Магний
Магний влияет на многие внутриклеточные процессы, принимает участие более чем в 300 ферментативных реакциях. Mg 2+ выступает кофактором многих ферментов — катализаторов в реакциях обмена веществ, особенно ферментов, которые участвуют в процессах превращения энергии. Для проявления активности практически всех гликолитических ферментов необходимы ионы магния, что обуславливает их роль в процессе гликолиза и АТФ-зависимых реакций.
Магний способствует снижению возбудимости нейронов и нервно-мышечной проводимости, регулирует функции нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма.
При остром инфаркте миокарда магний оказывает следующие действия:
При эклампсии магний может проявлять себя в качестве эффективного средства для снятия судорог. Согласно некоторым данным, следствием повышенного содержания магния в моче выступает предупреждение образования оксалата кальция и камнеобразования.
В организм магний поступает с пищей. В период роста и при беременности существует повышенная потребность в магнии. У спортсменов она обусловлена большими физическими нагрузками и выведением значительного количества магния с потом.
Диагностировать дефицит магния достаточно сложно. В результате анализа крови невозможно получить полную информацию о содержании магния в организме, т. к. снижение содержания магния в крови может компенсироваться за счет высвобождения его из костной ткани. Диагностика дефицита магния осуществляется на основе исследования волос и ногтей.
Химия. S элементы
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Ноября 2013 в 16:55, курс лекций
Краткое описание
Прикрепленные файлы: 1 файл
Химия s-элементов лекц.doc
Гидрокарбонат натрия (сода двууглекислая, сода питьевая) NаНСО3 используют при различных заболеваниях, сопровождающихся повышенной кислотностью — ацидозом (диабет и др.). Механизм снижения кислотности заключается во взаимодействии NаНСО3 с кислыми продуктами. При этом образуются натриевые соли органических кислот, которые в значительной мере выводятся с мочой, и углерод диоксид, покидающий организм с выдыхаемым воздухом:
Используют NаНСО3 и при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. При приеме NaHCO3 протекает реакция нейтрализации избыточной соляной кислоты:
Следует иметь в виду, что применение NаНСО3 вызывает ряд побочных эффектов. Выделяющийся при реакции углерод диоксид раздражает рецепторы слизистой оболочки желудка и вызывает вторичное усиление секреции, кроме того, он может способствовать перфорации стенки желудка при язвенной болезни.
Слишком большая доза NaНСО3 в результате гидролиза приводит к алкалозу, что не менее вредно, чем ацидоз.
Растворы натрия водородкарбоната применяют в виде полосканий, промываний при воспалительных заболеваниях глаз, слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Действие NаНСО3 в качестве антисептического средства основано на том, что в результате гидролиза, протекающего в очень незначительной степени, водный раствор NаНСО3 проявляет слабощелочные свойства:
При воздействии щелочей на микробные клетки происходит осаждение клеточных белков и вследствие этого гибель микроорганизмов.
Натрий сульфат (глауберова соль) Nа2SО4∙10Н2О применяют в качестве слабительного средства. Эта соль медленно всасывается из кишечника, что приводит к поддержанию повышенного осмотического давления в полости кишечника в течение длительного времени. В результате осмоса происходит накопление воды в кишечнике, содержимое его разжижается, сокращения кишечника усиливаются, и каловые массы быстрее выводятся.
Натрий тетраборат Nа2B4О7∙10Н2О применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний. Антисептическое действие Nа2B4О7∙10Н2О аналогично NаНСО3 и связано с щелочной реакцией среды водного раствора этой соли вследствие ее гидролиза, а также с образованием противомикробного лекарственного средства борной кислоты:
Натрий гидроксид в виде 10%-ного раствора входит в состав силамина, применяемого в ортопедической практике для отливки огнеупорных моделей при изготовлении цельнолитых протезов из кобальтохромового сплава.
Радиоактивный изотоп 24 Nа в качестве метки применяют для определения скорости кровотока, кроме того, он используется для лечения некоторых форм лейкемии.
Калий. Содержание калия в организме человека массой 70 кг составляет примерно 160 г (4090 ммоль)—0,23% (см. табл. 5.3). Калий является основным внутриклеточным катионом, составляя 2 /3 от общего количества активных клеточных катионов.
Из общего количества калия, содержащегося в организме, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% — во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму. Его топография: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т.д. Ионы калия К + играют важную роль в физиологических процессах — сокращении мышц, нормальном функционировании сердца, проведении нервных импульсов, обменных реакциях. Ионы К + являются важными активаторами ферментов, находящихся внутри клетки.
Калий, как уже отмечалось выше, в большинстве случаев является антагонистом натрия.
Ионы Nа + и К + принимают участие в биокатализе, образуя смешанные комплексы типа фермент—катион—субстрат.
Подтверждением того, что комплексообразование калия с ферментами и субстратами играет важную роль в транспорте ионов, является образование комплексов этих катионов с антибиотиком валиномицином. Уже давно известно, что антибиотики, подобные валиномицину, вызывают транспорт ионов калия в митохондрии. Валиномицин образует прочный комплекс с ионами калия, в то время как ион натрия связывается этим антибиотиком в очень незначительной степени. Вследствие этого валиномицин можно рассматривать как биологическую модель переносчика ионов калия через плазматические мембраны в клетку.
Взрослый человек обычно потребляет с пищей 2—3 г калия в сутки. Концентрация ионов калия К + во внеклеточных жидкостях, включая плазму, составляет в норме 3,5—5,5 ммоль/л, а концентрация внутриклеточного калия—115—125 ммоль/л. При калиевом истощении применяют калий хлорид КСl 4—5 раз в день по 1 г.
Рубидий и цезий. По содержанию в организме человека рубидий (10
4 %) относятся к микроэлементам. Они постоянно содержатся в организме, но биологическая роль их еще не выяснена. Являясь полным аналогом калия, рубидий также накапливается во внутриклеточной жидкости и может в различных процессах замещать эквивалентное количество калия. Синергист калия — рубидий активирует многие те же самые ферменты, что и калий, пируватфосфокиназу, альдегиддегидрогеназу и др.
Радиоактивные изотопы 137 Сз и 87 КЬ используют в радиотерапии злокачественных опухолей, а также при изучении метаболизма калия. Благодаря быстрому распаду их можно даже вводить в организм, не опасаясь длительного вредного воздействия.
Франций. Это радиоактивный химический элемент, полученный искусственным путем. Имеются данные, что франций способен избирательно накапливаться в опухолях на самых ранних стадиях их развития. Эти наблюдения могут оказаться полезными при диагностике онкологических заболеваний.
5. Общая характеристика s- элементов IIА-группы.
Во вторую группу периодической системы входят бериллии, магний и щелочно-земельные металлы — кальций, стронций, барий, радий, имеющие большое значение в жизнедеятельности. Наиболее важными среди этих элементов для живых организмов являются макроэлементы магний и кальций и микроэлементы стронций и барий. Магний входит в состав многих ферментативных систем, а кальций является главным компонентом костной ткани. Стронций оказывает влияние на процессы в костной ткани, а барий, очевидно, играет определенную роль в функционировании органов зрения. Если о биологической роли магния и кальция многое известно, то влияние микроэлементов стронция, бария и радия на живые организмы изучено очень мало. В живых организмах эти элементы находятся в степени окисления + 2.
В нормальном состоянии у атомов этих элементов нет неспаренных электронов, но при переходе атомов в возбужденное состояние один из s-валентных электронов переходит на р-подуровень. Это и обусловливает проявление степени окисления +2. Например, атом магния в возбужденном состоянии имеет представленную на рисунке электронную формулу.
Степень окисления больше +2 элементы IIА-группы не проявляют.
Несмотря на то, что число валентных электронов у атомов s-элементов IIА-группы одинаково, свойства магния и в особенности бериллия существенно отличаются от свойств щелочно-земельных металлов. Последнее, прежде всего, обусловлено значительным различием радиусов их атомов и ионов. Отличие свойств бериллия связано и с тем, что его валентным электронам предшествует двухэлектронная оболочка. Кроме того, химические свойства бериллия и магния отличаются от свойств щелочно-земельных металлов вследствие того, что кальций, стронций, барий и радий имеют свободные d-орбитали, близкие по энергии к ns-орбиталям.
Бериллий во многом сходен с алюминием (диагональное сходство в периодической системе). Радиус атома и иона бериллия значительно меньше в сравнении с другими s-элементами группы. Соответственно энергия ионизации атома бериллия существенно выше, чем у остальных s-элементов IIА-группы. В отличие от магния и щелочно-земельных металлов бериллий является амфотерным элементом, для него характерна в значительной степени ковалентная связь с атомами других элементов. В обычных условиях бериллий образует не простые, а комплексные ионы. В ряду Ве 2+ —Мg 2+ —Са 2+ —Sr 2+ —Ва 2 + прочность комплексов с кислородсодержащими и другими лигандами уменьшается:
Способность иона Ве 2+ образовывать более прочные комплексы по сравнению с ионом Мg 2+ с кислородсодержащими лигандами, фторидами и другими, присутствующими в живых организмах, обусловливает токсическое действие этого катиона.
Например, ион бериллия подавляет активность многих ферментов, активируемых ионом Мg 2+ в результате замещения ионов магния в его комплексах с ферментами, нуклеиновыми кислотами и другими биолигандами, содержащими фосфатные группы.
Магний и бериллий являются антагонистами, т.е. добавление одного элемента приводит к вытеснению другого. Именно поэтому при отравлении солями бериллия вводят избыток солей магния. Вследствие токсичности соединения бериллия в медицинской практике в качестве лекарственных средств не применяются.
Магний и бериллий существенно различаются размерами атомов и ионов. Больший размер иона магния обусловливает и более высокое координационное число этого иона, как правило, равное 6 в комплексных соединениях с биолигандами Химические связи иона магния с донорными атомами кислорода и азота биолигандов имеют более ионный характер по сравнению со связями иона бериллия. В отличие от всех остальных катионов IIА-группы, для которых предпочтительнее координация с атомами кислорода, ионы Мg 2+ преимущественно координируются с атомами азота.
Комплексные соединения магния играют огромную роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов. Так, например, ион Мg 2+ является комплексообразователем в пигменте зеленых растений — хлорофилле — бионеорганическом соединении, играющем важную роль в процессе фотосинтеза.
Реакции образования комплексов запишутся в виде:
Мg 2+ + АТФ 4- ⇄ МgАТФ 2-
Кальций проявляет координационные числа 6, 7 или 8 и образует несимметричные комплексы. Возможным следствием является различная биологическая роль этих элементов в живых организмах. Способность ионов Са 2+ образовывать комплексные соединения различного строения позволяет им легко «приспосабливаться» к окружающим их донорным атомам биолигандов и служить мостиками между лигандами. Очевидно, именно поэтому ион Са 2+ гораздо эффективнее по сравнению с ионом магния вступает в качестве мостика между двумя лигандами во внеклеточном пространстве.
Антагонизм ионов кальция и магния проявляется и в том, что в отличие от магния ион кальция является внеклеточным катионом. При длительном поступлении в организм избыточных количеств солей магния наблюдается усиленное выделение кальция из костной ткани и некоторых белков.
Какой комплекс магния во многих ферментативных реакциях выполняет функцию донора фосфатной группы
КОФАКТОРЫ И КОФЕРМЕНТЫ
Большинство ферментов для проявления ферментативной активности нуждается в низкомолекулярных органических соединениях небелковой природы (коферментах) и/или в ионах металлов (кофакторах).
Более 25% всех ферментов для проявления полной каталитической активности нуждается в ионах металлов. Рассмотрим роль кофакторов в ферментативном катализе.
1. Роль металлов в присоединении субстрата
в активном центре фермента
Ионы металла выполняют функцию стабилизаторов молекулы субстрата, активного центра фермента и конформации белковой молекулы фермента, а именно третичной и четвертичной структур.
Для некоторых ферментов субстратом служит комплекс превращаемого вещества с ионом металла. Например, для большинства киназ в качестве одного из субстратов выступает не молекула АТФ, а комплекс Mg2+-ATФ. В этом случае ион Mg2+ не взаимодействует непосредственно с ферментом, а участвует в стабилизации молекулы АТФ и нейтрализации отрицательного заряда субстрата, что облегчает его присоединение к активному центру фермента
Участие ионов магния в присоединении субстрата в активном центре гексокиназы. В активном центре гексокиназы есть участки связывания для молекулы глюкозы и комплекса Мд2+-АТФ. В результате ферментативной реакции происходит перенос концевого, γ-фосфатного остатка молекулы АТФ на глюкозу с образованием глюкозо-6-фосфата.
Ион Mg2+ участвует в присоединении и «правильной» ориентации молекулы АТФ в активном центре фермента, ослабляя фосфоэфирную связь и облегчая перенос фосфата на глюкозу.
В некоторых случаях ионы металла служат «мостиком» между ферментом и субстратом. Они выполняют функцию стабилизаторов активного центра, облегчая присоединение к нему субстрата и протекание химической реакции. В ряде случаев ион металла может способствовать присоединению кофермента. Перечисленные выше функции выполняют такие металлы, как Mg2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Мо2+. В отсутствие металла эти ферменты активностью не обладают. Такие ферменты получили название «металлоэнзимы». Схематично данный процесс взаимодействия фермента, субстрата и металла можно представить следующим образом:
Ионы металлов обеспечивают сохранение вторичной, третичной, четвертичной структуры молекулы фермента. Такие ферменты в отсутствие ионов металлов способны к химическому катализу, однако они нестабильны. Их активность снижается и даже полностью исчезает при небольших изменениях рН, температуры и других незначительных изменениях внешнего окружения. Таким образом, ионы металлов выполняют функцию стабилизаторов оптимальной конформации белковой молекулы.
Иногда в стабилизации вторичной и третичной структуры принимают участие ионы щёлочноземельных металлов. Так, для поддержания третичной конформации пируваткиназы необходимы ионы К+.
Для стабилизации четвертичной структуры алкогольдегидрогеназы, катализирующей реакцию окисления этанола, необходимы ионы цинка. Алкогольдегидрогеназа состоит из 4 субъединиц с молекулярной массой 151 кД. В состав фермента входят 4 атома Zn2+. Удаление Zn2+ приводит к потере активности фермента за счёт диссоциации на 4 неактивные субъединицы с молекулярной массой 36 кД.
Ион Zn2+ в результате электрофильной атаки участвует в образовании Н+ и ОН- ионов из молекулы воды
В ходе электрофильного катализа ионы металлов часто участвуют в стабилизации промежуточных соединений.
Участие в окислительно-восстановительных реакциях
Ионы металлов с переменной валентностью могут также участвовать в переносе электронов. Например, в цитохромах (гемсодержащих белках) ион железа способен присоединять и отдавать один электрон
Благодаря этому свойству цитохромы участвуют в окислительно-восстановительных реакциях.
Роль металлов в регуляции активности
ферментов
Иногда ионы металлов выступают в роли регуляторных молекул. Например, ионы Са2+ служат активаторами фермента протеинкиназы С,
Как уже было сказано, для проявления каталитической активности большинству ферментов необходимо наличие кофермента. Исключение составляют гидролитические ферменты (например, протеазы, липазы, рибонуклеаза), выполняющие свою функцию в отсутствие кофермента.
Кофермент, локализуясь в каталитическом участке активного центра, принимает непосредственное участие в химической реакции, выступая в качестве акцептора и донора химических группировок, атомов, электронов. Кофермент может быть связан с белковой частью молекулы ковалентными и нековалентными связями. В первом случае он называется простетической группой (например, FAD, FMN, биотин, липоевая кислота). Вместе с тем известны примеры, когда кофермент присоединяется к ферменту нековалентными связями настолько прочно, что не диссоциирует от белковой молекулы, например тиаминдифосфат.
Апофермент обеспечивает специфичность действия и отвечает за выбор типа химического превращения субстрата. Один и тот же кофермент, взаимодействуя с различными апоферментами, может участвовать в разных химических превращениях субстрата. Например, пиридоксальфосфат в зависимости от того, с каким апоферментом взаимодействует, участвует в реакциях трансаминирования или декарбоксилирования аминокислот.
Химическая природа коферментов, их функции в ферментативных реакциях чрезвычайно разнообразны. Традиционно к коферментам относят производные витаминов, хотя помимо них есть значительный класс небелковых соединений, принимающих участие в проявлении каталитической функции ферментов.
К коферментам относят следующие соединения:
Большинство ферментов катализирует реакции, в которых участвует более чем один субстрат. В случае если кофермент не является простетической группой, его также можно рассматривать как ещё один субстрат. Следовательно, участников ферментативной реакции может быть несколько: непосредственно фермент, несколько субстратов и кофермент.
В этих случаях механизм ферментативной реакции, как правило, может идти по одному из двух путей: по механизму «пинг-понг» (механизму двойного замещения) или последовательному. Рассмотрим оба механизма.
1. Механизм «пинг-понг»
Схематично механизм «пинг-понг» может быть представлен следующим образом
Субстрат А, взаимодействуя с ферментом (Е), превращается в продукт (Р1). Фермент остаётся в результате этого преобразования не в нативной форме, а в изменённой (Е’) в результате модификации кофермента. Далее к активному центру Е’ присоединяется субстрат В, подвергающийся преобразованию в продукт (Р2) с высвобождением нативной формы фермента (Е).
2. Последовательный механизм
В случае последовательного механизма для протекания ферментной реакции требуется одновременно взаимодействие двух субстратов. В этом случае возможно присоединение субстратов двумя различными путями:
Механизм упорядоченного взаимодействия субстрата с активным центром фермента
Первым в активный центр фермента присоединяется субстрат А, облегчая присоединение субстрата В. После химической модификации также наблюдают определённый порядок высвобождения продуктов реакции.
Механизм случайного взаимодействия субстрата с активным центром фермента
Приоритетности за взаимодействие субстратов А и В в активном центре фермента нет (каждый субстрат имеет свой центр связывания в активном центре). Также нет строгой закономерности высвобождения продуктов реакции.
Примером последовательного упорядоченного механизма может быть реакция дегидрирования с участием коферментов NAD+, NADP+.
полезная метода
Таким образом, в результате попадания бериллия в организм возникает заболевание «бериллиевый рахит». Так как приведенная выше реакция является обратимой, введение большого избытка солей магния приводит к смещению равновесия влево (принцип Ле Шателье) и восстановлению активности фермента.
Магний и бериллий являются антагонистами, т. е. добавление одного элемента приводит к вытеснению другого. Именно поэтому при отравлении солями бериллия вводят избыток солей магния. Вследствие токсичности соединения бериллия в медицинской практике в качестве лекарственных средств не применяются.
Магний формально относится к макроэлементам. Общее содержание его в организме 0,027 % (около 20 г). Топография магния в организме человека такова: в наибольшей степени магний концентрируется в дентине и эмали зубов, костной ткани. Накапливается он также в поджелудочной железе, скелетных мышцах, почках, мозге, печени и сердце. У взрослого человека суточная потребность в магнии составляет около 0,7 г. Ион магния, так же как и ион калия, является внутриклеточным катионом.
В биологических жидкостях и тканях организма магний находится как в виде акваиона, так и в связанном с белками состоянии в количестве –2 %, т. е. по сущности это микроэлемент. Концентрация ионов магния внутри клеток примерно в 2,5—3 раза выше, чем во внеклеточных жидкостях. Ионы магния играют важную биологическую роль в организме человека. Вследствие меньшего радиуса иона и большей энергии ионизации ион Mg 2+ образует более прочные связи, чем ион кальция, и поэтому является более активным катализатором ферментативных процессов. Входя в состав различных ферментативных систем, ион магния является их незаменимым компонентом и активатором (такие ферменты, как карбоксипептидаза, холинэстераза и некоторые другие, являются специфическими для иона магния).
Гидролиз АТФ, сопряженный с рядом ферментативных реакций, в результате которых образуется гидрофосфат-ион НРО 3 2– и выделяется
большое количество энергии, проходит при обязательном избытке ионов
Комплексные соединения магния играют огромную роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов. Так, например,
ион Mg 2+ является комплексообразователем в пигменте зеленых растений
— хлорофилле — бионеорганическом соединении, играющем важную роль в процессе фотосинтеза:
Реакции образования комплексов запишутся в виде:
Кальций проявляет координационные числа 6, 7 или 8 и образует несимметричные комплексы. Возможным следствием является различная биологическая роль этих элементов в живых организмах. Способность ионов Са 2+ образовывать комплексные соединения различного строения
позволяет им легко «приспосабливаться» к окружающим их донорным атомам биолигандов и служить мостиками между лигандами. Очевидно, именно поэтому ион Са 2+ гораздо эффективнее по сравнению с ионом магния вступает в качестве мостика между двумя лигандами во внеклеточном пространстве.
Антагонизм ионов кальция и магния проявляется и в том, что в отличие от магния ион кальция является внеклеточным катионом. При длительном поступлении в организм избыточных количеств солей магния наблюдается усиленное выделение кальция из костной ткани и некоторых белков.
Синергизм ионов магния и кальция наблюдают в активации некоторых ферментов, однако в большинстве случаев ион Mg 2+ является активатором внутриклеточных ферментов, а ион кальция — внеклеточных.
Так как кальций по физико-химическим характеристикам (радиус ионов, энергия ионизации, координационные числа) близок к стронцию и барию, то, как правило, ионы этих элементов являются синергистами иона кальция. Сходство в размерах ионов кальция и стронция приводит к наличию постоянной примеси стронция в организме.
Среди оксидов элементов IIА-группы в качестве лекарственного препарата применяют магний оксид MgO. Основные свойства магния оксида и его нерастворимость в воде обусловливают его применение в качестве антацидного средства при повышенной кислотности желудочного сока:
MgO (т) + 2НС1 (жел. сок) = MgCl 2 (p) + Н 2 О (ж)
Магний оксид имеет преимущество перед натрий водородкарбонатом NаНСОз, так как при взаимодействии MgO с кислотой желудочного сока не происходит выделение углерода диоксида. Поэтому при действии магния оксида не наблюдается гиперсекреции. Образующийся при реакции магний хлорид, переходя в кишечник, оказывает легкий послабляющий эффект (осмотическое действие).
Смесь магний оксида MgO (85%) и магний пероксида MgO 2 (15%) является препаратом, известным под названием «магний перекись». Этот препарат применяют при желудочно-кишечных расстройствах. Эффект частично связан с антацидным действием MgO, а частично — с бактерицидным действием образующегося водородпероксида Н 2 О 2 при растворении препарата в кислом содержимом желудка:
MgO 2 (т) + 2НС1 (жел. сок) = Н 2 О 2 (р) + MgCl 2 (p)
Магний оксид входит и в состав цинкофосфатных цементов (порошок «фосфат») и поликарбосиликатных цементов, которые применяют в стоматологии в качестве постоянных пломбировочных материалов. Кроме того, MgO входит в состав пломбировочного материала «цемент фосфат для фиксации несъемных протезов». Этот материал
быстро затвердевает, отличается прочностью, поэтому его используют для фиксации одиночных коронок, мостов и несъемных протезов.
3MgO (т) + 2Н 3 РО 4 (р) = Mg 3 (PO 4 ) 2 (т) + 3Н 2 О (ж)
В живых организмах из ионов кальция и фосфат-ионов образовался кристаллический минерал гидроксилапатит Са 10 (РO 4 ) 6 (ОН) 2 — основное вещество костной и зубной тканей.
Хотя магний является макроэлементом, его соединения не сыграли значительной роли в построении скелета. Очевидно, это связано с лучшей растворимостью магния фосфата Mg 3 (PO 4 ) 2 и основного карбоната Mg(OH) 2 •4MgCO 3 •H 2 O по сравнению с кальцием фосфатом и карбонатом.
Многие соли кальция и магния находят применение в медицине. Антацидным и легким слабительным действием обладает магний карбонат основной Mg(OH) 2 •4MgCO 3 •H 2 O (белая магнезия), механизм действия которого аналогичен магния оксиду MgO.
и как слабительное. При пероральном приеме магния сульфата из-за плохой его всасываемости, как и в случае Na 2 SO 4 *10H 2 O, в просвете кишечника создается высокое осмотическое давление, что приводит к диффузии воды в просвет кишечника. В результате этого происходит разжижение и увеличение объема кишечного содержимого, что обусловливает акт дефекации.
Кальций относится к макроэлементам. Общее содержание его в организме 1,4 %. Кальций содержится в каждой клетке человеческого организма. Основная масса кальция находится в костной и зубной тканях. В среднем взрослый человек в сутки должен потреблять 1 г кальция, хотя потребность в кальции составляет только 0,5 г. Это связано с тем, что кальций, вводимый с пищей, только на 50 % всасывается в кишечнике. Сравнительно плохое всасывание является следствием образования в
желудочно-кишечном тракте труднорастворимых кальция фосфата Са 3 (РО 4 ) 2 и кальциевых солей жирных кислот:
В организме концентрация ионов кальция регулируется гормонами. Узкие границы, в пределах которых колеблется содержание кальция в крови, обусловлены взаимодействием двух гормонов – паратгормона и тирокальцитонина. Падение уровня кальция в крови приводит к усилению внутренней секреции околощитовидных желез, что сопровождается увеличением поступления кальция в кровь из его костных депо. Наоборот, повышение содержания этого электролита в крови угнетает выделение паратгормона и усиливает образование тирокальцитонина из парафолликулярных клеток щитовидной железы, в результате чего снижается количество кальция в крови. У человека при недостаточной внутрисекретрной функции околощитовидных желез развивается гипопаратериоз с падением уровня кальция в крови. Это вызывает резкое повышение возбудимости центральной нервной системы, что сопровождается приступами судорог и может привести к смерти. Гиперфункция околощитовидных желез вызывает увеличение содержания кальция в крови и уменьшение неорганического фосфата, что сопровождается разрушением костной ткани (остеопороз), слабостью в мышцах и болями в конечностях.
В крови и лимфе кальций находится как в ионизированном, так и в неионизированном состоянии — в соединениях с белками, углеводами и
мышц, регулировании работы сердечной мышцы.
Концентрации ионов кальция Са 2+ внутри и вне клетки соответственно составляют 10
6 и (2,25—2,8) 10 –3 моль/л. Поскольку кальций практически не используется внутри клетки, он выступает в качестве строительного материала в организме, в костях, зубах. Скелет — основное хранилище кальция в организме.
Используют кальций хлорид при отравлении солями магния, а также оксалат- и фторид-ионами. Применение препарата в первом случае основано на взаимозамещаемости ионов кальция и магния в организме, а во втором случае—на образовании нетоксичных малорастворимых соединений кальция оксалата и фторида:
Са 2+ (р) + С 2 О 4 2– (р) = СаС 2 О 4 (т)
Са 2+ (р) + 2F – (р) = CaF 2 (т)
СаСОз (т) + 2НС1 (жел. сок) = СаС1 2 (р) + Н 2 О (ж) + СО 2 (г) Кальций сульфат (жженый гипс) CaSO 4 • 12 H 2 O применяют для
При замешивании жженого гипса в небольшом количестве воды происходит образование гипса. Этот процесс называется схватыванием гипса:
Затвердевание гипсового теста сопровождается некоторым увеличением объема, что способствует получению хороших слепков.
Находит применение в медицине и радиоактивный изотоп 45 Са. С помощью этого изотопа были изучены процессы всасывания и распределения кальция в организме, отложения его в костях и выведение при нормальной жизнедеятельности организма и различных патологиях.
Бишофит. Одним из таких природных средств является минерал бишофит, подземные залежи которого открыты в Прикаспийской впадине. Первоначально рассол бишофита использовался в качестве «народного» средства при артритах, в последующем усилиями сотрудников Волгоградского медицинского института был изучен состав и фармакологическое действие в эксперименте и в клинике и зарегистрирован в качестве бальнеологического средства в Фармакологическом комитете.
В последующем сотрудниками Волгоградской медицинской академии были изучены механизмы противовоспалительного действия, выявлены иммуномодулирующие и антибактериальные свойства, созданы лекарственные и бальнеологические (включая преформированные) средства, эффективность которых апробирована в клинических условиях.
Таблица. Химический состав Волгоградского рассола бишофита
