Реферат: Бионеорганическая химия - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Бионеорганическая химия

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 1262 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

БИОНЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Бионеорганическая химия — одно из самых новых направлений неорга нической химии. Задачей бионеорганической химии являются выявле ние неорганических соединений, участвующих в различного рода био логических процессах, их изучение, математическое и химическое мо делирование биологических систем с участием этих соединений и, на конец, управление этими системами и их оптимизация. В курсе неорганической химии при систематическом рассмотрении свойств эле ментов периодической системы необходимо наряду с другими аспекта ми останавливаться и на проблемах бионеорганической химии, в том числе отмечать биологическую роль тех или иных неорганических соединений. 1. Бионеметаллы и биометаллы В биологических процессах участвует большое число химических соединений, образованных различными элементами периодической си стемы. Организмы животных и растений состоят из сложных веществ, включающих в свой состав как элементы-неметаллы, так и элементы с металлическими свойствами. Из неметаллов особенно важную роль играют углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, галогены. Из металлов в состав животных и растительных организмов входят нат рий, калий, кальций, магний, железо, цинк, кобальт, медь, марганец, молибден и некоторые другие. Для того чтобы оценить соотношение количеств химических эле ментов, входящих в состав живых организмов, полезно рассмотреть содержание биоэлементов в организме «среднего» здорового человека (вес 70 кг). Установлено, что на 70 кг массы человека приходится 45,5 кг кислорода (т. е. больше половины массы), углерода— 12,6, водорода — 7,0, азота — 2,1 кг, примерно столько же фосфора. Каль ция в человеке 1,7 кг, калия — 0,25, натрия — 0,07 кг, магния — 42 г, железа — только 5 г (химики шутят, что железа в человеке хватит лишь на один гвоздь), цинка — 3 г. Остальных металлов в сумме мень ше, чем 1 г. В частности, меди — 0,2 г, марганца — 0,02 г. Интересно , что вхождение химич еских элементов в состав живых организмов не зависит каким - либо простым образом от их распростра ненности . Действительно , хотя наиболее распространенный на земле элемент — кислород — является важнейшей составной частью соедине ний , слагающих растительные и животные организмы , такие распрост раненные элементы , как кремний и алюминий , в их состав не входят , а относительно мало распространенные кобальт , медь и молибден вы полняют важную биологическую роль . Следует отметить также , что среди биоэлементов , т . е . элементов , играющих важную роль в по строении живого организма и в процессах поддержания его жизни ( обмен веществ , метаболизм ), находятся очень сильно различающиеся по своим химическим свойствам , размерам частиц и электронному строению металлы и неметаллы . Например , среди биометаллов ( их часто называют «металлами жизни» ) есть элементы , образующие ионы с благородногазовой электронной «подкладкой» , несклонные к прояв лению переменной валентности ( Na +, K + , Mg 2+ , Са 2+ ). Наряду с этим есть среди биометаллов и эл ементы с 18- электронной ( Zn 2 +) или не достроенной 18- электронной «подкладкой» ( Cu 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mo ( V ), Mo ( VI )). Последние склонны изменять степень окисления в ходе обмена веществ . Среди перечисленных биометаллов есть элементы, образующие преимущественно ионные ( Na , К) и ковалентные связи ( Mo , Zn ); силь ные комплексообразователи, такие, как Fe 3+ , Co 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ . Однако и менее прочные комплексы, образованные, например, ионами Са 2+ , Mg 2+ , Mn 2+ , играют важную биологическую роль, и даже ионы щелоч ных металлов ( Na + , К + ) в метаболических процессах вовлекаются в образование комплексов (с участием макроциклических лигандов). Установлено, что большое значение имеют размеры ионов металлов, участвующих в процессах метаболизма. Так, например, не очень большая разница в величинах ионных радиусов Na + (0,98 А) и К + (1,33 А) обусловливает очень большую разницу в радиусах гидратированных ионов. Это приводит к неодина ковой роли ионов Na + и К + в процессе метаболизма: Na + — внекле точный, а К + — внутриклеточный ионы. Именно размеры ионов, а так же характерный для данного иона тип химической связи определяют, на какие ионы может замещаться тот или иной ион в процессе мета болизма. Установлено, что ионы К + могут замещаться в живых тканях на крупные однозарядные катионы щелочных металлов ( Rb + , Cs + ), а также на сходные по размерам ионы NH 4 + и Т1 + . Напротив, относи тельно маленький ион Na + может замещаться только на Li +. Интерес но, что обмен на ионы Cu + не происходит, видимо, из-за склонности Cu + к образованию ковалентных связей, хотя размеры Cu + и Na + сходны. Очень важно, что ионы Mg 2+ и Са 2+ в биосистемах не замещают друг друга. Это связано, как полагают, с большей ковалентностью связи Mg 2+ с лигандами по сравнению с Са 2+ . Еще более ковалентные связи с лигандами образует Zn 2+ , он не замещается на Mg 2+ , хотя близок к нему по величине ионного радиуса. Согласно. К. Б. Яцимирскому, оценку ионности и ковалентности связей ионов биометаллов с лигандами целесообразно проводить сле дующим образом. Ионность связи пропорциональна отношению квад рата заряда иона к величине ионного радиуса. Это отношение для большинства ионов находится в пределах от 1 до 5. Только для бе риллия это отношение аномально велико и составляет 11,7. Именно с этим связывают высокую токсичность иона Ве 2+ . Ковалентность связи металл— лиганд, по Яцимирскому, можно оценить как отношение где I м и I l — потенциалы ионизации ( валентных состояний ) металла и лиганда соответственно ; S ml — интеграл перекрывания орбиталей , взаимодействующих при образовании ковалентной связи . Ковалентность биометаллов , охарактеризованная таким способом , обычно из меняется в интервале 20 — 135. При малой ковалентности связи наи более устойчивыми оказываются соединения ионов металлов с кисло родом . По мере роста к овалентности все более устойчивыми оказывают ся соединения со связью металл— азот и , особенно , со связью металл— сера . Такую же корреляцию дает классификация Пирсона , согласно которой «жесткая» кислота соединяется с «жестким» основанием ,, а «мягкая» кислота — с «мягким» основанием . Бионеорганическая химия рассматривает не только те элементы и их соединения, которые присутствуют в нормально функционирующем живом организме, но и те элементы (и их соединения), которые, не являясь составной частью здорового организма, могут оказывать на него то или иное воздействие, попадая в организм извне. Речь идет о взаимодействии живого организма с ядовитыми веществами, попав шими в организм случайно или накопившимися в нем, например, в результате неправильной работы тех или иных органов (производ ные свинца, кадмия, ртути и др.). Надо учитывать, что очень важной является дозировка различных элементов и их соединений в живом организме. Доказано, что один и тот же элемент может положительно влиять на организм в целом и одновременно быть сильным ядом в случае его передозировки. Уже упоминалось, что цинк принадлежит к числу важнейших биометаллов: ионы Zn 2+ входят в состав нескольких десятков ферментов, катализи рующих протекание жизненно важных процессов. В то же время уста новлено, что при слишком высоком содержании Zn 2+ в тканях он ока зывает канцерогенное действие. Примером того же типа может быть селен, который, вообще го воря, не причисляют к биометаллам. Однако в последнее время уста новлено, что уменьшение содержания селена в пище, потребляемой человеком за день, с 0,3— 0,5 мг (Япония) до 0,1— 0,2 мг (США, ФРГ) приводит к резкому возрастанию числа раковых заболеваний грудной железы у женщин (более чем в 5 раз). Полагают, что низкое содер жание селена в пищевых продуктах, вырабатываемых в странах с вы сокоразвитой химической промышленностью, связано с большим со держанием в атмосфере соединений серы, вытесняющих селен из при родных объектов. В Японии нехватка селена в пище меньше, так как многие пищевые продукты, извлекаемые из моря, содержат большое количество селена. В задачи бионеорганической химии входит изучение строения и биологической роли неорганических соединений. Эти исследования про водят различными физико-химическими методами, а также методами биологии и биохимии, включающими и математическое моделирование. Бионеорганические исследования имеют первостепенную важность для решения задач медицины, охраны окружающей среды, неорганической технологии. Далее мы кратко рассмотрим свойства и строение некото рых лигандов, играющих важнейшую роль в биологии, в частности соединения, закомплексовывающие биометаллы, а затем перейдем к характеристике свойств важнейших бионеорганических соединений и их роли в процессах жизнедеятельности животных и растений. 2. Важнейшие биолиганды Биолиганды — это молекулы или ионы, взаимодействующие в организме с биометаллами. Многие из них называются «молекулами жизни». К числу биолигандов относятся главным образом органические соеди нения. Однако и неорганические лиганды, хотя их существенно мень ше, играют в процессах метаболизма важную и незаменимую роль. Это неорганические анионы, такие, как галогенид-ионы ( F - , С1 - , I - ), сульфат - и нитрат-ионы, а также гидроксил-, фосфат- и карбонат-ионы, образование и гидролиз которых вносят немалый вклад в энергетиче скую «копилку» живого организма. Это, наконец, нейтральные моле кулы Н 2 О, О 2 , СО 2 , NH 3 . Без этих лигандов метаболизм, питание и сама жизнь организма невозможны. Поэтому исследование взаимодействия с упомянутыми неорганиче скими веществами ионов биометаллов, а также других катионов, попадающих в организм извне, — важнейшая задача биохимии. Взаимо действия, реализующиеся в биосистемах, не являются специфическими и рассматриваются в рамках обычных курсов неорганической химии. Поэтому ниже будут представлены сведения лишь о лигандах, харак терных именно для биосистем или моделирующих эти системы. Комплексы с полидентатными и макроциклическими лигандами Основной особенностью биолигандов является их принадлежность к числу полидентатных и (очень часто) макроциклических лигандов. Как известно, особая устойчивость комплексных соединений, об разованных ионами металла с полидентатными лигандами, объясняет ся образованием одной молекулой (или ионом) лиганда с данным центральным ионом (катионом металла) одного или нескольких хелатных циклов. Согласно правилу Чугаева, наиболее устойчивыми яв ляются пятичленные хелатные циклы (для систем без кратных связей) и шестичленные циклы (для систем с сопряженными двойными связя ми). Напомним, что энергетическая выгодность замыкания хелатных циклов (хелатный эффект) определяется как энтропийным, так и эн-тальпийным факторами. Рассмотрим в качестве примера комплексообразование Ni 2+ с аммиаком и этилендиамином еп: В обоих комплексах ион Ni 2+ ко ординирует два атома азота . Боль шая величина K уст в случае этилендиаминового комплекса , несомнен но , связана с хелатным эффектом : в комплексе [N i е n ] 2+ имеется пятичленный хелатный цикл , тогда как у комплекса [ Ni ( NH 3 )2] 2+ — «откры тое» строение : Координационно насыщенные аммиакаты Ni 2 + имеют состав [ Ni ( NH 3 )4] 2+ или [ Ni ( NH 3 )6] 2+ . Установлено, что разница в величинах констант устойчивости этих двух комплексов ( A lgK уст = 2,5) определяется энтальпийным (
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Вот уже год как без объявления войны Америка сбросила на Россию Украину.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Бионеорганическая химия", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru