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
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
Люблю людей, которые вечно опаздывают. Мы всегда встречаемся вовремя.
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 - 2016
Рейтинг@Mail.ru