МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УЗБЕКИСТАНА ИМЕНИ МИРЗО УЛУГБЕКА Презентация По курсу: БИОХИМИЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ На тему: ИОНЫ ФОСФАТА И ИХ ФУНКЦИИ Выполнила: студентка 201-группы ФАЙЗУЛЛАЕВА РОБИЯБОНУ План: ■ Химические свойства фосфат-ионов ■ Биологическая роль фосфатов в организме человека ■ Экологические аспекты ■ Применение и роль в медицине ■ Токсикология фосфатов Химические свойства фосфат-ионов PO4 (-3) представляет собой анион, соль, функциональную группу или производное сложного эфира из фосфорной кислоты. Чаще всего это означает ортофосфат, производное ортофосфорной кислоты H3PO4. Mr=95гр/моль. Фосфа́ты — соли фосфорных кислот, например ортофосфат калия K3PO4. Различают ортофосфаты и конденсированные фосфаты, содержащие более одного атома P, образующие связи P—O—P. Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Фосфорная кислота образует одно-, двух- и трехзамещенные соли. Пример: NaH2PO4 дигидрофосфат натрия; Na2HPO4 гидрофосфат натрия; Na3PO4 фосфат натрия. Дигидрофосфаты обычно хорошо растворимы в воде, почти все гидрофосфаты и фосфаты растворимы мало. Органические фосфаты играют очень важную роль в биологических процессах. В органической химии, фосфат или ортофосфат представляет собой органофосфат, где один или несколько атомов водорода заменены органическими группами. Примером является триметилфосфат. Фосфаты сахаров участвуют в фотосинтезе. Нуклеиновые кислоты также содержат остаток фосфорной кислоты. Химические свойства У всех ортофосфатов есть свойство: безводные соли стабильны при нагревании до температуры плавления, которая для разных солей колеблется в диапазоне от 830 °C (у фосфата свинца) до 1605 °C (у фосфата бария). Фосфаты в основном плохо растворимы, в отличие от дигидрофосфатов. Растворимы только фосфаты щелочных металлов, начиная с натрия (фосфат лития — малорастворим) и аммония. Фосфаты обладают общими свойствами солей: взаимодействуют с сильными кислотами (они превращают нерастворимый фосфат в растворимый дигидрофосфат), взаимодействуют с другими растворимыми солями, при нагревании выше 2000C° разлагаются на оксиды. Дигидрофосфаты (однозамещенные фосфаты) имеют кислую среду, гидрофосфаты (двузамещенные фосфаты) — слабощелочную, средние (трехзамещенные фосфаты, или просто фосфаты) — щелочную. Гидроортофосфаты — неорганические соединения, кислые соли ортофосфорной кислоты, например, гидроортофосфат бериллия. Дигидроортофосфаты — неорганические соединения, кислые соли ортофосфорной кислоты, например, дигидроортофосфат аммония. Существуют также метафосфаты (метафосфат калия) Биологическая роль фосфатов в организме человека ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РОЛИ ФОСФАТОВ В ОРГАНИЗМЕ Фосфор является элементом, играющим важную роль в организме, он соединен с кислородом, образуя фосфаты. Фосфаты — один из электролитов организма, которые являются минералами, переносящими электрический заряд, когда они растворены в жидкостях организма, таких, как кровь, но большая часть фосфатов в организме не заряжена. Кости содержат приблизительно 85 % фосфатов всего организма. Фосфаты необходимы для формирования костей и зубов. Фосфаты используются в качестве структурного элемента нескольких важных веществ, включая те, что необходимы клеткам для создания клеточных мембран и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Организм получает фосфаты из продуктов и выводит его с мочой и иногда калом. Продукты с высоким уровнем фосфатов включают: молоко, яичные желтки, шоколад и газированные напитки. Также уровень фосфатов в крови может быть повышенным и пониженным. В животном организме находятся как неорганич-е, так и органич-е производные фосфорной кислоты. Главные из них- фосфаты костей и зубов, включенные в органическое вещество (коллаген костей). Кровь содержит буфер-ю систему, состоящую из дигидрофосфата и гидрофосфата натрия, которая наряду с бикарбонатами способствует поддержанию постоянной концентрации ионов водорода. С мочой непрерывно выделяются фосфаты, которые могут осаждаться при щелочной реакции в виде нерастворх фосфатов кальция и двойного фосфата магния и аммония. Ионы магния и кальция образуют комплексы с нуклеотидами, связываясь с фосфатными группами, тем самым участвуют в терморегуляции организма. Фосфаты кальция содержатся также в раковинах и панцирях ракообразных. Фосфат кальция содержится в костях всех позвоночных и обусловливает их прочность. Наряду с выполнением опорных функций, кости служат местом депонир-я кальция и неорганического фосфата. Примерно 85% общего количества фосфатов (500-700 г) содержится в костях, где они являются важным компонентом гидроксиапатита. Наиболее важной минеральной составляющей костной ткани является нерастворимый фосфат кальция в виде гидроксилапатита или карбонатапатита (Ca10(PO4)6(OH)2 и Ca10(PO4)6СО3 соответственно). Далее фосфор является составной частью многих белков. Органич-е вещ-во почвы также содержит фосфор, который при минерализации органич-го вещ-ва выделяется в виде разных фосфорных солей (фосфат кальция) Экологические аспекты Фосфаты, попадающие в окружающую среду, наряду с некоторыми другими веществами приводят к эвтрофикации водоёмов. Эвтрофикация — насыщение водоёмов биогенными элементами, сопровождающееся ростом биологической продуктивности водных бассейнов. Эвтрофикация может быть результатом как естественных изменений в водоёме, так и антропогенных воздействий. Основные химические элементы, способствующие эвтрофикации — фосфор и азот. В некоторых странах вводятся ограничения на использование фосфатов в бытовых стиральных порошках, на уровне не более 0,3—0,5 г фосфора на цикл стирки. Помимо фосфорсодержащих минеральных удобрений и стиральных порошков, антропогенным источником фосфатов в окружающей среде являются необработанные сточные воды. Применение и роль в медицине Основное применение — фосфорные удобрения. Фосфорные удобрения — минеральные удобрения, соли кальция и аммония фосфорной кислоты. К ним относятся: суперфосфат, двойной суперфосфат, аммофос, диаммофос, ортофосфат, метафосфат калия, преципитат, фосфоритная мука, костяная мука. Фосфаты широко используются для уменьшения жесткости воды (т.е связывания ионов кальция и магния в нерастворимые фосфаты) — в синтетических моющих средствах, в системах водоподготовки и др. Важное место фосфаты занимают и в биохимии, а именно в синтезе множества биологически активных веществ. Фосфорные эфиры аденозина - АМФ, АДФ и АТФ являются важнейшими веществами энергетического обмена. Фосфатная группа - неотъемлемая часть РНК и ДНК. Также применяется в производстве лекарственных веществ Токсикология фосфатов Фосфорорганические соединения (ФОС) и карбаматы – это общая группа инсектицидов, угнетающих активность холинэстеразы и вызывающих острое развитие мускаринового синдрома (например, саливация, слезотечение, учащенное мочеиспускание, диарея, рвота, бронхорея, бронхоспазм, брадикардия, миоз) и некоторые никотино-подобные симптомы, включающие миофибрилляции и слабость. Через несколько дней или недель после контакта с веществом может развиться нейропатия. Фосфорорганические и карбаматные соединения, несмотря на различную химическую структуру, угнетают активность холинэстеразы и относятся к группе веществ антихолинэстарзного действия. ФОС и карбаматы абсорбируются через желудочно-кишечный тракт, легкие и кожу. Они ингибируют холинэстеразу плазмы и эритроцитов, предотвращая распад ацетихолина, котрый в связи с этим накапливается в синапсах. Карбаматы исчезают из организма самостоятельно примерно через 48 часов после поступления. В то же время, фософорорганические вещества могут необратимо связывать холинэстеразу. Примеры ФОС: базудин, хлорофос, дихлофос, фосфамид.
