А. Дроздов - Неорганическая химия

Одним из наиболее изученных является бионеорга–нический комплекс цинка – фермент карбоангидраза (Мг = 30 000), состоящий примерно из 260 аминокис–лотных остатков.

Цинк не входит в состав дипептидаз – ферментов, катализирующих гидролиз дипептидов (веществ, со–стоящих из 2 аминокислот). Цинк образует бионеорга–нический комплекс с инсулином – гормоном, регули–рующим содержание сахара в крови. Потребность человека в цинке полностью удовлетворяется пищевы–ми продуктами: мясными, молочными, яйцами. При недостатке цинка в растениях нарушаются белко–вый и углеводный обмен, тормозится синтез хло–рофилла и витаминов. Дефицит цинка устраняется при использовании цинксодержащих удобрений. Токсич–ность соединений IIB-группы увеличивается от цинка к ртути. Водорастворимые соединения оказывают раз–дражающее действие на кожу, при попадании внутрь организма вызывают отравление. Токсичны и сами ме–таллы – при вдыхании паров цинка (воздуха цинковых производств) появляется «металлическая» лихорадка. Отравление парами ртути в Средние века получило наз–вание «болезнь сумасшедшего шляпочника». Содержа–ние ртути в пищевых продуктах (в морских, как в Япо–нии) приводит к болезни миномата. Токсичность ртути связана с агглютинацией (склеиванием, слипанием) эритроцитов, ингибированием ферментов. Например, сулема вызывает изменение размеров, осмотическую хрупкость и снижение деформируемости эритроцитов, которая необходима для их продвижения по капилля–рам. Токсичность кадмия связана с его сродством к нук–леиновым кислотам. В результате его присоединения к ДНК нарушается ее функционирование.

Хроническая интоксикация кадмием и ртутью может нарушить минерализацию костей. Токсичные элементы могут замещать кальций. Это приводит к образованию апатита несовершенной структуры вследствие искаже–ния параметров кристаллического компонента кост–ной ткани. В результате снижается прочность костей.

Соединения Zn, Cd, Hg могут вызывать нарушение белкового обмена, что проявляется в выделении бел–ков плазмы через почки (в протеинурии).

Токсичное действие соединений группы IIB на орга–низм вызывается еще и тем, что ионы этих металлов вступают во взаимодействие с сульфгидрильными SH-группами белков, ферментов и аминокислот.

При взаимодействии ионов металлов с SH-группами образуются слабодиссоциирующие и, как правило, не–растворимые соединения. Поэтому блокирование сульфгидрильных групп приводит к подавлению ак–тивности ферментов и свертыванию белков. Ионы двух–валентных металлов блокируют одновременно две SH-группы. В реакциях подобного типа ионы металлов выступают акцептором, а сера – донором электронов.

Наиболее выражено химическое сродство SH-груп-пам у ртути. Очевидно, это связано с тем, что комплек-сообразующие свойства ртути выше и она образует бо–лее прочные связи с серой.

SH-группы входят в состав более 100 ферментов, ак–тивность которых может быть подавлена из-за блоки–рования этих групп. Поэтому очевидно, насколько важ–но знать механизм блокирования и методы лечения при отравлении организма металлами.

Известно, что токсические свойства элементов за–висят от той химической формы, в какой они попадают в организм. Наиболее токсичны те формы, которые раст–воряются в липидах и легко проникают через мембрану в клетку.

В литературе описан случай массового отравления ртутью в Японии. Неорганические соединения ртути под действием ферментов микроорганизмов превраща–лись в метилртуть. Метилртуть накапливалась в рыбе, а затем с пищей попадала в организм человека.

Постепенно концентрируясь, метилртуть вызы–вает необратимые разрушения в организме и смерть.

Использование соединений цинка и ртути в медици–не основано на их вяжущем, прижигающем и антисеп–тическом действии. В качестве глазных капель приме–няют 0,25%-ный водный раствор сульфата цинка ZnSО 4. В стоматологии хлорид цинка используют для прижи–гания папиллом, для лечения воспаленных слизистых оболочек. Применяется также оксид цинка ZnO.

Хлорид ртути (II) (сулема) очень ядовит, и его водные растворы при больших разбавлениях (1 : 1000) приме–няются для дезинфекции. Для лечения кожных и вене–рических заболеваний применяют мази, содержащие оксид ртути (II) HgO и сульфид ртути (II) HgS. Хлорид ртути (I) (каломель) плохо растворяется в воде и поэто–му мало ядовит. Эту соль применяют в ветеринарии как слабительное средство.

Ртуть при обычных условиях – жидкий металл, кото–рый способен растворять другие металлы. При этом образуются твердые сплавы – амальгамы. В стомато–логии для пломбирования зубов издавна применяли амальгамы серебра и кадмия. Они химически инерт–ны, легко размягчаются при нагревании и поэтому лег–ко формуются.

Источники ультрафиолетового света – ртутно-квар-цевые лампы медицинского назначения – содержат га–зообразную ртуть (пары). При облучении светом этих ламп больничных помещений уничтожаются микроорга–низмы, содержащиеся в воздухе. С помощью ультрафио–летовых лучей лечат различные кожные заболевания.

Таким образом, по характеру функционирования и воз–действия на организм металлы IIB-группы можно разде–лить на жизненно необходимый элемент Zn и токсичные примесные элементы Cd и Hg.

Бор относится к примесным микроэлементам, его мас–совая доля в организме человека составляет 10 -5 %. Бор концентрируется главным образом в легких (0,34 мг), щитовидной железе (0,30 мг), селезенке (0,26 мг), пече–ни, мозге (0,22 мг), почках, сердечной мышце (0,21 мг). Биологическое действие бора еще недостаточно изуче–но. Известно, что бор входит в состав зубов и костей, очевидно, в виде труднорастворимых солей борной кис–лоты с катионами металлов.

Избыток бора вреден для организма человека. Имеют–ся данные, что избыток бора угнетает амилазы, проте-иназы, уменьшает активность адреналина.

По содержанию в организме человека (10 -5 %) алю–миний относится к примесным микроэлементам. Алю–миний концентрируется главным образом в сыворотке крови, легких, печени, костях, почках, ногтях, волосах, входит в структуру нервных оболочек мозга человека.

Суточное потребление алюминия человеком состав–ляет 47 мг. Алюминий влияет на развитие эпителиаль–ной и соединительной тканей, на регенерацию костных тканей, влияет на обмен фосфора.

Алюминий оказывает воздействие на ферментатив–ные процессы.

Избыток алюминия в организме тормозит синтез ге–моглобина, так как благодаря довольно высокой комп-лексообразующей способности алюминий блокирует активные центры ферментов, участвующих в кроветво–рении. Имеются данные, что алюминий может катали–зировать реакцию трансаминирования.