Биогенные d-элементы

Марганец, 25Mn 4s23d5.

Основные и восстановительные свойства Mn2+

MnO+H2SO4+5H2O=[Mn(H2O)6]SO4
MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2↓+Na2SO4
Mn(OH)2+O2+H2O→Mn(OH)4→MnO2↓+H2O
Качественная реакция на Mn2+ :
2Mn(NO3)2+5NaВiO3+16HNO3=
2HMnO4+5Вi(NO3)3+5NaNO3+7H2O
фиолетовое окрашивание

MnO2 - окислительно-восстановительная двойственность:

2MnO2+3NaВiO3+12HNO3 =>
2HMnO4+3Вi(NO3)3+3NaNO3+5H2O восстановительные свойства;
MnO2+4HCl=>MnCl2+Cl2+2H2O
окислительные свойства.

KМnO4 - сильный окислитель

при отравлениях обезвреживание идет за счет окислительно-восстановительной

Зависимость ОВР от pH:

в кислой среде ϕ0MnO4-/Mn2+ = 1,52В
2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O
в нейтральной среде

Mn in vivo

В организме человека содержится около 12мг марганца, ω(Mn) =

Биороль

В составе фермента аргиназы марганец участвует в цикле мочевинообразования. На последнем

АРГ Mn2+

Биороль

В составе фосфоглюкомутазы участвует в углеводном обмене.
фосфоглюкомутаза
Глюкоза – 1 –

Установлено влияние марганца на образование гемоглобина.
Mn+2, подобно Mg+2, в составе активных

Избыток и недостаток:

Суточная потребность 5-7мг. Марганец содержится в печени, красной свекле,

Лекарственные препараты:

MnCl2, MnSO4 в сочетании с солями железа, меди, кобальта используют

Железо

26Fe 4s23d6
с.о. +2 и +3
координационное число в комплексных соединениях 6.

Химические превращения (Fe2+)

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑;
FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl;
Fe(OH)2 проявляет основные и восстановительные свойства:
Fe(OH)2+H2SO4=FeSO4+2H2O;
Fe(OH)2+O2+H2О→Fe(OH)3.
Fe(OH)2 разлагается при нагревании

Химические превращения (Fe3+)

Fe(OH)3 проявляет амфотерные свойства, т.е. реагирует и с кислотами,

Соли Fe3+ легко гидролизуются с образованием малорастворимых основных солей, поэтому для

Fe in vivo

Содержание железа в организме около 5г, ω(Fe) ≈ 10-2

Биороль

Транспортные биокомплексы:
а) гемоглобин (Hb) обратимо связывает кислород и переносит его от

б) миоглобин (Mb) осуществляет обратимый перенос кислорода в мышцах:
[MbFe+2] + O2

в) трансферрин – железосодержащий белок, легко проходит через клеточную мембрану и

Ферритин – является аккумуляторным биокластером, в его полости депонируется

Ферментативные комплексы железа:
а) цитохромы(ЦХ) катализируют перенос электронов в дыхательной

б) каталаза, активный центр которой содержит Fe+3, ускоряет процесс разложения токсичного

Избыток и недостаток

Суточная потребность железа составляет 1мг, но из пищи усваивается

При недостатке железа в организме (или большой его потере) развивается железодефицитная

Железодефицитная анемия

Железодефицитная анемия

Железодефицитная анемия

Лекарственные препараты:

FeCl2, FeSO4 ·7H2O,
“феррамид” (комплекс Fe с никотиновой

FeCl3 (слабый окислитель) – применяют наружно как дезинфицирующее и кровоостанавливающее

Кобальт

27Co 4s2 3d7
с.о. +2 и +3
координационное число в комплексных соединениях

Co in vivo

Содержание в организме 1,2мг кобальта, микроэлемент.
Топография: мышцы (43%), кости

Биороль

Биороль кобальта связана с витамином В12, который является порфириновым комплексом Со+³

Осуществляет перенос Н+, кобальт при этом восстанавливается:
+ē
HR · Со+3 R·

Избыток и недостаток

Суточная потребность составляет 0,3 мг кобальта. Витамин В12 содержится

B12 дефицитная анемия

Лекарственные препараты:

Витамин В12 – для лечения анемии, нервных заболеваний
Коамид (комплекс кобальта

Медь

Электронная формула:
29Сu 4s13d10,
с.о. +1 , +2
координационные числа 2

Химические свойства
2Сu+O2=2CuO
CuO+Cu=Cu2O
Cu2O+2HCl=2CuCl↓
CuCl+2NH3=[Cu(NH3)2]Cl

CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl.

Химические свойства

Cu(OH)2 обладает амфотерными свойствами, т.е. реагирует и с кислотами, и

Все соединения Cu ядовиты, даже сама металлическая Cu, т.к. на ее

Cu in vivo

В организме взрослого человека содержится около 100 мг меди,

Биороль

В биохимических процессах медь участвует в виде комплексов Сu+ и Сu2+

Медьсодержащие ферменты оксигеназы [ОКГ Сu+] активируют молекулу кислорода в процессе окисления

Биороль

Фермент супероксиддисмутаза
[СОД Сu2+] ускоряет реакцию разложения токсичного супероксид-иона ·О2-

Фермент цитохромоксидаза [Fe2+ЦХОСu+], катализирует перенос электронов на кислород на конечном этапе

Биороль

Медьсодержащий белок плазмы крови церулоплазмин [ЦП]:
а)катализирует окисление Fe+2 в Fe+3 в

б)восстановленная форма церулоплазмина [ЦПСu+]
катализирует восстановление кислорода в воду:
О2+4[ЦПСu+] +4H+ → 2H2O

в)осуществляет транспорт меди в органы, регулирует баланс меди и обеспечивает выведение

Избыток и недостаток

Суточная потребность 4-5 мг.
Медь содержится в печени

Дефицит меди может привести к разрушению эритроцитов (медная анемия), а

Избыток меди возможен при нарушении синтеза церулоплазмина. Медь накапливается в

ЦИРРОЗ ПЕЧЕНИ ПРИ БОЛЕЗНИ ВИЛЬСОНА-КОНОВАЛОВА

Лекарственные препараты:

CuSO4 - наружно как антисептик, вяжущее, прижигающие
CuSO4 - в микродозах

Цинк

Электронная формула:
30Zn 4s23d10
с.о. +2
координационное число 4.

Химические свойства:

2Zn+O2=2ZnO
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O
Качественная реакция на ион Zn2+ - образование белого осадка сульфида

Амфотерность Zn(OH)2

Zn(OH)2 является амфотерным гидроксидом, реагирует и с кислотами, и с

Zn in vivo

В организме взрослого человека содержится 1,4 – 2,3 г

Биороль

Цинк входит в состав более
40 металлоферментов:
а) карбоангидраза в эритроцитах катализирует

б) карбоксипептидаза КОПZn2+ участвует в гидролизе пептидной связи белков:
КОП Zn2+
R1CO-NH

Биороль

Известное влияние цинк оказывает на углеводный обмен, входит в состав активной

Участвует в формировании спиральной структуры РНК.
Цинк влияет на рост, половое развитие,

Избыток и недостаток

Суточная потребность цинка около 20 мг компенсируется продуктами, которые

Лекарственные препараты:

ZnCl2 – вяжущее, прижигающее и антисептическое действие – для лечения

Токсическое действие Cd, Hg:

Наиболее токсична метилртуть (CH3Hg+). Она образуется в водоемах

Метилртуть накапливается в рыбе, а затем с пищей попадает в организм

Постепенно концентрируясь, она вызывает необратимые разрушения в организме и смерть.
Отравление

Болезнь Минамата

Механизм токсического действия ртути и кадмия:

1. Ионы Cd2+ и Hg2+ могут

2. У кадмия и особенно ртути ярко выражено химическое сродство к

Лекарственные препараты:

HgСl2 – в концентрации 1 : 1000 для дезинфекции и