3. Токсическое действие соединений s-элементов на живой организм

Биогенные элементы в избытке могут оказывать токсическое действие, так как при этом нарушается химический гомеостаз. Например, избыток калия угнетающе действует на сердечную деятельность, поэтому прием препаратов калия строго дозируется. При повышенном содержании натрия в организме происходит нарушение функций нервной, сердечно-сосудистой и других систем, гладких и скелетных мышц.

Один из s-элементов бериллий не относится к биогенным элементам, но обладает высокой токсичностью.

Ионы бериллия подавляют активность многих ферментов, активируемых ионами Мg²⁺ в результате замещения ионов Мg²⁺ в его комплексах с ферментами. Это объясняется тем, что ион Ве²⁺, попадая в организм, образует более прочные комплексы чем ион Мg²⁺ с кислородсодержащими и другими лигандами, которые присут­ствуют в живых организмах, оказывая тем самым токсическое действие. Высокопрочные комплексы бериллия с фосфат-ионами хорошо растворимы по сравнению с менее проч­ными комплексами магния. Поэтому, магний и бериллий являются антагонистами:

В результате попадания бериллия в организм возникает заболева­ние – «бериллиевый рахит».

Кальций близок по физико-хими­ческим характеристикам к стронцию и барию, поэтому ионы Sr²⁺ и Ba²⁺ являются синергистами иона Са²⁺. При избытке ионов Sr²⁺ возникает эндемическая уровская болезнь, которая была обнаружена у населения, проживающего у реки Уровы в Восточной Сибири. Анализ почвы этого района показал повышенное содержание в ней стронция. В костной ткани прои­зошло вытеснение ионов Са²⁺ ионами Sr²⁺, который не способен выполнять функции Са²⁺.

Избыток стронция вызывает размягчение и искривление костей, а также их ломкость – стронциевый рахит. Кроме того, избыток стронция вытесняет цинк из соединений с белками.

Соединения бария очень токсичны. Механизм токси­ческого действия этих солей заключается в том, что ионы Ва²⁺, имея одинаковый радиус с ионом К⁺, конкурируют с ним в биохимических процессах. В результате такой замены возникает гипокалиемия. Ионы Ba²⁺ могут проникать и в костные ткани, замещая в ней ионы Са²⁺, вызывая эндемические заболевания. Такое замещение имеет место вследствие того, что растворимость фосфатов щелочно-земельных металлов уменьшается в ряду Са – Sr – Ва и равно­весие смещается вправо:

3SrX_2(p-р) + Ca₃(PO₄)_2(т) Û Sr₃(PO₄)_2(т) + 3CaX_2(p-р)

где X=Cl^-,HCO₃^- и др.

Образование очень прочного и малорастворимого фосфата бария – Ва₃(РО₄)₂в костной ткани, нервных клетках и мозговом веществе обусловливает токсичность иона Ва²⁺.