реферат ХЛП. Реферат Марганец его роль в биологии, медицине и фармации
 Скачать 40.88 Kb.
|
|
ГБОУ ВПО ОрГМА МИНЗДРАВА РОССИИ КАФЕДРА ИСТОРИИ ОТЕЧЕСТВА РЕФЕРАТ «Марганец его роль в биологии, медицине и фармации» Выполнила: студентка 11Ф группы Фармацевтического факультета Саликова И.И. Проверила: Таренкова И.В. Оренбург – 2020 Содержание. Введение………………………………………………………………….3-4 Глава 1. Марганец – химический элемент………...……………………5-6 Глава 2.1. Биологическая роль марганца……………………………….7-8 Глава 2.2. Соединение марганца в биологических системах….…….9-10 Глава 2.3. Роль марганца в медицине………………………………...….11 Глава 2.4. Токсическое действие соединений марганца на живой организм…………………………………………………………..……12-13 Глава 2.5. Марганец в судебно-медицинском отношении……..…14-15 Глава 2.6. Роль марганца в фармации……………………….……….16-17 Заключение………………………………………...…………………..18-19 Список литературы………………………………………………...……..20 Введение. Значительное количество химических элементов, постоянно обнаруживаемых в организмах, оказывает определенное влияние на течение процессов обмена веществ и на ряд физиологических функций в эксперименте, однако еще не известно, какую роль эти элементы играют в организмах в природных условиях, и поэтому их биогенное значение пока сомнительно. К таким элементам относятся алюминий, барий, бериллий, бром, висмут, галлий, германий, кадмий, литий, мышьяк, никель, олово, радий, ртуть, рубидий, свинец, серебро, сурьма, титан, уран, хром, цезий. Количественное содержание биоэлементов, входящих в состав организмов, сильно варьирует в зависимости от среды обитания, способа питания, видовой принадлежности и т.п. Основную массу живого вещества (99,4%) составляют так называемые макроэлементы: O, С, Н, Ca, N, K, P, Mg, S, Cl, Na. К числу микроэлементов, содержание которых в организме исчисляется тысячными и даже триллионными долями процента, относятся: железо, кобальт, марганец, медь, молибден, цинк, кадмий, фтор, йод, селен, стронций, бериллий, литий и др. Микроэлементам, несмотря на их малое количественное содержание организмах, принадлежит значительная биологическая роль. Помимо общего благоприятного влияния на процессы роста и развития, установлено специфическое воздействие ряда микроэлементов на важнейшие физиологические процессы – например, фотосинтез у растений. Связь между ролью элемента в живом организме и положением его в периодической системе хорошо прослежена для многих микроэлементов, однако далеко еще все стороны этой зависимости изучены в достаточной степени. Мощное воздействие микроэлементов на физиологические процессы и организме объясняется тем, что они вступают в теснейшую связь с биологически активными органическими веществами – гормонами, витаминами. Изучена также их связь со многими белками и ферментами. Именно указанными взаимоотношениями и определяются основные пути вовлечения микроэлементов в биологические процессы. В настоящее время твердо установлена связь между микроэлементами и витаминами. Показано, что марганец необходим для образования в ряде растения витамина C (аскорбиновой кислоты), предохраняющего человека и, некоторых животных от заболевания цингой. Есть данные, показывающие, что введением марганца можно вызвать образование аскорбиновой кислоты в организме тех видов животных, которые обычно неспособны к выработке этого витамина. Марганец, по-видимому, нужен и для действия витамина D (антирахитного) и B1 (антиневритного). Цель: Изучить биологическую роль марганца; Изучить применение в медицине; Изучить применение в фармации. Задачи: Исследовать теоретические основы физико-химической биологии. Изучить химические и физические свойства марганца. Выявить биологическую роль марганца. Актуальность: Химические элементы, которые, входя в состав организмов растений, животных и человека, принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической ролью, получили название биогенных элементов. К числу биоэлементов относятся: азот, водород, железо, йод, калий, кальций, кислород, кобальт, кремний, магний, марганец, медь, молибден, натрий, сера, стронций, углерод, фосфор, фтор, хлор, цинк. Глава 1. Марганец – химический элемент Марганец – d-элемент VII группы периодической системы, с конфигурацией валентных электронов 3d5 4s2. Некоторые сведения об этом элементе приведены ниже: Атомная масса 54,9380 Валентные электроны 3d5 4s2 Металлический атомный радиус, нм 0,130 Условный радиус иона Mn2+, нм 0,052 Условный радиус иона Mn7+,нм 0,046 Энергия ионизации Mn0 Mn+, эВ7,44 Содержание в земной коре.мол. доли,%3,210-2 Природные изотопы 55 Mn (100%) В отличие от p-элементов, марганец образует химические связи за счет орбиталей как внешнего, так и предвнешнего квантовых слоев, за счет 3d-, 4s- и 4p -орбиталей. Для марганца характерны степени окисления +2, +4 и +7, что отвечает устойчивой не связывающей электронной конфигурации d5 или d3, а также d0. Существуют соединения марганца, в которых он проявляет степени окисления 0,+3,+5 и +6.Для марганца наиболее типичны координационные числа 6 и 4. С ростом степени окисления у марганца тенденция к образованию анионных комплексов возрастает, а катионных падает (усиливается характер их бинарных соединений) Для химии марганца очень характерны окислительно-восстановительные реакции. При этом кислая среда способствует образованию катионных комплексов Mn (II), а сильнощелочная среда – анионных комплексов Mn (VI). В нейтральной среде (а также слабокислой и слабощелочной) при окислительно-восстановительных процессах, образуются производные Mn(VI) (чаще всего MnO2). Глава 2.1. Биологическая роль марганца Марганец– один из десяти металлов жизни. Он является важным биогенным элементом, который необходим для нормального протекания процессов в организме. Марганец является эссенциальным элементом для человека и животных. Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Всасывание марганца происходит в тонком кишечнике. Этому процессу способствуют витамины В1, Е, в умеренных количествах фосфор и кальций, а препятствует – избыточное поступление в организм фосфора и кальция. Среднесуточная потребность человека в марганце около 5 мг, она удовлетворяется той пищей, которую мы едим. Биоусвояемость марганца низкая и составляет всего 3-5%. В органах и тканях взрослого человека содержится около 12 мг марганца. Концентрируется он главным образом в костной ткани (до 43% от общего количества), печени, почках, поджелудочной железе. В организме марганец образует комплексы с белками, нуклеиновыми кислотами (РНК и ДНК) и аминокислотами. Хотя эти комплексы из-за большого радиуса катиона Mn2+ и его жесткости обычно мало устойчивы, но способствуют активации большого числа ферментов. Установлено, что биогенная роль ионов марганца (II) в организме разнообразна: они оказывают влияние на кроветворение, образование костей, минеральный обмен, процессы размножения и др. Так как ионные радиусы марганца и магния близки, они могут замещать друг друга в биохимических процессах. Марганец участвует в таком жизненно важном процессе, как аккумуляция и перенос энергии в организме, доказано его участие в синтезе витаминов группы В и С. В опытах на животных установлено влияние марганца на образование гемоглобина. Имеются данные, что это влияние марганца проявляется при некотором оптимальном соотношении марганца и железа. Таким образом, марганец – жизненно необходимый элемент. Следует отметить, что в организме марганец находится в степени окисления +2, но его восстановительные свойства не выражены. Участвуя в биохимических процессах, марганец, как правило, не меняет своей степени окисления. Очевидно, это связано с тем, что в организме нет сильных окислителей, а также с тем, что органические лиганды стабилизируют состояние марганца(II). Дефицит марганца является одним из распространенных отклонений в биоэлементном обмене современного человека. Это связано с повышенной психо-эмоциональной нагрузкой, за счет повышенного расходования марганца для обеспечения основных нейрохимических процессов, протекающих в центральной нервной системе. Глава 2.2. Соединения марганца в биологических системах Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше. Например, в листьях свёклы содержится до 0,03%, в организме рыжих муравьёв – до 0,05%, а в некоторых бактериях даже до нескольких процентов Mn. Опыты с кормлением мышей показали, что марганец является необходимой составной частью их пищи. В организме человека больше всего марганца (до 0,0004%) содержит сердце, печень, и надпочечники. Влияние его на жизнедеятельность, по-видимому, очень разнообразно и сказывается главным образом на росте, образовании крови и функции половых желёз. В избыточных против нормы количествах марганцовые соединения действуют как яды, вызывая хроническое отравление. Последнее может быть обусловлено вдыханием содержащей эти соединения пыли. Проявляется оно в различных расстройствах нервной системы, причем развивается болезнь очень медленно. Марганец принадлежит к числу немногих элементов, способных существовать в восьми различных состояниях окисления. Однако в биологических системах реализуются только два из этих состояний: Mn (II) и Mn (III). Во многих случаях Mn (II) имеет координационное число 6 и октаэдрическое окружение, но он может также быть пяти – и семикоординационным (например, в [Mn (OH)2ЭДТА]2-). Часто встречающаяся у соединений Mn (II) бледно-розовая окраска связана с высокоспиновым состоянием иона d5, обладающим особой устойчивостью как конфигурация с наполовину заполненными d орбиталями. В неводном окружении окружении ион Mn (II) способен также тетраэдрической координации. Координационная химия Mn (II) B Mg (II) обладает известным сходством: оба катиона предпочитают в качестве лигандов сравнительно слабые доноры, как, например, карбоксильную и фосфатную группы. Mn (II) может заменять Mg (II) в комплексах с ДНК, причем процессы матричного синтеза продолжают протекать, хотя и дают иные продукты. Незакомплексованный ион Mn (III) неустойчив в водных растворах. Он окисляет воду, так что при этом образуются Mn (II) и кислород. Зато многие комплексы Mn (III) вполне устойчивы (например, [Mn(C2O4)3]3 – оксалатный комплекс); Глава 2.3. Роль марганца в медицине Из соединений марганца в медицинской практике используют перманганат калия. Применяют растворы различных концентраций (в зависимости от заболевания). В целом растворы КМnO4 обладают антисептическими и прижигающими свойствами и используются для обработки поверхности кожи и слизистых оболочек, что обусловлено окислительным и коагулирующим действием его на белки. Лечебное действие KMnO4 основано на реакции: 4KMnO4+ 2H2O→ 4MnO2↓ + O2↑ + 4KOH Образующийся MnO2 оказывает вяжущее, раздражающее и прижигающее действие, а выделяющийся кислород обладает антимикробным и дезодорирующим действием. Кислород выделяется без образования пузырьков, поэтому растворы KMnO4 можно вводить в глубокие раны при анаэробной инфекции. Перманганат калия является препаратом наружного действия. Иногда раствор КМnО4 применяют внутрь для окисления токсичных органических веществ, переводя их в менее токсичные формы. Например, морфин окисляется в мало токсичный оксиморфин. Кроме того, в комплексе с другими компонентами используют сульфат и хлорид марганца(II) для лечения анемии. При больших кровопотерях также применяют соединения марганца в сочетании с солями меди(II) и кобальта(II). Глава 2.4. Токсическое действие соединений марганца на живой организм При действии на организм через органы дыхания соединения марганца приводят к тяжёлым поражениям центральной нервной системы, а также действуют на почки, органы кровообращения и легкие. Предельно допустимая концентрация его соединений в воздухе равна 0,0003 мг/л в пересчёте на марганец. Описаны случаи острого отравления марганцевой пылью на производстве, с последующим быстрым развитием «марганцевого психоза» и других патологических проявлений. Всемирная организация здравоохранения установила предельно допустимую концентрацию в питьевой воде марганца 0,5 мг/л и желательную – 0,1 мг/л. При попадании в организм перманганаты токсичны из-за сильных окислительных свойств. При полосканиях, спринцеваниях концентрированными растворами перманганата калия наблюдается отёк слизистых оболочек с последующими воспалительными явлениями, приводящими иногда к общему отравлению организма. Независимо от способа введения марганец выводится из организма через желудочно-кишечный тракт и почки. Основным органом, задерживающим марганец, является печень. Для лечения острых отравлений перманганатами используют 3%-й раствор пероксида водорода в уксуснокислой среде: 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH → 2Mn(CH3COO)2+ 2CH3COOK + 8H2O + 5O2↑ Не стоит забывать, что соединения марганца могут оказывать токсичное действие на организм человека. Предельно допустимая концентрация марганца в воздухе 0,3 мг/м3. При выраженном отравлении наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцового парксинсонизма. Глава 2.5. Марганец в судебно-медицинском отношении В суд. -мед. практике отравления марганцем встречаются чрезвычайно редко и носят обычно характер несчастных случаев. Экспертное значение имеют особенности клинической картины: у постадавших появляется жжение во рту и кровотечение из ротовой полости, затрудненное глотание, сиплость голоса, хриплое дыхание, судороги. Быстро нарастают явления общей слабости, отека лёгких и мозга. При суд. -мед. исследование внимание прежде всего привлекает характерная темная окраска кожи и слизистых оболочек. Губы, слизистые оболочки рта, глотки, гортани и пищевода гиперемированы и прокрыты характерным «дифтеритическим» налетом. Слизистая оболочка желудка черно-коричневого цвета с кровоизлияниями и полосками некроза, слизистая оболочка кишечника гиперемирована. В подслизистой оболочке лейкоцитарные инфильтраты в виде полос. Иногда развиваются трахеобронхит, очаговая пневмония. В печени мелкокапельная жировая дистрофия, в почках ограниченные некрозы. В селезенке умеренная ретикулоэндотелиальной ткани. В надпочечниках мелкие некротические очаги в ретикулярном слое. При подостром отравлении марганца отмечается резкое полнокровие всех внутренних органов, обширные кровоизлияния в надпочечниках, тромбоз мелких легочных сосудов, паренхиматозная дистрофия и жировая инфильтрация печени и почек, вакуолизация и набухание пирамидных нейроцитов коры головного мозга, деструкция глиозных околососудистых мембран и периваскулярная лимфоидная инфильтрация. Выявленные морфологические изменения свидетельствуют о высокой токсичности марганца. Суд. – мед. диагностика отравлений марганца базируется на клинической картине заболевания, патологоанатомических данных и результатах судебно-химических исследований внутренних органов с учетом и следственных данных. При суд. -хим. исследовании для обнаружения марганца производят минерализацию навесок органов трупа в смеси концентрированных серной и азотной к-т, а затем определяют марганец дробным методом по Крыловой. Чувственность метода 0,02-20 марганца на 100 г органа. Глава 2.6. Роль марганца в фармации Из соединений марганца в медицинской практике используют перманганат калия. Применяют растворы различных концентраций (в зависимости от заболевания). В целом растворы КМnO4 обладают антисептическими и прижигающими свойствами и используются для обработки поверхности кожи и слизистых оболочек, что обусловлено окислительным и коагулирующим действием его на белки. Лечебное действие KMnO4 основано на реакции: 4KMnO4 + 2H2O → 4MnO2↓ + O2↑ + 4KOH Образующийся MnO2 оказывает вяжущее, раздражающее и прижигающее действие, а выделяющийся кислород обладает антимикробным и дезодорирующим действием. Кислород выделяется без образования пузырьков, поэтому растворы KMnO4 можно вводить в глубокие раны при анаэробной инфекции. Перманганат калия является препаратом наружного действия. Иногда раствор КМnО4 применяют внутрь для окисления токсичных органических веществ, переводя их в менее токсичные формы. Например, морфин окисляется в мало токсичный оксиморфин. Кроме того, в комплексе с другими компонентами используют сульфат и хлорид марганца (II) для лечения анемии. При больших кровопотерях также применяют соединения марганца в сочетании с солями меди (II) и кобальта (II). Для анализа ряда химических соединений и лекарственных препаратов, обладающих свойствами восстановителей, Н2О2, NaNО2, FеSО4 и др. применяют растворы перманганата калия, который и дал название методу – перманганатометрия. Определение проводят в кислой среде в присутствии серной кислоты: MnO4–+ 8H++ 5e-→ Mn2++ 4H2O Используют также восстановление перманганат-ионов в нейтральной среде до МnО2 (бурого осадка) по полуреакции: MnO4–+ 2H2O+ 3e-→ MnO2¯+ 4OН– Перманганатометрию используют в клиническом и биохимическом анализе для определения некоторых ферментов, а также для определения мочевой кислоты в крови. В санитарно-гигиенической практике используют перманганат калия для определения окисляемости воды в промышленных и сточных водах. Заключение. Марганец является эссенциальным элементом для человека и животных. Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Всасывание марганца происходит в тонком кишечнике. Концентрируется он гланым образом в костной ткани (до 43% от общего количество), печени, почках, поджелудочной железе. В организме марганец образует комплексы с белками, нуклеиновыми кислотами (РНК и ДНК) и аминокислотами. Хотя эти комплексы из-за большого радиуса катиона Mn2+ и его жесткости обычно мало устойчивы, но способствуют активации большого числа ферментов. Установлено, что биогенная роль ионов марганца (II) в организме разнообразна: они оказывают влияние на кроветворение, образование костей, минеральный обмен, процессы размножения и др. Так как ионные радиусы марганца и магния близки, они могут замещать друг друга в биохимических процессах. Марганец участвует в таком жизненно важном процессе, как аккумуляция и перенос энергии в организме, доказано его участие в синтезе витаминов группы B и C. В опытах на животных установлено влияние марганца на образование гемоглобина. Имеются данные, что это влияние марганца проявляется при некотором оптимальном соотношении марганца и железа. Таким образом, марганец – жизненно необходимый элемент: Во - первых, марганец входит в состав либо является активатором ряда ферментативных систем; Во – вторых, марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных; В – третьих, марганец принадлежит к весьма распространенным элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры; В – четвертых, в организме человека больше всего марганца ( до 0,0004%) содержит сердце, печень и надпочечники. Влияние его на жизнедеятельность, по-видимому, очень разнообразно и складывается главным образом на росте, образовании крови и функции половых желёз; В – пятых, в избыточных против нормы количествах марганцовые соединения действуют как яды, вызывая хронической отравление. Последнее может быть обусловлено вдыханием содержащей эти соединения пыди. Проявляется оно в различных расстройствах нервной системы, причём развивается болезнь очень медленно. Список литературы. Ахметов Н.С., Общая и неорганическая химия. -М.: Высшая школа, 1989; Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание; Некрасов Б.В., Учебник общей химии. -М.: Химия, 1981; Естественные науки Автор: А.К.Лаврухина, Л.В.Юкина Название: Аналитическая химия марганца Издательство: Наука Год: 1974 Общая и неорганическая химия для медиков и фармацевтов.Учебник и практикум для СПО, Негребецкий В.В., Белавин И.В., Сергеева В.П.,2019 |