Биогенные элементы. Разделы физической химии. Гончаров В.И - 17 стр.

UptoLike

33
Анилин, метил- и диметиланилины, дифениламин используют для полу-
чения многих медицинских препаратов (стрептоцид и др.), а также красите-
лей, взрывчатых веществ и т.д.
Диамины - путресцин и кадаверин - образуются в процессе гниения бел-
ков при гнойных процессах и распаде трупов.
NН
2
(СН
2
)
4
NН
2
NН
2
(СН
2
)
5
NН
2
NН
2
(СН
2
)
6
NН
2
путресцин кадаверин гексаметилендиамин
1,4-диаминобутан 1,5-диаминопентан 1,6-диаминогексан
Их гомолог гексаметилендиамин вырабатывается для производства по-
лимерного материала найлона.
Фосфор. Биологическая роль фосфора в организме состоит в участии в
синтезе 2,3-дифосфоглицерата, определяющего кислородтранспортную спо-
собность гемоглобина; в образовании фосфопротеинов, нуклеиновых ки-
слот, фосфолипидов клеточных мембран, коферментов; в фосфорилирова-
нии углеводов, что делает их доступными для метаболических процессов; в
образовании нерастворимого гидроксиапатита костной ткани; в формирова-
нии фосфатной буферной системы крови и мочи.
В клетках костной ткани - остеобластах, интенсивно омываемых кровью,
происходит минерализация - конечный этап образования костной ткани. Ос-
новным минеральным компонентом костной ткани является гидроксифосфат
кальция Са
5
(РО
4
)
3
ОН (К
S
=1,610
-58
), часто называемый гидроксиапатитом. Об-
разование костной соли можно отразить общим уравнением:
5Ca
2+
+ 3HPO
4
+ 4OH
-
Остеобласты (рН=8,3)
минерализацияя
Ca
5
(PO
4
)
3
OH + 3H
2
O
Это уравнение убедительно показывает, что щелочность среды (в остео-
бластах рН - 8,3) и повышенная концентрация фосфат-ионов, возникающая
в остеобластах вследствие гидролиза сложных эфиров фосфорной кислоты
и углеводов при участии щелочной фосфотазы, способствуют образованию
гидроксифосфата кальция.
Кристаллизация Са
5
(РО
4
)
3
ОН происходит на органической матрице -
белке коллагене, активные группы которого, взаимодействуя с ионами
кальция и фосфатов, способствуют образованию правильно организованных
ядер кристаллизации, вокруг которых образуется костная соль.
Таким образом, формирование костной ткани в остеобластах происходит в
результате контролируемого коллагеном процесса кристаллизации гидроксиапа-
тита из ионов кальция и фосфатов при участии гетерополисахаридов. Наряду с
кристаллическим гидроксиапатитом в поверхностных слоях кости образуется не-
которое количество аморфного фосфата кальция Са
3
(РО
4
)
2
, более растворимой
соли (К
S
=2,010
-29
), которая постепенно превращается в гидроксиапатит. Поэтому
с возрастом содержание аморфного фосфата кальция в костной ткани уменьша-
34
ется. Считают, что аморфный фосфат кальция является лабильным резервом ио-
нов кальция и фосфатов в организме. Клетки костной ткани вследствие локаль-
ных изменений рН среды, концентрации ионов кальция и фосфатов, активности
ферментов щелочной фосфатазы и пирофосфатазы, а также комплексообразую-
щих свойств среды, содержащей лактаты, цитраты и белки, могут легко ускорять
процессы либо минерализации, протекающей в остеобластах, либо деминерали-
зации, осуществляемой в остеокластах.
Растворение костной ткани, прежде всего за счет аморфного Са
3
(РO
4
)
2
,
происходит в области каймы остеокластов, чему способствует локальное
повышение кислотности среды и концентрации лактатов, цитратов и бел-
ков, которые эффективно связывают ионы кальция в результате комплексо-
образования. При небольшом повышении содержания протонов кость начи-
нает растворяться, отдавая вначале катионы кальция:
Са
5
(РО
4
)
3
ОН + 2Н
+
= Са
4
Н(РО
4
)
3
+ Са
2+
+ Н
2
О,
а при большей кислотности среды происходит ее полный распад:
Са
5
(РО
4
)
3
ОН + 7Н
+
= 3Н
2
РО
4
-
+ 5Са
2+
+ Н
2
О
Эти процессы могут легко протекать с зубами. В полости рта в результа-
те жизнедеятельности микробов образуются достаточно сильные кислоты:
пировиноградная, молочная, янтарная, - которые разрушают зубы не только
вследствие повышения кислотности среды, но и в результате связывания ка-
тионов кальция в устойчивые комплексные соединения.
Кислород. Главная его химическая функция в организмеокисление ве-
ществ, которое всегда сопровождается выделением энергии. Биологическое
окисление подразделяют на свободное окисление, при котором выделяющая-
ся энергия используется для протекания эндэргонических реакций. Для клет-
ки очень важно, чтобы происходила полная утилизация кислорода:
О
2
+ 4е
-
+ 4Н
+
2Н
2
О
Если этот процесс нарушается, то образуются различные активные формы ки-
слорода: супероксидный анионрадикал
.
О
2
-
, гидропероксидный радикал НО
2
.
, пе-
роксид водорода Н
2
О
2
, гидроксидный радикал НО
.
и синглетный кислород
.
О
2
, спо-
собствующие свободнорадикальному окислению биосубстратов.
Защита от вредного действия активных форм кислорода осуществляется
с помощью антиоксидантной системы, в которую входят ферменты супер-
оксиддисмутаза и каталаза.
Под действием СОД супероксидный радикал превращается в О
2
и Н
2
О
2
,
который разлагается под действием каталазы:
2O
2
-
+ 2 H
+
СОД
H
2
O
2
+ O
2
каталаза
2H
2
O
2
H
2
O + O
2