Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
В организме взрослого человека содержание катионов натрия составляет около 100 г, катионов калия - 140 г, при этом в сутки с пищей поступает катионов натрия 8-12 г, а калия 2-6 г. Натрий и калий - элементы группы IA. Атомы элементов этой группы имеют во внешнем слое один электрон на s-под-уровне (11Na: 3s1; 19К: 4s1), который они стремятся отдать в соединениях партнеру, образуя устойчивые симметричные монокатионы с электронной конфигурацией ближайшего благородного газа. При движении сверху вниз в группе IA возрастают радиусы атомов элементов и уменьшается энергия их ионизации (разд. 1.3). В соответствии с этой закономерностью возрастают восстановительная способность этих элементов и основность их гидроксидов при движении сверху вниз по группе. Резко отрицательные значения стандартных восстановительных потенциалов для металлов IA группы
также свидетельствуют об их сильных восстановительных свойствах, причем настолько сильных, что в любых водных средах устойчивы только катионы этих элементов. Поэтому с медико-биологических позиций нас интересуют прежде всего свойства катионов Na+ и К+ в водных средах.
Благодаря устойчивости электронной структуры и низкой плотности положительного заряда на поверхности катионов Na+ и К+ их свободные атомные орбитали внешнего уровня не могут эффективно взаимодействовать с неподеленными парами электронов ближайших молекул воды, из-за чего они удерживаются в гидратной оболочке катиона только электростатически. Поэтому катионы натрия и калия не подвергаются гидролизу в водной среде и практически не проявляют склонность к комплексообразованию.
Основное различие в свойствах катионов натрия и калия связано с различием в плотности положительного заряда на их поверхности: у катиона Na+ она выше, поэтому его электростатическое поле сильнее удерживает молекулы воды. Вследствие этого для катиона натрия характерна положительная гидратация, а для катиона калия - отрицательная гидратация (разд. 6.1). Именно этим, по мнению автора, можно объяснить, почему катионы Na+ и К+ в живых системах являются антагонистами и почему катионы калия являются преимущественно компонентом внутриклеточных, а катионы натрия - межклеточных жидкостей (разд. 7.6).
Рис. 13.1. Схема действия K+,Na+-Hacoca и возникновения разности потенциалов на межклеточной мембране
Это реализуется с помощью калий-натриевого насоса, который за счет энергии гидролиза одной молекулы АТФ выводит три катиона Na+ из клетки, а два катиона К+ посылает внутрь клетки. Вследствие дисбаланса переносимых электрических зарядов внутренняя поверхность мембраны заряжается отрицательно, а внешняя - положительно (рис. 13.1).
Катионы натрия являются основными однозарядными катионами плазмы крови, лимфы, спинномозговой жидкости и любой межтканевой жидкости. Основная их роль - в поддержании определенного осмотического давления, удержании воды тканями (15 г NaCl задерживают в организме до двух литров жидкости) и в регуляции водного обмена (разд. 7.6). Совместно с анионами НСО3(-), HPO4(2-), Н2РО4(-) и анионами органических кислот катионы натрия способствуют кислотно-основному равновесию в органах. Вместе с ионами калия, кальция, магния и хлора ионы натрия участвуют в процессе передачи нервных импульсов (разд. 25.7) и поддерживают нормальную возбудимость мышечных клеток.
Высокая внутриклеточная концентрация ионов К+ прежде всего обеспечивает осмотическое давление внутри клетки, активацию ферментативных систем для синтеза белка на рибосомах и окисление углеводов (гликолиз). В эритроцитах ионы К+ участвуют в работе гемоглобиновой и оксигемоглобиновой буферных систем, а также активируют фермент карбоангидразу, катализирующую процессы гидратации и дегидратации оксида углерода(4).
Ионы К+ и Na+ активируют аденозинтрифосфатазу (АТФ-аза) клеточных мембран, обеспечивающую энергией калий-натриевый насос. Активация других ферментов за счет ионов К+ и Na+ в основном заключается в поддержании фермента в функционально активном состоянии. Эти ионы оказывают существенное влияние на деятельность центральной нервной системы (ЦНС). Так, избыток ионов Na+ в клетках коры головного мозга вызывает депрессию, т. е. угнетение деятельности ЦНС. Избыток катионов К+ в этих клетках, наоборот, возбуждает ЦНС, вызывая маниакальное состояние.
При контакте щелочных металлов или их гидроксидов с тканями организма возникают труднозаживающие раны. Это действие связано с растворением и гидролизом белков в щелочах с образованием альбуминатов щелочных металлов. При гидролизе этих солей образуется щелочь, которая воздействует на более глубокие слои тканей, способствуя развитию язвы. Повреждение глаз щелочами может привести к слепоте. Поэтому работа с этими веществами требует защитных мер предосторожности.
В медицинской практике широкое применение находят следующие препараты.
Изотонический раствор NaCl (0,9 %, 0,15 М) используют для растворения или разбавления инъекционных препаратов, а также как самый простой кровезаменитель при больших потерях воды организмом или при отравлениях.
Гипертонические растворы NaCl (3; 5 и 10 %), которые вследствие большого осмотического давления обезвоживают клетки и способствуют плазмолизу бактерий (антимикробное действие). Применяют наружно при лечении гнойных ран, воспалительных процессов в полости рта и в случаях обширных ожогов.
Натрий гидрокарбонат, или питьевая сода, NaHCO3 в водном растворе в результате гидролиза по аниону проявляет слабощелочные свойства и антимикробное лействие:
Данный препарат применяют для понижения кислотности желудочного сока, для нейтрализации кислот, попавших на кожу и слизистые, как отхаркивающее средство (в микстурах), для ингаляции, а также для полоскания полости рта и глаз при воспалении слизистых.
Следует иметь в виду, что применение NаНСО3 для снижения кислотности в желудочнокишечном тракте вызывает побочные эффекты. Выделяющийся при реакции оксид углерода(4) раздражает рецепторы слизистой оболочки и вызывает вторичное усиление секреции. Кроме того, он может способствовать перфорации стенки желудка при язвенной болезни.
Натрий тетраборатдекагидрат Na2B4O7 * 10H2O (бура) применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний и смазываний. Антисептическое действие буры связано с гидролизом этой соли в воде с образованием борной кислоты и щелочной реакцией среды:
Натрий сульфатдекагидрат Na2SO4 • 10Н2О (глауберова соль) применяют в качестве слабительного средства. Компоненты этой соли медленно всасываются в кишечнике, что приводит к повышению осмотического давления в кишечнике, всасыванию воды, усилению перистальтики и его опорожнению.
Калий хлорид КСl применяют при гипокалиемии (пониженное содержание калия в организме), которая возникает при рвоте, поносах, длительном применении мочегонных средств и после операций.
Дата публикования: 2014-10-16; Прочитано: 2183 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!