Общая характеристика s-элементов IА-группы

Реакции образования комплексов запишутся в виде:

Mg2+ + АТФ4- ↔MgATФ2-

Mg2- + АДФ3- ↔MgАДФ-

Во многих ферментативных реакциях, в которых АТФ выполняет функцию донора фосфатной группы, активной формой АТФ является комплекс МgАТФ2-. Необходимо отметить, что от концентрации ионов Mg2+ зависит устойчивость рибосом. Ион Mg2+ образует шестикоординационные соединения регулярной структуры в отличие от большого по размеру иона Са2+.

Кальций проявляет координационные числа 6, 7 или 8 и образует несимметричные комплексы. Возможным следствием является различная биологическая роль этих элементов в живых организмах. Способность ионов Са2+ образовывать комплексные соединения различного строения позволяет им легко «приспосабливаться» к окружающим их донорным атомам биолигандов и служить мостиками между лигандами. Очевидно, именно поэтому ион Са2+ гораздо эффективнее по сравнению с ионом магния вступает в качестве мостика между двумя лигандами во внеклеточном пространстве.

Интересно отметить, что ион Са2+ обычно бывает антагонистом иона Mg2+ в биохимических процессах. Впрочем, в этом нет ничего удивительного, поскольку физико-химические характеристики этих элементов существенно различаются (= 148 кДж/моль, различные координационные числа и т.д.). Так, ионы Са2+ подавляют активность многих ферментов, активируемых ионами Mg2+, например аденозинтрифосфатазу.

Антагонизм ионов кальция и магния проявляется и в том, что в отличие от магния ион кальция является внеклеточным катионом. При длительном поступлении в организм избыточных количеств солей магния наблюдается усиленное выделение кальция из костной ткани и некоторых белков.

Синергизм ионов магния и кальция наблюдают в активации некоторых ферментов, однако в большинстве случаев ион Mg2+ является активатором внутриклеточных ферментов, а ион кальция — внеклеточных.

Гораздо ближе физико-химические свойства иона магния и иона марганца Мn2+. Вследствие этого последний часто выступает синергистом иона Mg2+. Например, оба эти иона активируют такие ферменты, как различные фосфатазы и др. Предполагается, что активация фермента лейцинаминопептидазы ионами Mg2+ и Мn2+ происходит. вследствие образования комплекса:

Н Н СОО-

R.—С—С—N—С—R,

1 I I I 2

H2N О Н

где М2+—Mg2+ или Mn2+.

Так как кальций по физико-химическим характеристикам (радиус ионов, энергия ионизации, координационные числа) близок к стронцию и барию, то, как правило, ионы этих элементов являются синергистами иона кальция. Сходство в размерах ионов кальция и стронция приводит к наличию постоянной примеси стронция в организме.

При избытке ионов Sr2+ возникает эндемическая уровская болезнь. Это заболевание было обнаружено у населения, проживающего у реки Уровы в Восточной Сибири. Характерными особенностями болезни являются размягчение и искривление костей. Анализ почвы этой местности показал повышенное содержание в ней стронция. Вследствие этого в костной ткани происходило вытеснение ионов кальция ионами стронция, который не способен выполнять функции ионов Са2+. Результатом этого процесса является возникновение стронциевого рахита.

Токсичны и соли бария. Механизм действия этих солей заключается в том, что ионы Ва2+, имея одинаковый радиус с ионом К+, конкурируют с ним в биохимических процессах. В результате такой взаимозамещаемости возникает гипокалиемия. Ионы бария могут проникать и в костные ткани, вызывая эндемические заболевания (например, болезнь па-пинг).

Элементы ПА-группы, за исключением бериллия, обладают выраженными металлическими свойствами. В виде простых веществ они представляют собой серебристо-белые металлы с высокими температурами плавления. По плотности, за исключением радия, они относятся к легким элементам. Вследствие существенного различия в строении пространственных кристаллических решеток многие физические свойства в ряду Be—Ra изменяются незакономерно (плотность, температуры плавления и кипения).

Элементы IIА-группы — сильные восстановители, причем восстановительная активность с увеличением радиуса атома в ряду Be—Ra закономерно возрастает. Подобно щелочным металлам, они легко окисляются на воздухе, но при этом образуются оксиды ЭО, а не пероксиды:

Как и щелочные металлы, кальций, стронций, барий, радий вытесняют водород из воды даже при комнатной температуре. При этом образуются гидроксиды Э(ОН)г. Активность взаимодействия с водой в ряду Са—Sr—Ва—Ra существенно возрастает. В отличие от них бериллий не взаимодействует с водой, так как его поверхность покрыта плотной оксидной пленкой. Магний медленно взаимодействует с водой вследствие образования малорастворимого гидроксида Mg(OH)2, покрывающего поверхность металла и затрудняющего дальнейшее протекание реакции.

Другое по теме:

Музыкально-педагогическое наследие музыки в духовном воспитании учащихся
Для определения теоретических основ формирования духовности учащихся, необходимо раскрыть сущность понятия «духовность». Толкования этого слова многозначно и зависит от сферы применения. Этим словом обозначают две вещи, очень разные, хотя и тесно связанные между собой. Духовность – свойство природы ...

Специальное образование детей с трудностями в обучении
Большую часть контингента детей с трудностями в обучении составляет группа, которую определяют как «дети с задержкой психического развития». Это многочисленная группа, составляющая около 50% среди неуспевающих младших школьников. Понятие «задержка психического развития» (ЗПР) употребляется по отнош ...

Зарубежные системы, отражающие тенденции развития современного отечественного образования
Поскольку отечественная дидактика развивается в сопряжении с мировыми теориями обучения, некоторые из них оказывают существенное влияние на характер обучения в российских школах, поэтому необходимо рассмотреть те зарубежные дидактические системы, целевая направленность которых совпадает с современн ...