Токсическое действие соединений серы и селена на живой организм

Очень ядовит сероводород (H₂S), так как является ингибитором фермента цитохромоксидазы – переносчика электронов в дыхательной цепи. Он блокирует перенос электронов с цитохромоксидазы на кисло­род О₂ за счет связывания атомов меди этого фермента. При вдыхании больших количеств сероводорода наступает обморочное состояние и даже смерть от паралича дыхания. Симптомами отравления сероводорода являются насморк, кашель, резь в глазах, головная боль, тошнота, рвота, возбуждение, а в тяжелых случаях – кома, судороги, отек лег­ких. Смертельная концентрация сероводорода в воздухе – 1,2 мг/л.

Как раздражитель слизистой оболочки дыхательных путей действу­ет оксид серы(IV) (SО₂). Ежегодно в атмосферу выбрасывается 2,3 миллиарда тонн вредных примесей, из которых 14,9% приходится на долю SO₂. При концентрации SO₂ в воздухе 0,5 мг/м³ заболеваемость бронхитом у населения составит 6%, при концентрации 1,0 мг/м³ – 13,2%, при 5 мг/м³ – 71,2%, а при концентрации 6,8 мг/м³ все население заболеет бронхитом. Накопление SО₂ в атмосфере сопровождается образованием сернистой и серной кислот за счет взаимодействия оксидов серы с парами воды и кислородом воздуха:

SO₂ + H₂O Û H₂SO₃

SO₂ + O₂ ® SO₃ + H₂O ® H₂SO₄

H₂SO₃  и H₂SO₄ являются причиной кислотных дождей, наносящих огромный вред окружающей среде.

К источникам избыточного поступления серы в организм человека относятся серосодержащие соединения (сульфиты), которые добавляются во многие пищевые продукты и напитки в качестве консервантов. Токсичность соединений серы при попадании в желудочно-кишечный тракт связана с их превращением микрофлорой кишечника в сероводород.

Для качественного обнаружения сероводорода в растворе исполь­зуют реакции образования малорастворимых сульфидов РbS (черного цвета), CdS (желтого цвета).

Для обнаружения SO₂ в растворе используют реакции обес­цвечивания растворов йода или перманганата калия:

SO₂ + I₂ + 2H₂O ® 2HI + H₂SO₄

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O ® 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

Токсическая доза селена для человека составляет 5 мг. Соединения селена со степенью окисления +4 (селениты) более токсичны, чем цианиды. Распад соединений селена в организме приводит к выделению высокотоксичного диметилселена CH₃-Se-CH₃, имеющего чесночный запах.

Установлен механизм этой реакции. При взаимодействии селенистой кислоты H₂SеO₃ с тиолсодержащими белками (R−SH) происходит их превращение в белки, содержащие группы –S–Se–S–:

H₂SеO₃ + 4R–SH ® R−S−Se−S−R + R–S–S–R + 3Н₂О

Наличие такой группы может привести к изменению третичной структуры белков и нарушению их биологической функции. Под действием ферментов соединения, содержащие группу –S–Se–S–, восстанавливаются до селеноводорода, который затем присоединяет метильные группы, образуя высокотоксичный диметилселен Н₃С–Se–СН₃.

Избыточное поступление селена и его соединений в организм отмечается у рабочих, занятых в электронной, литейной, медеплавильной, стекольной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей, химической (производство пестицидов) и фармацевтической (производство сульфида селена, селенита натрия) промышленностях.

Тема VI . р-Элементы VII группы: фтор, хлор, бром, йод

Биологическая роль фтора, хлора, брома и йода

По содержанию в организме человека хлор (0,15%) относится к макроэлементам, а остальные элементы этой группы (содержание 10^-5%) являются микроэлементами. Хлор и йод относятся к незамени­мым элементам, а остальные являются постоянными составными частями тканей.

В организме все галогены находятся в степени окисления -1, хлор и бром – в виде гидратированных ионов, а фтор и йод, глав­ным образом, в связанной форме входят в состав некоторых биоорганических соединений. Вследствие уменьшения электроотрицательности в ряду F - С1 - Br - I связь углерода с йодом наименее полярна, поэтому йод находится в живых организмах в виде элементооргани­ческих соединений (со связью С–I).

Фтор. В организме человека масса фтора составляет около 7 мг (10^-5%). Соединения фтора концентрируются в костной ткани, ногтях, зубах.

Недостаток фтора в организме приводит к кариесу зубов. В состав эмали зубов входит труднорастворимый фторапатит Ca₃(PO₄)₂∙CaF₂. Минеральную основу дентина составляют гидроксоапатит 3Ca₃(PO₄)₂∙Ca(OH)₂, хлорапатит 3Ca₃(PO₄)₂∙CaCl₂ и фторапатит 3Ca₃(PO₄)₂∙CaF₂.

Фторид ионы способствуют осаждению фосфата кальция, образуя защитный слой на поверхности зубов.

Под действием кислот, вырабатываемых бактериями, происходит растворение одной из минеральных основ тканей зубов – гидроксоапатита:

3Ca₃(PO₄)₂∙Ca(OH)₂ + 10H⁺ ® 10Ca²⁺ + 6H₂PO₄^- + 2H₂O

Причем очень часто разрушению подвергается не внешняя поверхность зуба, покрытая слоем эмали, а внутренние участки дентина. Пока эмаль повреждена незначительно (имеются предположения), введение NаF способствует образованию фторапатита, который облегчает реминерали­зацию начавшегося повреждения.

Хлор. Хлорид-ионы играют важную биологическую роль. Они акти­вируют некоторые ферменты, создают благоприятную среду для действия протеолитических ферментов желудочного сока. Для выработки соляной кислоты в желудке необходим NаСl. Помимо важной роли соляной кис­лоты в процессе пищеварения, NаС1 уничтожает различные болезне­творные бактерии (холеры, тифа). В форме соляной кислоты хлорид-ион является необходимым компонентом желудочного сока. Выделение соля­ной кислоты из клеток слизистой оболочки желудка можно описать следующим уравнением:

H₂CO₃(кровь) + Cl^- ® HCO₃^-(кровь) + HCl(желудок)

Соляная кислота желудочного сока необходима для перехода фермента пепсина в активную форму. Пепсин обеспечивает переваривание белков путем гидролитического расщепления пептидных связей:

R–CO–NH–R₁ + H₂O ® R–COOH + R₁–NH₂

Хлорид-ионы, образуя ионные слои по обеим сторонам клеточных мембран, участвуют в создании электрического мембранного потенциала, который регулирует ионные потоки через клеточные мембраны, перенос неоргани­ческих и органических веществ сквозь мембраны, участвуют в поддер­жании осмотического равновесия. Имея оптимальный радиус для проник­новения через мембрану клеток, хлорид-ионы совместно с ионами калия и натрия участвуют в создании определенного осмотического давления и регуляции водно-солевого обмена.

Бром локализуется преимущественно в железах внутренней секреции, в первую очередь в гипофизе. Биологическая роль соединений брома в нормальной жизнедеятельности организма еще недостаточно выяснена. Экспериментально установлено, что соединения брома угнетают функцию щитовидной железы и усиливают активность коры надпочечников.

Йод относится к числу незаменимых биогенных элементов, и его соеди­нения играют важную роль в процессах обмена веществ. Он влияет на синтез некоторых белков, жиров, гормонов. В организме человека йода содержится 25 мг (4´10^-5 %) и большая его половина находится в щитовидной железе (в виде гормонов). Щитовидная железа секретирует гормоны тироксин и трийодтиронин. Пониженная активность щитовидной железы (гипотиреоз) может быть связана с уменьшением её способности накапливать йодид-ионы, а также с недостатком в пище йода (эндеми­ческий зоб).

Таким образом, все р-элементы VII группы физиологически активны, хлор и йод незаменимы для нормальной жизнедеятельности организма. В организме галогены взаимозамещаемы, при этом наблюдаются как случаи синергизма, так и антагонизма. Антагонистами йода являются фтор и бром. Конкурируя с йодом, фтор может вытеснять его из йодорганических соединений и подавлять транспорт йода в организме. Поглощению йода щитовидной железой препятствует бром. К синергистам йода относится селен – при дефиците селена йод не усваивается.

---

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 520; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!