Bp 1252 Biochemie #1 Biologicky významné anorganické sloučeniny Prvkové složení lidského organismu • Esenciální makroprvky denní příjem větší než 1 g; tvoří více než 99 % lidského těla C, H, N, O, P, S, Cl, Ca, K, Na, Mg • Esenciální mikroprvky denní příjem menší než 100 mg; tvoří asi 1 % lidského těla Fe, Zn, F, Si, Br, Cu, I, Se, Mn, Mo, Co, Cr 2 Voda H2O • Prostředí pro všechny biologické děje • Lidské tělo obsahuje asi 70 % vody • Výborné rozpouštědlo polárních látek (některé soli, močovina, glukosa atd.) • Špatné rozpouštědlo nepolárních látek (lipidy atd.) 3 Peroxid vodíku H2O2 • Koncentrované roztoky působí destruktivně na kůži i oči • 3% vodný roztok se používá k povrchové desinfekci 4 Kyslík O2 • Akceptor elektronů v dýchacím řetězci • Zásoby kyslíku v těle: - plynný v plicích -vázaný na hemoglobin a myoglobin -rozpuštěný v krvi • Nedostatek kyslíku = hypoxie 5 Kyslík O2 • Značení tlakových lahví 6 www.linde-gas.cz Ozon O3 • Toxický plyn charakteristického zápachu, dráždivé účinky na dýchací orgány • Sterilizace vody • Ozonová vrstva v atmosféře je filtrem UV záření 7 Uhlík a sloučeniny uhlíku • „živočišné uhlí“ – aktivní uhlí (adsorbent) • Oxid uhelnatý CO toxický plyn bez zápachu, složka svítiplynu, vzniká při nedokonalém spalování uhlí váže se na hemoglobin za vzniku karboxyhemoglobinu, vazba je asi 250x pevnější než v případě kyslíku 8 Uhlík a sloučeniny uhlíku • Oxid uhličitý CO2 bezbarvý plyn bez zápachu, nedýchatelný 0,03 obj % ve vzduchu – běžná atmosféra 3 obj. % ve vzduchu – ospalost, bolesti hlavy 10 obj. % ve vzduchu – zástava dýchání Konečný produkt metabolismu uhlíkatých sloučenin. 9 Uhlík a sloučeniny uhlíku • Kyselina uhličitá H2CO3 vzniká rozpuštěním CO2 ve vodě • Hydrogenuhličitany HCO3 - (bikarbonáty) NaHCO3 (jedlá soda) použití v šumivých tabletách, prášek do pečiva, složka v infůzích Hydrogenuhličitanový pufr: pufrační systém krve [HCO3 -]/[H2CO3] 10 Uhlík a sloučeniny uhlíku • Kyanovodík a kyanidy Vysoce toxický plyn hořkomandlového zápachu. Nejmenší dávka která usmrcuje: 0,04 g Kyanid draselný KCN (cyankáli) Bílá krystalická látka. Nejmenší dávka která usmrcuje: 0,2 g Inhibice cytochrom-c-oxidasy v dýchacím řetězci. 11 Sloučeniny křemíku • Silikagel SiO2.nH2O Absorbent používaný v chromatografii. • Hlinitokřemičitany nerozpustné ve vodě, střevní adsorbenty (Smecta) • Talek (Mastek) zásypy a pudry • Azbesty – vláknité křemičitany, karcinogenní • Silikony (polysiloxany) 12 Si R R O n Sloučeniny dusíku • Oxid dusný (rajský plyn) N2O inhalační anestetikum, plyn ve šlehačkových bombičkách • Oxid dusnatý NO snižuje krevní tlak, uvolňuje se z esterů kyseliny dusité a dusičné (léčiva) snadno se oxiduje na hnědý NO2 13 O2NO ONO2 O2NO Nitroglycerin Sloučeniny dusíku • Kyselina dusitá HNO2 a dusitany Toxické; vznik methemoglobinu (FeII → FeIII), který nepřenáší kyslík; vznik karcinogenních nitrosaminů Kde se s dusitany setkáváme? dusitanová solící směs (uzeniny, konzervy), voda 14 R 1 N R 2 N O Nitrosaminy v tabáku 15 nikotin N N N N O N O Sloučeniny dusíku • Kyselina dusičná HNO3 a dusičnany Téměr netoxické, používají se jako hnojiva (KNO3, NaNO3, NH4NO3), dostávají se do zeleniny a vod. Redukují se na toxické dusitany. Limitní hodnoty pro dusičnany v pitné vodě: 50 mg/l (dospělý člověk) 15 mg/l (kojenec) 16 Pitná voda v Brně 17 Brněnské vodárny a kanalizace a.s. Sloučeniny fosforu • Kyselina fosforečná H3PO4 součást nápojů (Coca-Cola) • Součást kostí a zubů ve formě Ca5OH(PO4)3 • Významné jsou estery kyseliny fosforečné (nukleotidy, fosfolipidy atd.) • Anionty H2PO4 - a HPO4 2- součást pufračního systému (ovlivnění pH krve a moči) 18 P O OH OH OH P O O O O R R R ROH Sloučeniny síry • Sulfan (sirovodík) H2S Bezbarvý velmi toxický plyn, vznik při rozkladu bílkovin. • Oxid siřičitý SO2 Toxický plyn, štiplavý, způsobuje dráždivý kašel. 19 Sloučeniny selenu Význam pro funkci některých enzymů. • Selenocystein • Selenomethionin 20 COOH NH2 Se COOH NH2 SeH Sloučeniny fluoru • Fluorid sodný – prevence zubního kazu • Fluoroapatit Ca5(PO4)3F spolu s hydroxoapatitem Ca5(PO4)3OH součást kostní tkáně 21 Sloučeniny chloru • Chlorid sodný NaCl podílí se na udržování osmotického tlaku extracelulární tekutiny • Kyselina chlorovodíková HCl obsažena v žaluděční šťávě (0,4 %), aktivace pepsinu, denaturace bílkovin a baktericidní účinky • Chlornan sodný NaClO desinfekční prostředek (Savo) • Chlorové vápno CaCl(ClO) desinfekce 22 Sloučeniny bromu • Bromid sodný NaBr V minulosti používán jako sedativum 23 Jod a sloučeniny jodu • Jodová tinktura roztok jodu v ethanolu, antiseptikum • Lugolův roztok roztok jodu ve vodném roztoku jodidu draselného • Jodované povidony roztok komplexu jodu s povidonem (Jodisol, Betadine), antiseptika 24 Sloučeniny jodu • Jodid draselný KI Suplementace jodu při nedostatku; „jodové tablety“ – náhrada radioaktivního izotopu 131I v případě jaderné havárie • Jodičnan sodný NaIO3 jodování soli 25 Sodík a draslík • Na+ hlavní kation extracelulární tekutiny K+ hlavní kation intracelulární tekutiny nerovnoměrné rozložení udržováno aktivním transportem (sodno-draselná pumpa) • Chlorid sodný NaCl rozpouštění hlenů (pití a inhalace slaných minerálek) Fyziologický roztok: 0,9% ʘ NaCl ve vodě Používá se k infůzím – zajištění iontové rovnováhy 26 Sodík a draslík • Chlorid draselný KCl při nedostatku draslíku (při podávání kortikosteroidů nebo diuretik), podobné použití má citrát a malát draselný. • Síran sodný Na2SO4 ve formě dekahydrátu (Glauberova sůl) má projímavé účinky 27 Hořčík a jeho sloučeniny • Mg2+ kation intracelulární tekutiny Zdrojem je např. listová zelenina (chlorofyl), minerální vody (Magnesia) • Hydroxid hořečnatý Mg(OH)2 antacidum • Uhličitan hořečnatý MgCO3 součást zásypů a zubních past • Síran hořečnatý MgSO4 silné projímadlo, v hořkých min. vodách (Šaratica) 28 Vápník a jeho sloučeniny • Většina vápníku v těle v kostech a zubech (hydroxoapatit, fluoroapatit) • Nejvydatnějším zdrojem je mléko a mléčné výrobky • Fosforečnan vápenatý Ca3(PO4)2 zásypy, zubní pasty • Chlorid vápenatý CaCl2 – intravenózní injekce při nedostaku Ca2+ • Ca2+ soli karboxylových kyselin – perorální suplemntace (citrát, glukonát, laktát) 29 Hliník a jeho sloučeniny • Hliníková antacida – slabě bazické sloučeniny nerozpustné ve vodě Al(OH)3, AlPO4, Mg3[Al(OH)6]2 • Síran daselno-hlinitý KAl(SO4)2.12H2O – tzv. kamenec, adstringentní účinek, zastavení krvácení po holení, antiperspiranty • Octan hlinitý (CH3CO2)3Al – k obkladům • Chlorid hlinitý – adstringentní účinek, antiperspiranty 30 Železo • Obsaženo v hemoglobinu a myoglobinu (FeII) • Síran železnatý FeSO4.7H2O – tzv. zelená skalice, v tabletách při nedostaku železa • Podobné použití mají i železnaté soli karboxylových kyselin (fumarát, glukonát, laktát) • Oxid železitý Fe2O3 – pigment k barvení tablet • Nitroprusid sodný Na2[Fe(CN)5NO] – uvolňuje NO (snížení krevního tlaku) 31 Měď, zinek a jejich sloučeniny • Součást některých enzymů • Síran měďnatý CuSO4.5H2O – suplementace mědi, fungicid • Oxid zinečnatý ZnO – v dermatologii složka tzv. zinkové masti 32