Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Биологическая роль s-элементов IА-группы. Их применение в медицине



По содержанию в организме человека натрий (0,08 %) и ка­лий (0,23 %) относятся к макроэлементам, а остальные щелоч­ные металлы—литий (10-4%), рубидий (10~5%), цезий (Ю""4 %) —к микроэлементам. Щелочные металлы в виде раз­личных соединений входят в состав тканей человека и животных. Натрий и калий относятся к жизненно необходимым элементам, постоянно содержатся в организме, участвуют в обмене веществ. Литий, рубидий и цезий также постоянно содержатся в орга­низме, однако физиологическая и биохимическая роль их мало выяснена. Их можно отнести к примесным микроэлементам. В организме человека щелочные металлы находятся в виде катиона.

Литий

Содержание лития в организме человека около 70 мг (10 ммоль) — 10~4 % (см. табл.). Соединения лития у выс­ших животных концентрируются в печени, почках, селезенке, легких, крови, молоке. Максимальное количество лития найдено в мышцах человека. Биологическая роль лития как микроэлемента пока до конца не выяснена.

Доказано, что на уровне клеточных мембран ионы лития (при достаточной концентрации) конкурируют с ионами натрия при проникновении в клетки. Очевидно, замещение ионов натрия в клетках ионами лития связано с большей ковалентностью соединений лития, вследствие чего они лучше растворяются в фосфолипидах.

Установлено, что некоторые соединения лития оказывают положительное влияние на больных маниакальной депрессией. Всасываясь из желудочно-кишечного тракта, ионы лития накапливаются в крови. Когда концентрация ионов лития достигает 0,6 ммоль/л и выше, происходит снижение эмоциональ­ной напряженности и ослабление маниакального возбуждения. Вместе с тем содержание ионов лития в плазме крови нужно строго контролировать. В тех случаях, когда концентрация ионов лития превышает 1,6 ммоль/л, возможны отрицательные явления.

Натрий

Содержание натрия в организме человека массой 70 кг составляет около 60 г (2610 ммоль)—0,08% (см. табл. 5.3). Из этого количества 44 % натрия находится во вне­клеточной жидкости и 9 % — во внутриклеточной. Остальное количество натрия находится в костной ткани, являющейся местом депонирования иона Nа+ в организме. Около 40 % натрия, содержащегося в костной ткани, участвует в обменных процессах и благодаря этому скелет является либо донором, либо акцептором ионов натрия, что способствует поддержанию постоянства концентрации ионов натрия во внеклеточной жидкости.

Натрий является основным внеклеточным ионом. В организме человека находится натрий в виде его растворимых солей, главным образом хлорида, фосфата и водородкарбоната. Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинно-мозговой жидкости, глазной жидкости, пищеварительных соках, желчи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге.

Ионы натрия играют важную роль в обеспечении постоянства внутренней среды человеческого организма, участвуют в поддержании постоянного осмотического давления биожидкости {осмотического гомеостаза). В виде противо-ионов в соединениях с фосфорной кислотой (фосфатная буферная система Nа2НРO4 + NаН2PO4) и органическими кислотами натрий обеспечивает кислотно-основное равновесие организма. Ионы натрия участвуют в регуляции водного обмена и влияют на работу ферментов. Вместе с ионами калия, магния, кальция, хлора ион натрия участвует в передаче нервных импульсов через мембраны нервных клеток и поддерживает нормальную возбудимость мышечных клеток. При изменении содержания натрия в организме происходят нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и других систем, гладких и скелетных мышц. Натрий хлорид NаС1 служит основным источником соляной кислоты для желудочного сока.

В организм человека натрий поступает в основном в виде поваренной соли. Истинная ежедневная потребность организма в натрии составляет 1 г, хотя среднее потребление этого элемента достигает 4—7г. Непрерывное избыточное потребление NаС1 способствует появлению гипертонии. В организме здорового человека поддерживается равновесие между количеством потреб­ляемого и выделяемого натрия. Около 90 % потребляемого натрия выводится с мочой, а остальные — с потом и калом.

Многие важные биологические процессы осуществляются только при условии различного ионного и молекулярного со­става внутри клеток и во внеклеточной жидкости. Так, концентрация ионов Nа+ внутри клетки примерно в 15 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости. Наоборот, концентрация ионов калия приблизительно в 35 раз выше внутри клетки, чем вне ее.

Чтобы поддержать такое распределение, ионы К+ должны постоянно перемещаться из внешней среды, где их концентрация ниже, внутрь клетки, т.е. в среду с более высокой концентрацией ионов К+. Напротив, ионы натрия из клетки, внутри которой их концентрация меньше, перемещаются во внеклеточную жидкость с более высокой концентрацией ионов Nа+.

Этот процесс приводит к повышению энергии Гиббса, а следовательно, в соответствии со 2-м законом термодинамики, самопроизвольно протекать не может. Нормальное распределение ионов обеспечивается работой натрий-калиевых насосов. Эти насосы, обеспечивающие перенос ионов через плазматическую мембрану против градиента концентрации и поддерживающие этот градиент, требуют большой затраты энергии.

 

Рис. Схема действия Na/K-АТФазы

 

Поэтому, как и многие другие биохимические процессы, перенос ионов Nа+ и К+ через клеточные мембраны сопряжен с экзоэргонической реакцией гидролиза АТФ.

Натрий-калиевый градиент обусловливает возникновение разности потенциалов на клеточной мембране. За счет энергии гидролиза одной молекулы АТФ три иона Nа+ выводятся из клетки, а два иона К+ поступают внутрь клетки. Такой дисбаланс электрических зарядов и служит причиной возникновения разности потенциалов на плазматической мембране, в частности нервных волокон. При этом внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно по отношению к внешней поверхности мембраны.

Изотонический раствор NаС1 (0,9 %) для инъекций вводят подкожно, внутривенно и в клизмах при обезвоживании орга­низма и при интоксикациях, а также применяют для промывания ран, глаз, слизистой оболочки носа, а также для растворения различных лекарственных препаратов.

Гипертонические растворы NаС1 (3—5—10%) применяют наружно в виде компрессов я примочек при лечении гнойных ран.. Применение таких компрессов способствует по законам осмоса отделению гноя из ран и плазмолизу бактерий (антимикробное действие). 2—5 %-ный раствор NаС1 назначают внутрь для промывания желудка при отравлении AgNОз, который при этом превращается в малорастворимый и нетоксичный серебра хлорид:

Аg+ (р) +С1- (р) =АgС1 (т)

Натрий водородкарбонат (натрий гидрокарбонат, сода двууглекислая, сода питьевая) NаНСОз используют при различных заболеваниях, сопровождающихся повышенной кислотностью—ацидозом (диабет и др.). Механизм снижения кислотности заключается во взаимодействии NаНСОз 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:

NаНСОз (р) + КСООН (р) -> КСООNа ) (р) + Н2O (ж) + + СO2 (г)

Используют NаНСОз и при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. При приеме NаНСОз протекает реакция нейтрализации избыточной соляной кислоты:

NаНСОз (р) + НС1 (р) = NаС1 (р) + H2O (ж) + СO2 (г)

Следует иметь в виду, что применение NаНСОз 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 NаНСОз 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 NаНСОз в качестве антисептического средства основано на том, что в результате гидролиза, протекающего в очень незначитель­ной степени, водный раствор NаНСОз проявляет слабощелочные свойства:

NаНСОз + Н2O Û NаОН + Н2СОз

При воздействии щелочей на микробные клетки происходит осаждение клеточных белков и вследствие этого гибель микро­организмов.

Натрий сульфат (глауберова соль) Nа2SO4-10Н20 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 Nа2В4O7×10Н20 применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний. Антисептическое действие тетрабората аналогично NаНСОз и связано с щелочной реакцией среды водного раствора этой соли вследствие ее гидролиза, а также с образованием 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 Na 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%. Калий является основным внутриклеточным катионом.

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 К4' 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 КС1 4—5 раз в день по 1 г.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.