аддисонова болезнь. Гормоны коры надпочечника принимают участие в реабсорбции натрия почечными канальцами. При недостаточности этих гормонов (минералокортикоидов) увеличивается выделение натрия с мочой вследствие уменьшения его обратного всасывания в канальцах и его содержание во внеклеточной жидкости снижается. Одновременно повышается содержание калия. Действие отдельных гормонов коры надпочечника при этом выражено различно: в приводимой ниже схеме минералокортикоидный эффект уменьшается слева направо, а глюкокортикоидный (resp. антиревматический), напротив, повышается слева направо.

Из этой схемы видно, при назначении каких производных кортизона следует считаться с клинически выраженным минералокортикоидным действием. При недостаточности коры надпочечников может возникать также синдром отравления водой, обусловленный замедленным выделением воды вследствие недостатка гидрокортизона. Во всяком случае, гипергидратация касается только клеток. Помимо замедления выделения воды, гипергидратации способствует задержка калия (вследствие дефицита альдостерона) с последующим повышением осмотического давления внутри клеток и потеря натрия с понижением осмотического давления внеклеточной жидкости.

Повышенное выделение натрия почками при поражениях мозга (церебральный синдром потери соли), когда с мочой выделяются большие количества натрия и хлора (Welt и сотрудники). Этот синдром, патогенез которого остается неясным, но который позволяет понять определенные, ранее не поддававшиеся истолкованию клинические данные, наблюдается при самых различных заболеваниях мозга (склероз сосудов мозга, энцефалит, полиомиелит, опухоль).

Из диуретических средств, которые вызывают выделение натрия, приводящее к гипонатриемии, наибольшее значение принадлежит ртутным препаратам. Ингибиторы карбоангидразы, хлортиазид и гидрохлортиазид значительно реже ведут к заметной гипонатриемии.

Потеря соли (как правило, одновременно с потерей жидкости) через желудочно-кишечный тракт вследствие рвоты (главным образом при стенозе привратника) и продолжительных поносах. Этот синдром следует иметь в виду прежде всего хирургам при дренировании желудка и кишечника или при потерях панкреатического сока. Опасность развития синдрома особенно велика у больных, которые при потере соли много пьют или получают вливания растворов, не содержащих электролитов.

Кальций (Ca)

Кальций - превалирующий катион организма, минеральный компонент скелета, макроэлемент с множеством физиологических функций.

99% кальция организма содержится в костях скелета и зубах в виде гидроксиапатитов - соединений кальция с фосфатами. Лишь около 1% кальция находится в крови и других биологических жидкостях организма. Концентрация цитоплазматического кальция составляет менее 1/1000 от содержания его во внеклеточной жидкости.

Кальций в организме выполняет множество функций: участвует в процессах мышечного сокращения, механизмах секреции гормонов, клеточной рецепции, регуляции активности многих ферментов, процессе свертывания крови. Уровень кальция в сыворотке крови - один из наиболее стабильных показателей, который поддерживается за счет регуляции метаболизма кальция в костной ткани, всасывания его в кишечнике и реабсорбции в почках. Основными регуляторами гомеостаза кальция являются паратиреоидный гормон (повышает уровень кальция крови, действуя на костную ткань, почки и желудочно-кишечный тракт), кальцитонин (вызывает снижение кальция крови, действует противоположно паратгормону) и витамин D3, активная форма которого образуется в почках (увеличивает всасывание кальция). Кроме этого, на метаболизм кальция оказывают влияние глюкокортикоиды, тиреоидные, половые гормоны, изменение содержания в крови комплексирующих кальций ионов, особенно фосфатов, уровень магния и некоторые другие факторы.

В крови кальций содержится в трех формах, находящихся в динамическом равно весии: ионы кальция (свободный кальций) - около 60%; кальций, связанный с белка ми (преимущественно с альбумином) - около 40%; комплексированный с низкомолекулярными анионами кальций (бикарбонатами, фосфатами, лактатом, цитратом) - около 10%. Определение общего кальция - это исследование суммарного содержания всех этих форм кальция. Физиологически активным является ионизированный кальций. При значительном снижении концентрации альбумина наблюдается снижение содержания общего кальция сыворотки крови при отсутствии клинических признаков гипокальциемии, поскольку уровень ионизированного кальция при этом может находиться в пределах нормы. Это следует иметь в виду при трактовке результатов лабо раторных анализов. Гипоальбуминемия является наиболее частой причиной гипокальциемии при хронических заболеваниях печени, нефротическом синдроме, застойной сердечной недостаточности и нарушениях питания. Уровень общего кальция снижается у беременных женщин параллельно снижению содержания альбумина.

В медицине применение препаратов Ca устраняет нарушения, связанные с недостатком ионов Ca2+ в организме (при тетании, спазмофилии, рахите). Препараты Ca снижают повышенную чувствительность к аллергенам и используются для лечения аллергических заболеваний (сывороточная болезнь, крапивница, ангионевротический отёк, сенная лихорадкаи др.). Препараты Ca уменьшают повышенную проницаемость сосудов и оказывают противовоспалительное действие. Их применяют при геморрагическом васкулите, лучевой болезни, воспалительных и экссудативных процессах (пневмония, плеврит, эндометрит и др.) и некоторых кожных заболеваниях. Назначают как кровоостанавливающие средства, для улучшения деятельности сердечной мышцы и усиления действия препаратов наперстянки; как слабые мочегонные и как противоядия при отравлении солями магния.

Вместе с др. средствами препараты Ca применяют для стимулирования родовой деятельности. Хлористый кальций вводят через рот и внутривенно. Оссокальцинол (15%-ная стерильная суспензия особым образом приготовленного костного порошка в персиковом масле) предложен для тканевой терапии. К препаратам Ca относится также гипс (CaSO4), применяемый в хирургии для гипсовых повязок, и мел (СаСО3), назначаемый внутрь при повышенной кислотности желудочного сока и для приготовления зубного порошка.

Магний (Mg)

Животные и человек получают магний с пищей. Суточная потребность человека в магние - 0,3-0,5 г; в детском возрасте, а также при беременности и лактации эта потребность выше. Нормальное содержание магния в крови - примерно 4,3 мг%; при повышенном содержании наблюдаются сонливость, потеря чувствительности, иногда паралич скелетных мышц. В организме магний накапливается в печени, затем значительная его часть переходит в кости и мышцы. В мышцах магний участвует в активировании процессов анаэробного обмена углеводов. Антагонистом магния в организме является кальций. Нарушение магниево-кальциевого равновесия наблюдается при рахите, когда магний из крови переходит в кости, вытесняя из них кальций. Недостаток в пище солей магния нарушает нормальную возбудимость нервной системы, сокращение мышц.

Из препаратов Магния в медицинской практике применяют: сульфат Магния (как успокаивающее, противосудорожное, спазмолитическое, слабительное и желчегонное средство), магнезию жжёную (магния окись)и карбонат Магния (как щёлочи, лёгкое слабительное).

Важность магния

В силу своих биологических эффектов, магний для организма может быть даже важнее кальция! По присутствию в организме (21-28г.) магний, наряду с кальцием, натрием и калием, входит в первую четверку минералов в организме, а по содержанию внутри клетки занимает второе место после калия. Без магния не может быть усвоен кальций. Магний уравновешивает поступление кальция, и препятствует его выведению.

Магний особенно необходим для костной ткани, около 60% его содержится в костях и зубах, причем из этого количества примерно треть может быть оперативно мобилизована для нужд организма. 20% магния находится в мышцах, 19% - в других энергоемких органах организма (мозг, сердце, печень, почки и др.) и 1% - во внеклеточной жидкости. В крови 60-75% магния находится в ионизированной форме

Усталость и слабость

Магний играет ключевую роль в производстве энергии внутри каждой клетки и влияет на общий энергетический потенциал нашего организма. Когда наблюдается дефицит магния, производство энергии замедляется, вследствие чего человек испытывает усталость и слабость. Магний жизненно важен для поддержания необходимого уровня энергии.

Магний также играет важную роль в регуляции уровня калия в организме, а также регулирует работу надпочечников, что тоже важно для поддержания должного энергетического уровня. Поэтому магниевый напиток часто помогает в восстановлении высокого уровня энергии.

Влияние на сердце

По словам д-ра Милдреда С. Силига (США), большинство наблюдаемых сегодня сердечных заболеваний вызвано дефицитом магния. Обширное и убедительное количество исследований, в значительной степени проигнорированных медицинским сообществом, убедило нас и многих из наших коллег в этом факте. Пища современного человека, живущего в индустриальном мире, бедна магнием, и это ведет к эпидемии сердечных заболеваний по всему миру. Далее д-р Силиг продолжает: "несомненным фактом является то, что дефицит магния лежит в основе сегодняшней эпидемии сердечных заболеваний, что обходится нашему обществу очень дорого. Исследования выявили связь между низким уровнем магния и многими главными факторами риска сердечных заболеваний. Другие исследования показывают, что обычная пища современного человека, состоящая в основном из фабрично-обработанных продуктов, содержит значительно меньше магния, чем принято считать. В то время как общепризнанным является то, что несколько питательных веществ крайне важны для сердца и кровеносных сосудов, обширные исследования по дефициту магния и его воздействию на сердце прошли незамеченными - настолько незамеченными, что большая часть сердечных заболеваний на сегодняшний день на самом деле является прямым результатом недостаточного потребления магния".

Нервная возбудимость и бессонница

Бессонница, мышечные спазмы и судороги, ощущение напряженности в теле и неприятное чувство при пробуждении - это признаки магниевого дефицита, и они проходят после приема дополнительного магния. Магний жизненно важен для правильной работы нервной системы.

Бессонница, мышечные спазмы и судороги, ощущение напряженности в теле и неприятное чувство при пробуждении являются следствием недостатка минералов в организме - в особенности магния. Человеку требуется гораздо больше магния, чем принято считать, и поэтому организм испытывает магниевое голодание. Без достаточного количества магния нервные клетки не могут получать и передавать нервные импульсы и становятся легко возбудимыми. По этой причине у человека появляется повышенная чувствительность к внешним раздражителям, он становится нервозным, и в целом он более подвержен стрессу. Такой человек может вздрагивать при малейшем звуке, свет для него может казаться слишком ярким. Чувство раздражительности, нервозности и трудность с тем, чтобы расслабиться - все это признаки дефицита магния в организме.

Головные боли и высокое давление

Головные боли могут быть следствием недостатка магния. Регулярный прием магния часто приводит к тому, что головные боли проходят.

Исследования показывают, что водорастворимый магний в питьевой форме имеет очень благотворное воздействие на нормализацию кровяного давления. Магний расслабляет и расширяет кровеносные сосуды, что необходимо для нормального кровяного давления.

Диабет

Инсулин - это гормон поджелудочной железы, который участвует в процессах расщепления глюкозы (сахара). Было обнаружено, что магний улучшает работу инсулина по усвоению сахара, принимаемого с пищей, а также магний улучшает работу инсулина по регуляции уровня сахара в крови. Согласно данным "Американской ассоциации по диабету", продолжающийся быстрый рост заболеваемости сахарным диабетом II типа требует эффективного и недорогого решения, которое могло бы предотвратить или задержать развитие этого серьезного заболевания, и чтобы такое решение могло быть легко доступным широкому населению. Два недавних исследования, опубликованных в журнале "Лечение диабета" (Diabetes Care), предлагают в качестве такого решения употребление магния, утверждая, что повышенный прием магния может понизить риск заболевания диабетом II типа.

Нарушение работы мышц

Мышечные спазмы, судороги, конвульсивные подергивания, нервный тик, икота - все эти проявления вызваны дефицитом магния. Принимая водорастворимый магний, можно избавиться от этих проблем. С помощью кальция с этими проблемами не справиться - на самом деле, именно избыток кальция в организме повинен в этих симптомах.

Магний и кальций вместе осуществляют контроль над деятельностью мышц, и дисбаланс любого из них приведет к судорогам и спазмам. Магний расслабляет мышцы. При недостатке магния мышцы остаются в напряжении, вызывая судороги и спазмы. Это происходит когда у вас слишком много кальция и слишком мало магния. То же самое и с сердцем, так как сердце по сути своей является мышцей. Сердце сокращается, но затем не может расслабиться и "заклинивает", не имея возможности биться дальше. Это и есть сердечный приступ. Если дать организму магний, сердце мгновенно расслабится и продолжит биться в нормальном темпе.

ПМС и остеопороз

При недостатке магния ПМС (предменструальный синдром) значительно усиливается. Симптомы ПМС также усугубляются при избытке кальция. Немедленного облегчения можно достичь, приняв водорастворимый магний в питьевой форме. При остеопорозе важно осознавать, что именно магний играет ключевую роль в процессе формирования костей, т.к. именно магний обеспечивает усвояемость кальция в организме. По этой причине кальциевые препараты очень важно принимать вместе с магнием, который позволит кальцию усвоиться и пойти на пользу.

Проблема с кальцием

Может ли слишком много кальция быть проблемой? Да, может.

Переизбыток кальция является широко распространенной проблемой. Кальций истощает запасы магния в организме, в результате чего вызывает все симптомы магниевого дефицита. Роль кальция заключается в том, чтобы вызвать раздражение в нервном канале, что необходимо для сокращения мышцы. С другой стороны, ролью магния является успокоить нерв, что необходимо для расслабления мышцы. В нормальных клетках ионов магния содержится в 10.000 раз больше, чем ионов кальция. Если уровень клеточного магния падает, ионы кальция проникают внутрь клетки. И при таком преобладании кальция клетка приходит в состояние гиперактивности. Это может привести к мышечным сокращениям и болезненным судорогам. При поступлении магния в клетку ее гиперактивность проходит, и мышцы расслабляются. "Кальций является жизненно важным питательным веществом, но с ним необходимы контроль и бдительность, а именно: его необходимо уравновесить достаточным количеством магния, чтобы не навредить клеткам и организму в целом" - Д-р Милдред С. Силиг, США.

При магниево-кальциевом дисбалансе (низкий уровень магния и высокий уровень кальция) клетки могут физически измениться. При высоком уровне кальция кости становятся жесткими и крепкими - что, конечно, хорошо, но вместе с этим в мягких тканях возникает проблема кальциноза. Такая жесткость в артериях и клетках сердца может препятствовать нормальной жизнедеятельности и может стать причиной сердечного заболевания.

Истощение запасов магния

Существуют факторы, которые ускоряют истощение запасов магния в организме, делая необходимым его восполнение. Это: стресс, кофе, сахар, газированные напитки, алкоголь, курение, любые лекарства, обильное потоотделение, пониженная функция щитовидной железы, диабет, хроническая боль, мочегонные средства и пища с высоким содержанием углеводов, соли и кальция.

3. Свойства и биологическая роль некоторых р-элементов

Азот

Синтез аминокислот происходит путём восстановительного аминирования ряда альдегидокислот и кетокислот, возникающих в результате окисления углеводов (В.Л. Кретович), или путём ферментативного переаминирования (А.Е. Браунштейн и М.Г. Крицман, 1937). Конечными продуктами усвоения аммиака микроорганизмами и растениями являются белки, входящие в состав протоплазмы и ядра клеток, а также отлагающиеся в виде запасных белков. Животные и человек способны лишь в огранической мере синтезировать аминокислоты. Они не могут синтезировать 8 незаменимых аминокислот (валин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, триптофан, метионин, треонин, лизин), и потому для них основным источником азота являются белки, потребляемые с пищей, т. е., в конечном счёте, - белки растений и микроорганизмов.

Белки во всех организмах подвергаются ферментативному распаду, конечными продуктами которого являются аминокислоты. На следующем этапе в результате дезаминирования органический азот аминокислот вновь превращается в неорганический аммонийный азот. У микроорганизмов и особенно у растений аммонийный азот может использоваться для нового синтеза амидов и аминокислот. У животных обезвреживание аммиака, образующегося при распаде белков и нуклеиновых кислот, осуществляется путём синтеза мочевой кислоты (у пресмыкающихся и птиц) или мочевины (у млекопитающих, в том числе и у человека), которые затем выводятся из организма. С точки зрения обмена азота растения, с одной стороны, и животные (и человек) с другой, отличаются тем, что у животных утилизация образующегося аммиака осуществляется лишь в незначительной мере - большая часть его выводится из организма; у растений же обмен азота "замкнут" - поступивший в растение азот возвращается в почву лишь вместе с самим растением.

Фосфор (P)

Фосфор - необходимый организму макроэлемент, играет важную роль в деятельности головного мозга, сердечнососудистой системы и формировании костей

Роль фосфора в организме

В организме фосфор занимает приблизительно 1% веса человека. И, несмотря на то, что фосфор сосредоточен (до 85%) в основном в костной ткани и зубах, встречается в клетках организма практически повсеместно.

Фосфор и его соединения участвуют в деятельности сердечной мускулатуры, нервной системы и головного мозга, в образовании ряда гормонов и ферментов, в процессах обмена жиров, протеинов и углеводов, а также окислительно-восстановительных реакциях организма.

Фосфор и кальций тесно взаимодействуют: вместе они формируют костный скелет и зубы, повышают эффективность усвоения организмом друг друга.

Также на усвояемость фосфора влияют такие вещества: калий, железо, магний, витамины A, Д, F, а также ряд ферментов и белков.

В свою очередь, снижают его количество в организме такие вещества как алюминий, железо и магний, эстрогены и андрогены, кортикостероиды и тироксин.

А еще фосфор (и его соединения):

· необходим для нормального функционирования почек

· способствует росту и восстановлению организма

· нормализует обмен веществ

· важен для хорошей работы сердца

· является источником энергии

· способствует делению клеток

· регулирует кислотно-щелочной баланс

· активизирует действие витаминов

· уменьшает боли при артритах

· укрепляет зубы, десна и костную ткань

· участвует в регуляции нервной системы

Суточная потребность в фосфоре

Суточная потребность в фосфоре составляет:

· для взрослых 1,0-2,0 г

· для беременных и кормящих женщин 3-3,8 г

· для детей и подростков 1,5-2,5 г

При больших физических нагрузках потребность в фосфоре возрастает в 1,5-2 раза. Усвоение происходит эффективнее при приеме фосфора вместе с кальцием в соотношении 1,5:1 (P:Ca).

Симптомы дефицита и передозировки фосфора

Симптомы дефицита фосфора:

· общая слабость

· потеря аппетита

· простуды

· боли в костях

· повышенная утомляемость

· нервное истощение

· дистрофические изменения миокарда

· нарушение психики

· заболевания костей

При избыточном потреблении фосфора (злоупотребление консервами, газированной сладкой водой, длительный контакт с соединениями фосфора) в организме происходит вытеснение из организма кальция, мочекаменная болезнь, кожные заболевания, развитие жировой дистрофии печени.

Источники фосфора

Растительные

Бобовые, крупы, грецкие орехи, злаки, тыква, петрушка, капуста, морковь, чеснок, шпинат, хлеб, картофель, семечки, белые сушеные грибы.

Животные

Икра осетровых, говяжья печень и мозги, рыба, сыр, молоко и молочные, мясо кролика, яйца.

Отравления фосфором и его соединениями наблюдаются при их термоэлектрической возгонке, работе с белым фосфором, производстве и применении фосфорных соединений. Высокотоксичны фосфорорганические соединения, оказывающие антихолинэстеразное действие. Фосфор проникает в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожу. Острые отравления проявляются жжением во рту и желудке, головной болью, слабостью, тошнотой, рвотой. Через 2=3 сут возникают боли в подложечной области, правом подреберье, желтуха. Для хронических отравлений характерны воспаление слизистых оболочек верхних дыхательных путей, признаки токсического гепатита, нарушение кальциевого обмена (развитие остеопороза, ломкость, иногда омертвение костной ткани, чаще = на нижней челюсти), поражение сердечно-сосудистой и нервной систем. Первая помощь при остром отравлении через рот (наиболее частом) = промывание желудка, слабительное, очистительные клизмы, внутривенно растворы глюкозы, хлористого кальция и др. При ожогах кожи = обработать пораженные участки растворами медного купороса или соды. Глаза промывают 2%-ным раствором питьевой соды. Профилактика: соблюдение правил техники безопасности, личная гигиена, уход за полостью рта, раз в 6 мес = медицинские осмотры работающих с фосфором.

Лекарственные препараты, содержащие фосфор (аденозинтрифосфорная кислота, фитин, глицерофосфат кальция, фосфрен и др.), влияют главным образом на процессы тканевого обмена и применяются при заболеваниях мышц, нервной системы, при туберкулёзе, упадке питания, малокровии и др. Радиоактивные изотопы фосфора используют в качестве изотопных индикаторов для изучения обмена веществ, диагностики заболеваний, а также для лучевой терапии опухолей.

Сера (S)

В виде органических и неорганических соединений сера постоянно присутствует во всех живых организмах и является важным биогенным элементом. Её среднее содержание в расчёте на сухое вещество составляет: в морских растениях около 1,2%, наземных - 0,3%, в морских животных 0,5-2%, наземных - 0,5%. Биологическая роль серы определяется тем, что она входит в состав широко распространённых в живой природе соединений: аминокислот (метионин, цистеин), и следовательно белков и пептидов; коферментов (кофермент А, липоевая кислота), витаминов (биотин, тиамин), глутатиона и другие Сульфгидрильные группы (- SH) остатков цистеина играют важную роль в структуре и каталитическая активности многих ферментов. Образуя дисульфидные связи (- S - S -) внутри отдельных полипептидных цепей и между ними, эти группы участвуют в поддержании пространственной структуры молекул белков. У животных сера обнаружена также в виде органических сульфатов и сульфокислот - хондроитинсерной кислоты (в хрящах и костях), таурохолиевой кислоты (в жёлчи), гепарина, таурина. В некоторых железосодержащих белках (например, ферродоксинах) сера обнаружена в форме кислотолабильного сульфида. Сера способна к образованию богатых энергией связей в макроэргических соединениях.

Неорганические соединения серы в организмах высших животных обнаружены в небольших количествах, главным образом в виде сульфатов (в крови, моче), а также роданидов (в слюне, желудочном соке, молоке, моче). Морские организмы богаче неорганическими соединениями серы, чем пресноводные и наземные. Для растений и многих микроорганизмов сульфат (SO42-) наряду с фосфатом и нитратом служит важнейшим источником минерального питания. Перед включением в органические соединения сера претерпевает изменения в валентности и превращается затем в органическую форму в своём наименее окисленном состоянии; т. о. сера широко участвует в окислительно-восстановительных реакциях в клетках. В клетках сульфаты, взаимодействуя с аденозинтрифосфатом (АТФ), превращаются в активную форму - аденилилсульфат.б.

Катализирующий эту реакцию фермент - сульфурилаза (АТФ: сульфат - адснилилтрансфераза) широко распространён в природе. В такой активированной форме сульфонильная группа подвергается дальнейшим превращениям - переносится на др. акцептор или восстанавливается.

Животные усваивают серу в составе органических соединений. Автотрофные организмы получают всю серу, содержащуюся в клетках, из неорганических соединений, главным образом в виде сульфатов. Способностью к автотрофному усвоению серы обладают высшие растения, многие водоросли, грибы и бактерии. (Из культуры бактерий был выделен специальный белок, осуществляющий перенос сульфата через клеточную мембрану из среды в клетку.) Большую роль в круговороте серы в природе играют микроорганизмы - десульфурирующие бактерии и серобактерии. Многие разрабатываемые месторождения серы - биогенного происхождения. Сера входит в состав антибиотиков (пенициллины, цефалоспорины); её соединения используются в качестве радиозащитных средств, средств защиты растений.

Роль Серы

Это вещество участвует в ферментных реакциях, поддерживает нормальный уровень свертываемости крови и кислородный баланс, нейтрализует и выводит из организма некоторые токсины, помогает бороться с бактериальными инфекциями, необходимо для здоровой кожи, волос и ногтей, участвует в выделении желчи, синтезе белка и выработке энергии. Необходимые для жизни аминокислоты (таурин, цистин, метионин, глютатион, гомоцистин), а еще биотин и тиамин - два витамина группы В, также содержат соединения Серы. Недавно ученые Массачусетского университета выяснили, что Сера входит в состав генетического материала клеток.

Дефицит Серы

При недостатке Серы наблюдаются: тахикардия, повышение АД, нарушения функций кожи, выпадение волос, запоры, в тяжелых случаях - жировая дистрофия печени, кровоизлияние в почки, нарушения углеводного обмена и белкового обмена, перевозбуждение нервной системы, раздражительность и другие невротические реакции. Кроме того, недостаточность Серы может вызвать болезненность суставов, высокий уровень сахара и высокий уровень триглицеридов в крови.