Геоэкологическая характеристика фосфора (стр. 9 из 9)
Фосфор - важнейший элемент, входящий в состав белков, нуклеиновых кислот, костной ткани. Соединения фосфора принимают участие в обмене энергии (аденозинтрифосфорная кислота и креатинфосфат являются аккумуляторами энергии), с их превращениями связаны мышечная и умственная деятельность, жизнеобеспечение организма. Фосфор влияет на деятельность сердца и почек.
Потребность взрослого в фосфоре - 1200 мг/сут (1,2 г). Для правильного питания важно не только абсолютное количество фосфора, но и соотношение его с кальцием (2:3). При избытке фосфора может происходить выведение кальция из костей, при избытке кальция - развиваться мочекаменная болезнь.
Относительно много фосфора находится в рыбе, хлебе, мясе, молоке и сыре. Еще больше фосфора находится в фасоли, горохе, овсяной, перловой и ячневой крупах, а также в ягодных культурах, орехах, петрушке, капусте, моркови, чесноке, шпинате.
Значение фосфора и его роль в обменных процессах организма определяется соединениями, в состав которых он входит. Неорганический фосфор выполняет структурные функции: входит в состав костной ткани и фосфолипидов мембранных структур клетки; является компонентом буферной системы крови, других биологических жидкостей, обеспечивает поддержание кислотно-щёлочного равновесия.
Органические соединения фосфора входят в состав нуклеиновых кислот и принимают участие в процессах роста, деления клеток, хранения и использования генетической информации; являются центральным звеном энергетического обмена (в результате этерификации неорганического фосфата и его связывания в виде богатой энергией м-фофосфатной связи АТФ); участвуют в ферментативных процессах, обеспечивая проявление биохимических функций ряда витаминов, регуляцию обменных процессов (через цАМФ), проведение нервного импульса и мышечного сокращения.
7.2. Соединения фосфора в биохимических процессах
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
Окислительное фосфорилирование, осуществляющийся в живых клетках синтез молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной (АДФ) и фосфорной кислот за счёт энергии окисления молекул органических веществ (субстратов). В результате О. ф. в клетках накапливается АТФ — важнейшее макроэргическое соединение, расходуемое затем на обеспечение энергией различных процессов жизнедеятельности. Основные субстраты О. ф. — органические кислоты, образующиеся в трикарбоновых кислот цикле. О. ф. было открыто в 1930 советским биохимиком В. А. Энгельгардтом. В 1939 В. А. Белицер и Е. Т. Цыбакова показали, что О. ф. сопряжено с переносом электронов по цепи дыхательных ферментов, встроенных (как было установлено позднее) во внутреннюю мембрану митохондрий. Электроны поступают в дыхательную цепь от восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (НАД · Н) или никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ · Н) и через кофермент Q (см. схему) последовательно передаются от соединений с более отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом к соединениям с более положительным потенциалом.Перенос электронов по цепи завершается восстановлением О2 с помощью сложного ферментного комплекса — цитохромоксидазы. Т. о., процесс окисления субстрата кислородом опосредован серией окислительно-восстановительных реакций; в результате каждой из этих реакций энергия, запасённая в молекуле окисляемого субстрата, освобождается небольшими порциями, что позволяет клетке использовать её более полно. Утилизация высвобождаемой энергии происходит в т. н. пунктах энергетического сопряжения. Синтез АТФ из АДФ и фосфата осуществляется ферментным комплексом АТФ-синтетазой (который может катализировать и обратную реакцию — расщепление АТФ).
7.3. Фосфор в фармакологии
Биофосфонаты – передовой край современной фармакологической науки
Бисфосфонаты представляют собой целый класс потенциальных терапевтических средств для лечения различных заболеваний костей и мягких тканей, сопровождающихся нарушением обмена кальция.
К настоящему времени изучено множество бисфосфонатов. Каждый из них обладает своим собственным характерным спектром активности. Все бисфосфонаты устойчивы к энзиматическому гидролизу, обладают высоким сродством к ионам металлов, образуя как растворимые, так и нерастворимые хелатные комплексы и агрегаты в зависимости от рН раствора. Из плазмы бисфосфонаты ультрафильтруются только частично из-за связывания с белками и возможно с другими компонентами.
Наиболее изученным и применяемым в большинстве стран является этидронат (отечественный ксидифон). Данный препарат был первым синтетическим аналогом естественных пирофосфатов, оказавшимся эффективным при нарушениях обмена кальция в организме. Рекомендации к его применению уже стали классическими при болезни Педжета, прогрессирующем оссифицирующем миозите, при остеопорозах, особенно постменопаузальных Показано, что этидронат (ксидифон) эффективен при остеопорозах, опухолевом остеолизе, а также при гетерогенной оссификации (мышцы, ткани мозга, почки, надпочечники и др.)
Особенно тщательно изучается проблема лечения бисфосфонатами остеопорозов, наиболее тяжелым осложнением которых являются переломы позвонков, в частности, в постменопаузальный период у женщин. Сравнивается эффективность не только разных бисфосфонатов, но и терапевтические дозы, эффективные способы введения, разрабатываются оптимальные схемы, курсы лечения при необходимости их применения в течение длительных периодов (6 мес - 3 года).
Таким образом, бисфосфонаты - новый быстроразвивающийся и непрерывно увеличивающийся класс препаратов, актуальность разработки которых чрезвычайно высока в настоящее время.
8. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Общее значение фосфора и его соединений
Применяют ортофосфорную кислоту в настоящее время довольно широко. Основным ее потребителем служит производство фосфорных и комбинированных удобрений. Для этих целей ежегодно добывается во всем мире фосфоросодержащей руды около 100 млн. т. Фосфорные удобрения не только способствуют повышению урожайности различных сельскохозяйственных культур, но и придают растениям зимостойкость и устойчивость к другим неблагоприятным климатическим условиям, создают условия для более быстрого созревания урожая в районах с коротким вегетативным периодом. Они также благоприятно действуют на почву, способствуя ее структурированию, развитию почвенных бактерий, изменению растворимости других содержащихся в почве веществ и подавлению некоторых образующихся вредных органических веществ.
Немало ортофосфорной кислоты потребляет пищевая промышленность. Дело в том, что на вкус разбавленная ортофосфорная кислота очень приятна и небольшие ее добавки в мармелады, лимонады и сиропы заметно улучшают их вкусовые качества. Этим же свойством обладают и некоторые соли фосфорной кислоты. Гидрофосфаты кальция, например, с давних пор входят в хлебопекарные порошки, улучшая вкус булочек и хлеба.
Интересны и другие применения ортофосфорной кислоты в промышленности. Например, было замечено, что пропитка древесины самой кислотой и ее солями делают дерево негорючим. На этой основе сейчас производят огнезащитные краски, негорючие фосфодревесные плиты, негорючий фосфатный пенопласт и другие строительные материалы.
Различные соли фосфорной кислоты широко применяют во многих отраслях промышленности, в строительстве, разных областях техники, в коммунальном хозяйстве и быту, для защиты от радиации, для умягчения воды, борьбы с котельной накипью и изготовления различных моющих средств.
Фосфорная кислота, конденсированные кислоты и дегидротированные фосфаты служат катализаторами в процессах дегидратирования, алкилирования и полимеризации углеводородов.
Особое место занимают фосфорорганические соединения как экстрагенты, пластификаторы, смазочные вещества, присадки к пороху и абсорбенты в холодильных установках. Соли кислых алкилфосфатов используют как поверхностно-активные вещества, антифризы, специальные удобрения, антикоагулянты латекса и др. Кислые алкилфосфаты применяют для экстракционной переработки урановорудных щелоков.
Красный фосфор в чистом виде применяют в спичечном производстве; в смеси с толченым стеклом и клеем его наносят на боковые поверхности спичечной коробки. Красный и белый фосфор используют при получении йодистоводородной и бромистоводородной кислот. Фосфид цинка Zn3Р2 применяют для борьбы с грызунами. Белый фосфор используют в военном деле для зажигательных бомб, а также для дымообразующих снарядов, шашек и гранат, дающих дымовые завесы. Применение радиоактивного изотопа фосфора Р32 позволило по-новому осветить поведение фосфора в растениях, почве и удобрениях. Исключительная чувствительность определения радиоактивного фосфора дает возможность следить за ходом поступления в растения фосфатов, за их распределением и превращениями внутри растений. Чистую фосфорную кислоту используют в пищевой и фармацевтической промышленности. Техническая фосфорная кислота идет для окрашивания тканей, производства эмалей, зубных пломб, а также для производства фосфорных удобрений.
9. БИБЛИОГРАФИЯ
1. В.А. Фролов, Актовая речь на заседании Ученого совета РУДН
Экологическая патофизиология, М., Изд. РУДН, 2003 г.
2. Л.Ю. Аликберова, Н.Г. Завьялов "Актуальная геохимия"
С-Пб., «АСТ-ПРЕСС» 2001г.
3. Д.В. Жилин «Путешествия элементов. Геохимия».
М., «Аванта+», 2000 г.
4. М.Х. Карапетьянц М.Х. С.И. Дракин "Общая и неорганическая химия"
издательство «Химия» - 2000 г.
5. Пурдела Д., Вылчану Р. «Химия органических соединений фосфора».
М. Химия, 1990 г.
6. «Энциклопедия неживой природы»
том 4 «Земля», М, «БСЭ», 1989 г.
7. Н.Б. Прокофьева, М.С. Бучаченко «Библиотека химических элементов» (книга первая) М., «Наука» 1988 г.
8. Нентвиг, М. Кройдер, К. Моргенштерн "Химический тренажер"
М., «Мир» - 1986 г.
9. Гролэс Н, Перхерб В., «Земная кора под лупой»
М., «Мир», 1986 г.
10. Романов Г.В., Рыжикова Т.Я., Подзигун Г.И.
Органические гидриды в природе. - М., Изд. АН СССР, 1985 г.
11. Трофимов Б.А., Арбузова С.Н., Гусарова Н.К.
Фосфин в синтезе фосфорорганических соединений // Успехи химии. – 1984.- Т. 68, №3
12. Руководство по методам химического анализа морских вод.
Л., Гидрометеоиздат, 1979 г.
13. Методы гидрохимических исследований мирового океана.
М.: Наука, 1978 г.
14. Корбридж Д. Фосфор. Основы химии, биохимии, технологии.
М.: Мир, 1972 г.
- Ершов В.А., Смирнова Н.А., Николаева И.А. Актуальные вопросы образования фосфина в промышленном процессе получения фосфора // ЖПХ, 1969 г., №12