Биологическая роль кислорода

Кислород в организме человека 62,4% по массе. Организм взрослого человека в состоянии покоя потребляет 264 см³ кислорода в минуту. Кислород участвует во всех видах обмена веществ в организме. Он входит в состав белков, витаминов, гормонов, жиров, углеводов, ферментов и других биологически важных веществ. Кислород участвует в процессах разложения погибших животных и растений, при которых сложные органические вещества превращаются в более простые.

В медицине кислород применяют при лечении многих С сердечно-сосудистых заболеваний, злокачественных опухолей, инфекционных заболеваний. Кислород оказывает снотворное действие, способствует восстановлению угнетенных дыхательных ферментов, стимулирует деятельность центральной нервной системы. Кислород используется для гипоксии, при заболеваниях верхних дыхательных путей, при отравлениях угарным газом, цианидами.

Озон обладает сильным бактерицидным действием и поэтому применяется для обеззараживания (озонирования) воды и дезинфекции воздуха. При вдыхании смеси воздуха с озоном (озонотерапия) улучшается обмен веществ, работа почек, усиливаются защитные функции организма, улучшается аппетит, сон и общее самочувствие. Под действием озона погибают не только бактерии, но и грибковые образования и вирусы. Озон ядовит. В нижних слоях атмосферы содержание озона 1 • 10^-6%. Озон задерживает вредное для жизни ультрафлолетовое излучение Солнца и, поглощает инфракрасное излучение Земли, препятствует ее охлаждению. Поэтому озонный пояс играет большую роль в обеспечении жизни на Земли.

 

23. Свойства соединений кислорода с водородом (вода, пероксид водорода). Применение Н₂О₂ в медицине. Значение воды.

Общая характеристика

Вода — наиболее распространенное соединение на Земле. Ее количество достигает 10¹⁸ т, и она покрывает приблизительно четыре пятых земной поверх­ности. Это единственное химиче­ское соединение, которое в природных условиях существует в виде жидкости, твердого вещества (лед) и газа (пары воды). Вода играет жизненно важную роль в промышленности, быту и в лабо­раторной практике; она совершенно необходима для поддержания жизни. Приблизительно две трети человеческого тела приходятся на долю воды, и многие пищевые продукты состоят преимущественно из воды.

Содержание воды в некоторых пищевых продуктах
Пищевые продукты	Содержание воды, масс. %
Помидоры Грибы Молоко Апельсины Яблоки Рыба Картофель Яйца Мясо (говядина)

Вода — ковалентное соединение. Чистая вода в природе не существует, она всегда «загрязнена» различны­ми солями, растворенными в ней. Для очистки от примесей воду «перегоняют», полученный продукт называется дистиллированной водой.

Чистая вода бесцветна, не имеет запаха и обладает специфическим неприятным вкусом. Редкой особенностью воды является то, что ее плотность в жидком состоянии при 4°С больше плотности льда, поэтому лед плавает на поверхности воды. Это аномальное свойство воды объясняется существованием в ней водородных связей, которые связывают молекулы как в жидком, так и в твердом состоянии. Поскольку вода обладает значи­тельным дипольным моментом, она является хорошим растворителем для веществ с ионным и полярным характером связей; растворение веществ сопровождается гидратацией, а водные растворы веществ являются, как правило, электролитами. Чистая вода является слабым электролитом и плохо проводит электрический ток.

Пероксид водорода

Пероксид водорода (перекись водорода) Н₂О₂ — тяжелая по­лярная жидкость голубоватого цвета, строение которой показано на .

В жидком состоянии молекулы пероксида водорода сильно ассоциированы благодаря водородным связям.

Поскольку пероксид водорода имеет больше возможностей к образованию таких свя­зей (ввиду большего числа атомов кислорода на один атом водо­рода), чем вода, то он имеет большие плотность, вязкость и температуру кипения (150,2°С). Пероксид водорода смешивается с водой во всех отношениях, чистый Н₂О₂ и весьма концентриро­ванные растворы взрываются на свету; 30%-ный раствор пероксида

водорода в воде имеет техническое название «пергидроль».

Пероксид водорода каталитически разлагается при комнатной температуре, выделяя в первый момент атомарный кислород. На этом основано использование 3%-ного раствора Н₂О₂ в медицине.

Пероксид водорода вступает в реакции трех типов: без изменения пероксидной группировки:

Ва(ОН)₂ + Н₂О₂ = ВаО₂ + 2Н₂О,

в качестве восстановителя:

2KMnО₄ + 5Н₂О₂ + ЗН₂SО₄ = 2MnSО₄ + К₂SО₄ + 5О₂ + 8Н₂O,

и, что более характерно, в качестве окислителя:

РbS + 4Н₂О₂ = PbSO₄ + 4Н₂О

В лаборатории пероксид водорода получают действием раз­бавленной серной кислоты на пероксид бария:

ВаО₂ + Н₂SО₄ = ВаSО₄↓+ Н₂О₂.

Пероксид водорода имеет разнообразное применение: для по­лучения отбеливателей, вводимых в синтетические моющие сред­ства; для получения различных пероксидов, особенно в органи­ческой химии; в реакциях полимеризации; для получения антисептических средств; для реставрации живописи на основе свинцовых красок.

Пероксид водорода (перекись водорода) Н₂О₂ — тяжелая по­лярная жидкость голубоватого цвета, строение которой показано на .

В жидком состоянии молекулы пероксида водорода сильно ас­социированы благодаря водородным связям. Поскольку пероксидводорода имеет больше возможностей к образованию таких свя­зей (ввиду большего числа атомов кислорода на один атом водо­рода), чем вода,то он имеет большие плотность, вязкость и температуру кипения (150,2°С). Пероксид водорода смешивается с водой во всех отношениях,чистый Н₂О₂ и весьма концентриро­ванные растворы взрываются на свету; 30%-ный раствор пероксида водорода в воде имеет техническое название «пергидроль».

Пероксид водорода каталитически разлагается при комнатной температуре, выделяя в первый момент атомарный кислород. На этом основано использование 3%-ного раствора Н₂О₂ в медицине.

Пероксид водорода вступает в реакции трех типов: без изменения пероксидной группировки:

Ва(ОН)₂ + Н₂О₂ = ВаО₂ + 2Н₂О,

в качестве восстановителя:

2KMnО₄ + 5Н₂О₂ + ЗН₂SО₄ = 2MnSО₄ + К₂SО₄ + 5О₂ + 8Н₂O,

и, что более характерно, в качестве окислителя:

РbS + 4Н₂О₂ = PbSO₄ + 4Н₂О

В лаборатории пероксид водорода получают действием разбавленной серной кислоты на пероксид бария:

ВаО₂ + Н₂SО₄ = ВаSО₄↓+ Н₂О₂.

Пероксид водорода имеет разнообразное применение: для получения отбеливателей, вводимых в синтетические моющие средства;для получения различных пероксидов, особенно в органи­ческой химии; в реакциях полимеризации; для получения антисептических средств; для реставрации живописи на основе свинцовых красок.

В аптечной сети, как правило, продается 3%-ная перекись, часто даже без обозначения концентрации. Многие обеспокоены тем, что Н2О2 якобы грязная и содержит ряд вредных для организма веществ, в частности, свинец и цинк. В отличие от технической, поступающая в аптеки Н2О2 достаточно чистая, особенно приготовленная для акушеров. Конечно, наличие примесей того же свинца нежелательно, но в тех количествах перекиси водорода, которые рекомендуются для приема внутрь или внутривенно, этим можно пренебречь, учитывая тот лечеб­ный эффект, который она вызывает, тем более что количество свинца, поступающего в организм из других источников, всегда превышает допустимые нормы.

Гидроперит выпускается в таблетках и содержит около 35% Н2О2. Перед употреблением таблетки растворяют в воде: 1 таблетка на 1 ст. ложку воды (15 мл), что соответствует 3%-ному раствору Н2О2. Причем использовать гидроперит можно только наружно, так как он недостаточно очищен.

Перекись водорода традиционно применяют в качестве антисептического, кровоостанавливающего средства, в качестве отбеливателя, для получения кислорода и в качестве окислителя в ракетной технике.

В организме перекись водорода под воздействием фермента каталазы разлагается на воду и атомарный кислород, защищая клеточные структуры от повреждений. В противном случае клетка загрязняется, и такой процесс, как апоптоз (ликвидация отживших больных клеток, паразитов), не происходит.

Доказано, что перекись водорода участвует во всех биоорганических процессах обмена веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных солей, а также в образовании витаминов, в работе всех ферментных, гормональных систем, в выработке тепла в организме, она способствует переходу сахара из плазмы крови в клетки без помощи инсулина.

Однако, помимо насыщения организма атомарным кислородом, перекись водорода играет и другую, возможно, более важную роль — окисляет токсические вещества. Это свойство доктор Фарр назвал «окислительной детоксикацией». В частности, окисляя жиры, отлагающиеся на стенках сосудов, она не только предотвращает, но и устраняет явления атеросклероза.

Окислительные свойства перекиси водорода очень сильны: если 10-15 мл Н2О2 влить в 1 л воды, то количество микробов в ней уменьшается в 1000 раз! При этом гибнут даже такие патогенные микробы, как возбудители холеры и брюшного тифа, споры сибирской язвы, очень устойчивые во внешней среде. Способность перекиси водорода (при внутривенном введении) успешно бороться с бактериальными, грибковыми, паразитарными и вирусными инфекциями, а также стимулировать работу иммунной системы и препятствовать росту опухолей установлена большим количеством лабораторных и клинических исследований (У. Дуглас, 1998). После внутривенного введения Н2О2 в организм клетки-киллеры, Т-лимфоциты, ответственные за напряженность работы иммунной системы, приобретают более высокую активность.

Сочетание же использования перекиси водорода с ультрафиолетовым облучением крови оказывает еще более выраженный терапевтический эффект, особенно в случаях заболеваний, связанных с такими иммунодефицитными состояниями, как вирусный гепатит, хронические болезни, бесплодие, так называемый СПИД, бронхиальная астма и т. д.