Τα αμέταλλα ως ιχνοστοιχεία.
Δώσαμε μεγάλη σημασία στον ρόλο των μετάλλων. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ορισμένα αμέταλλα είναι επίσης απολύτως απαραίτητα για τη λειτουργία του σώματος.
ΠΥΡΙΤΙΟ
Το πυρίτιο είναι επίσης απαραίτητο ιχνοστοιχείο. Αυτό έχει επιβεβαιωθεί από μια προσεκτική μελέτη της διατροφής των αρουραίων που χρησιμοποιούν διαφορετικές δίαιτες. Οι αρουραίοι κέρδισαν αισθητά βάρος όταν προστέθηκε μεταπυριτικό νάτριο. (Na2(SiO)3. 9H2O)στη διατροφή τους (50mg ανά 100g). Τα κοτόπουλα και οι αρουραίοι χρειάζονται πυρίτιο για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη του σκελετού. Η έλλειψη πυριτίου οδηγεί σε παραβίαση της δομής των οστών και του συνδετικού ιστού. Όπως αποδείχθηκε, το πυρίτιο υπάρχει σε εκείνες τις περιοχές του οστού όπου συμβαίνει ενεργή ασβεστοποίηση, για παράδειγμα, σε κύτταρα που σχηματίζουν οστά, οστεοβλάστες. Με την ηλικία, η συγκέντρωση του πυριτίου στα κύτταρα μειώνεται.
Λίγα είναι γνωστά για τις διαδικασίες στις οποίες εμπλέκεται το πυρίτιο σε ζωντανά συστήματα. Εκεί έχει τη μορφή πυριτικού οξέος και, πιθανώς, συμμετέχει στη διασύνδεση των ανθράκων. Στους ανθρώπους, το υαλουρονικό οξύ του ομφάλιου λώρου αποδείχθηκε ότι είναι η πλουσιότερη πηγή πυριτίου. Περιέχει 1,53 mgδωρεάν και 0,36 mgδεσμευμένο πυρίτιο ανά γραμμάριο.
ΣΕΛΗΝΙΟ
Η έλλειψη σεληνίου προκαλεί τον θάνατο των μυϊκών κυττάρων και οδηγεί σε μυϊκή ανεπάρκεια, ιδιαίτερα καρδιακή. Η βιοχημική μελέτη αυτών των καταστάσεων οδήγησε στην ανακάλυψη του ενζύμου υπεροξειδάση της γλουταθειόνης, το οποίο καταστρέφει τα υπεροξείδια, ενώ η έλλειψη σεληνίου οδηγεί σε μείωση της συγκέντρωσης αυτού του ενζύμου, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί οξείδωση των λιπιδίων. Η ικανότητα του σεληνίου να προστατεύει από τη δηλητηρίαση από υδράργυρο είναι γνωστή. Πολύ λιγότερο γνωστό είναι το γεγονός ότι υπάρχει συσχέτιση μεταξύ του υψηλού διατροφικού σεληνίου και της χαμηλής θνησιμότητας από καρκίνο. Το σελήνιο περιλαμβάνεται στην ανθρώπινη διατροφή σε ποσότητα 55 110 mgανά έτος, και η συγκέντρωση του σεληνίου στο αίμα είναι 0,09 0,29 μg/cm. Όταν λαμβάνεται από το στόμα, το σελήνιο συγκεντρώνεται στο ήπαρ και τα νεφρά. Ένα άλλο παράδειγμα της προστατευτικής δράσης του σεληνίου έναντι της δηλητηρίασης με ελαφρά μέταλλα είναι η ικανότητά του να προστατεύει από δηλητηρίαση από ενώσεις καδμίου. Αποδείχθηκε ότι, όπως και στην περίπτωση του υδραργύρου, το σελήνιο αναγκάζει αυτά τα τοξικά ιόντα να συνδεθούν με ιοντικά ενεργά κέντρα, σε εκείνα που δεν επηρεάζονται από την τοξική τους δράση.
ΑΡΣΕΝΙΚΟ
Παρά τις γνωστές τοξικές επιδράσεις του αρσενικού και των ενώσεων του, υπάρχουν αξιόπιστες ενδείξεις ότι η έλλειψη αρσενικού οδηγεί σε μείωση της γονιμότητας και αναστολή της ανάπτυξης και η προσθήκη αρσενικού νατρίου στα τρόφιμα έχει οδηγήσει σε αύξηση του ρυθμού ανάπτυξης σε του ανθρώπου.
ΧΛΩΡΙΟ ΚΑΙ ΒΡΩΜΙΟ
Τα ανιόντα αλογόνου διαφέρουν από όλα τα άλλα στο ότι είναι απλά και όχι οξο ανιόντα. Το χλώριο είναι εξαιρετικά διαδεδομένο, μπορεί να περάσει μέσα από τη μεμβράνη και παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της οσμωτικής ισορροπίας. Το χλώριο υπάρχει ως υδροχλωρικό οξύ στο γαστρικό υγρό. Η συγκέντρωση του υδροχλωρικού οξέος στον ανθρώπινο γαστρικό υγρό είναι 0,4-0,5%. Υπάρχουν κάποιες αμφιβολίες για τον ρόλο του βρωμίου ως ιχνοστοιχείου, αν και η ηρεμιστική του δράση είναι αξιόπιστα γνωστή.
ΦΘΟΡΙΟ
Το φθόριο είναι απολύτως απαραίτητο για τη φυσιολογική ανάπτυξη και η έλλειψή του οδηγεί σε αναιμία. Έχει δοθεί μεγάλη προσοχή στο μεταβολισμό του φθορίου σε σχέση με το πρόβλημα της τερηδόνας, καθώς το φθόριο προστατεύει τα δόντια από την τερηδόνα.Η οδοντική τερηδόνα έχει μελετηθεί με επαρκείς λεπτομέρειες. Ξεκινά με το σχηματισμό λεκέ στην επιφάνεια του δοντιού. Τα οξέα που παράγονται από βακτήρια διαλύουν το σμάλτο των δοντιών κάτω από το λεκέ, αλλά, παραδόξως, όχι από την επιφάνειά του. Συχνά η επάνω επιφάνεια παραμένει ανέπαφη μέχρι να καταστραφούν εντελώς οι περιοχές κάτω από αυτήν. Θεωρείται ότι σε αυτό το στάδιο, το ιόν φθορίου μπορεί να διευκολύνει το σχηματισμό όρεξης. Έτσι, εκτελείται ανάκαμψη της ζημιάς που έχει ξεκινήσει.
Το φθόριο χρησιμοποιείται για την πρόληψη της βλάβης στο σμάλτο των δοντιών. Τα φθόριο μπορούν να προστεθούν στην οδοντόκρεμα ή να εφαρμοστούν απευθείας στα δόντια. Η συγκέντρωση φθορίου που απαιτείται για την πρόληψη της τερηδόνας στο πόσιμο νερό είναι περίπου 1 mg/l, αλλά το επίπεδο κατανάλωσης δεν εξαρτάται μόνο από αυτό. Εφαρμογή υψηλών συγκεντρώσεων φθορίου (πάνω από 8 mg/l)μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τις λεπτές διαδικασίες ισορροπίας του σχηματισμού οστικού ιστού. Η υπερβολική απορρόφηση φθορίου οδηγεί σε φθόριο. Η φθόριο οδηγεί σε διαταραχές στη λειτουργία του θυρεοειδούς αδένα, αναστολή της ανάπτυξης και νεφρική βλάβη. Η παρατεταμένη έκθεση στο φθόριο στο σώμα οδηγεί σε ανοργανοποίηση του σώματος. Ως αποτέλεσμα, τα οστά παραμορφώνονται, τα οποία μπορούν ακόμη και να αναπτυχθούν μαζί, και οι σύνδεσμοι ασβεστοποιούνται.
ΙΩΔΙΟ
Ο κύριος φυσιολογικός ρόλος του ιωδίου είναι η συμμετοχή στο μεταβολισμό του θυρεοειδούς αδένα και των εγγενών ορμονών του. Η ικανότητα του θυρεοειδούς αδένα να συσσωρεύει ιώδιο είναι επίσης εγγενής στους σιελογόνους και τους μαστικούς αδένες. Όπως και κάποια άλλα όργανα. Προς το παρόν, ωστόσο, πιστεύεται ότι το ιώδιο παίζει πρωταγωνιστικό ρόλο μόνο στη ζωή του θυρεοειδούς αδένα.
Η έλλειψη ιωδίου οδηγεί σε χαρακτηριστικά συμπτώματα: αδυναμία, κιτρίνισμα του δέρματος, αίσθηση κρύου και ξηρότητας. Η θεραπεία με θυρεοειδικές ορμόνες ή ιώδιο εξαλείφει αυτά τα συμπτώματα. Η έλλειψη θυρεοειδικών ορμονών μπορεί να οδηγήσει σε μεγέθυνση του θυρεοειδούς αδένα. Σε σπάνιες περιπτώσεις (επιβάρυνση στον οργανισμό διαφόρων ενώσεων που παρεμβαίνουν στην απορρόφηση του ιωδίου, όπως το θειοκυανικό ή ο αντιθυρεοειδικός παράγοντας goitrin, που βρίσκεται σε διάφορα είδη λάχανου), σχηματίζεται βρογχοκήλη. Η έλλειψη ιωδίου έχει ιδιαίτερα ισχυρή επίδραση στην υγεία των παιδιών· υστερούν σε σωματική και πνευματική ανάπτυξη. Μια δίαιτα με έλλειψη ιωδίου κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης οδηγεί στη γέννηση υποθυρεοειδών παιδιών (κρετινών).
Η περίσσεια θυρεοειδικής ορμόνης οδηγεί σε εξάντληση, νευρικότητα, τρόμο, απώλεια βάρους και υπερβολική εφίδρωση. Αυτό σχετίζεται με αύξηση της δραστηριότητας της υπεροξειδάσης και, κατά συνέπεια, με αύξηση της ιωδίωσης της θυρεοσφαιρίνης. Η περίσσεια ορμονών μπορεί να είναι αποτέλεσμα όγκου του θυρεοειδούς. Στη θεραπεία χρησιμοποιούνται ραδιενεργά ισότοπα ιωδίου, τα οποία απορροφώνται εύκολα από τα κύτταρα του θυρεοειδούς αδένα.
αμέταλλα- χημικά στοιχεία που σχηματίζουν απλά σώματα που δεν έχουν τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των μετάλλων. Ένα ποιοτικό χαρακτηριστικό των μη μετάλλων είναι η ηλεκτραρνητικότητα.
Ηλεκτραρνητικότητα- αυτή είναι η ικανότητα να πολώνει έναν χημικό δεσμό, να έλκει κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων προς τον εαυτό του.
22 στοιχεία ταξινομούνται ως μη μέταλλα.
1η περίοδος
3η περίοδος
4η περίοδος
5η περίοδος
6η περίοδος
Όπως φαίνεται από τον πίνακα, τα μη μεταλλικά στοιχεία βρίσκονται κυρίως στο πάνω δεξιό μέρος του περιοδικού πίνακα.
Η δομή των ατόμων των μη μετάλλων
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των μη μετάλλων είναι τα περισσότερα (σε σύγκριση με τα μέταλλα) ηλεκτρόνια στο εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο των ατόμων τους. Αυτό καθορίζει τη μεγαλύτερη ικανότητά τους να προσθέτουν επιπλέον ηλεκτρόνια και να παρουσιάζουν υψηλότερη οξειδωτική δράση από τα μέταλλα. Ιδιαίτερα ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες, δηλ. η ικανότητα προσκόλλησης ηλεκτρονίων, παρουσιάζουν τα αμέταλλα που βρίσκονται στη 2η και 3η περίοδο των ομάδων VI-VII. Αν συγκρίνουμε τη διάταξη των ηλεκτρονίων στα τροχιακά στα άτομα του φθορίου, του χλωρίου και άλλων αλογόνων, τότε μπορούμε να κρίνουμε τις διακριτικές τους ιδιότητες. Το άτομο φθορίου δεν έχει ελεύθερα τροχιακά. Επομένως, τα άτομα φθορίου μπορούν να δείξουν μόνο I και η κατάσταση οξείδωσης είναι 1. Ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας είναι φθόριο. Στα άτομα άλλων αλογόνων, για παράδειγμα, στο άτομο χλωρίου, υπάρχουν ελεύθερα d-τροχιακά στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο. Εξαιτίας αυτού, η αποσύνθεση των ηλεκτρονίων μπορεί να συμβεί με τρεις διαφορετικούς τρόπους. Στην πρώτη περίπτωση, το χλώριο μπορεί να εμφανίσει κατάσταση οξείδωσης +3 και να σχηματίσει υδροχλωρικό οξύ HClO2, το οποίο αντιστοιχεί σε άλατα - για παράδειγμα, χλωριώδες κάλιο KClO2. Στη δεύτερη περίπτωση, το χλώριο μπορεί να σχηματίσει ενώσεις στις οποίες το χλώριο είναι +5. Αυτές οι ενώσεις περιλαμβάνουν HClO3 και του -, για παράδειγμα, χλωρικό κάλιο KClO3 (bertoletova). Στην τρίτη περίπτωση, το χλώριο εμφανίζει κατάσταση οξείδωσης +7, για παράδειγμα, στο υπερχλωρικό οξύ HClO4 και στα άλατά του, στα υπερχλωρικά (στο υπερχλωρικό κάλιο KClO4).
Δομές μη μεταλλικών μορίων. Φυσικές ιδιότητες μη μετάλλων
Σε αέρια κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίου είναι:
υδρογόνο - Η2;
άζωτο - N2;
οξυγόνο - O2;
φθόριο - F2;
ραδόνιο - Rn).
Σε υγρό - βρώμιο - Br.
Σε στερεό:
βόριο - Β;
άνθρακας - C;
πυρίτιο - Si;
φώσφορος - P;
σελήνιο - Se;
Τελλούριο - Te;
Πολύ πιο πλούσιο σε αμέταλλα και χρώματα: κόκκινο - σε φώσφορο, καφέ - σε βρώμιο, κίτρινο - σε θείο, κιτρινοπράσινο - σε χλώριο, μωβ - σε ατμό ιωδίου κ.λπ.
Τα πιο τυπικά αμέταλλα έχουν μοριακή δομή, ενώ τα λιγότερο τυπικά έχουν μη μοριακή δομή. Αυτό εξηγεί τη διαφορά στις ιδιότητες τους.
Σύνθεση και ιδιότητες απλών ουσιών - αμετάλλων
Τα μη μέταλλα σχηματίζουν τόσο μονοατομικά όσο και διατομικά μόρια. Προς το μονατομικόςΤα μη μέταλλα περιλαμβάνουν αδρανή αέρια που πρακτικά δεν αντιδρούν ακόμη και με τις πιο δραστικές ουσίες. βρίσκονται στην ομάδα VIII του περιοδικού συστήματος, και οι χημικοί τύποι των αντίστοιχων απλών ουσιών είναι οι εξής: He, Ne, Ar, Kr, Xe και Rn.
Σχηματίζονται μερικά αμέταλλα διατονικόςμόρια. Αυτά είναι τα H2, F2, Cl2, Br2, Cl2 (στοιχεία της ομάδας VII του περιοδικού συστήματος), καθώς και το οξυγόνο O2 και το άζωτο N2. Από τριατομικήτα μόρια αποτελούνται από αέριο όζον (O3). Για τις μη μεταλλικές ουσίες που βρίσκονται σε στερεή κατάσταση, είναι αρκετά δύσκολο να γίνει ένας χημικός τύπος. Τα άτομα άνθρακα στον γραφίτη συνδέονται μεταξύ τους με διάφορους τρόπους. Είναι δύσκολο να απομονωθεί ένα μεμονωμένο μόριο στις δεδομένες δομές. Κατά τη σύνταξη των χημικών τύπων τέτοιων ουσιών, όπως στην περίπτωση των μετάλλων, εισάγεται η υπόθεση ότι τέτοιες ουσίες αποτελούνται μόνο από άτομα. , ταυτόχρονα, γράφονται χωρίς δείκτες: C, Si, S κ.λπ. Τέτοιες απλές ουσίες, όπως το οξυγόνο, έχουν την ίδια ποιοτική σύνθεση (και οι δύο αποτελούνται από το ίδιο στοιχείο - οξυγόνο), αλλά διαφέρουν στον αριθμό των ατόμων σε το μόριο, έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Έτσι, το οξυγόνο δεν έχει οσμή, ενώ το όζον έχει μια πικάντικη μυρωδιά που αισθανόμαστε κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. Οι ιδιότητες των στερεών μη μετάλλων, του γραφίτη και του διαμαντιού, που έχουν επίσης την ίδια ποιοτική σύνθεση, αλλά διαφορετική δομή, διαφέρουν έντονα (ο γραφίτης είναι εύθραυστος, σκληρός). Έτσι, οι ιδιότητες μιας ουσίας καθορίζονται όχι μόνο από την ποιοτική της σύσταση, αλλά και από το πόσα άτομα περιέχονται σε ένα μόριο ουσίας και πώς συνδέονται μεταξύ τους. με τη μορφή απλών σωμάτων βρίσκονται σε στερεή αέρια κατάσταση (εκτός βρωμίου - υγρού). Δεν έχουν τις φυσικές ιδιότητες των μετάλλων. Τα στερεά αμέταλλα δεν έχουν τη στιλπνότητα που χαρακτηρίζει τα μέταλλα, είναι συνήθως εύθραυστα και δεν μεταφέρουν τη θερμότητα άσχημα (με εξαίρεση τον γραφίτη). Το κρυσταλλικό βόριο Β (όπως το κρυσταλλικό πυρίτιο) έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης (2075°C) και υψηλή σκληρότητα. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του βορίου αυξάνεται πολύ με την αύξηση της θερμοκρασίας, γεγονός που καθιστά δυνατή την ευρεία χρήση του στην τεχνολογία ημιαγωγών. Η προσθήκη βορίου σε χάλυβα και κράματα αλουμινίου, χαλκού, νικελίου κ.λπ. βελτιώνει τις μηχανικές τους ιδιότητες. Τα βορίδια (ενώσεις με ορισμένα μέταλλα, για παράδειγμα, με τιτάνιο: TiB, TiB2) είναι απαραίτητα για την κατασκευή εξαρτημάτων κινητήρα αεριωθουμένων, πτερυγίων αεριοστροβίλου. Όπως φαίνεται από το Σχήμα 1, ο άνθρακας - C, το πυρίτιο - Si, - B έχουν παρόμοια δομή και έχουν μερικές κοινές ιδιότητες. Ως απλές ουσίες, εμφανίζονται σε δύο τροποποιήσεις - κρυσταλλικές και άμορφες. Οι κρυσταλλικές τροποποιήσεις αυτών των στοιχείων είναι πολύ σκληρές, με υψηλά σημεία τήξης. Το κρυσταλλικό έχει ημιαγωγικές ιδιότητες. Όλα αυτά τα στοιχεία σχηματίζουν ενώσεις με μέταλλα - , και (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Μερικά από αυτά έχουν υψηλότερη σκληρότητα, όπως Fe3C, TiB. χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακετυλενίου.
Χημικές ιδιότητες μη μετάλλων
Σύμφωνα με τις αριθμητικές τιμές των σχετικών ηλεκτραρνητικοτήτων, τα οξειδωτικά αμέταλλα αυξάνονται με την ακόλουθη σειρά: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.
Τα αμέταλλα ως οξειδωτικά μέσα
Οι οξειδωτικές ιδιότητες των μη μετάλλων εκδηλώνονται όταν αλληλεπιδρούν:
με μέταλλα: 2Na + Cl2 = 2NaCl;
Με υδρογόνο: H2 + F2 = 2HF;
Με αμέταλλα που έχουν χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα: 2P + 5S = P2S5;
Με μερικές σύνθετες ουσίες: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O,
2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.
Τα αμέταλλα ως αναγωγικοί παράγοντες
1. Όλα τα αμέταλλα (εκτός από το φθόριο) παρουσιάζουν μειωτικές ιδιότητες όταν αλληλεπιδρούν με το οξυγόνο:
S + O2 = SO2, 2H2 + O2 = 2H2O.
Το οξυγόνο σε συνδυασμό με το φθόριο μπορεί επίσης να παρουσιάσει μια θετική κατάσταση οξείδωσης, δηλαδή να είναι ένας αναγωγικός παράγοντας. Όλα τα άλλα αμέταλλα παρουσιάζουν αναγωγικές ιδιότητες. Έτσι, για παράδειγμα, το χλώριο δεν συνδυάζεται άμεσα με το οξυγόνο, αλλά τα οξείδια του (Cl2O, ClO2, Cl2O2) μπορούν να ληφθούν έμμεσα, στα οποία το χλώριο εμφανίζει μια θετική κατάσταση οξείδωσης. Το άζωτο σε υψηλές θερμοκρασίες συνδυάζεται άμεσα με το οξυγόνο και παρουσιάζει αναγωγικές ιδιότητες. Το θείο αντιδρά ακόμα πιο εύκολα με το οξυγόνο.
2. Πολλά αμέταλλα παρουσιάζουν μειωτικές ιδιότητες όταν αλληλεπιδρούν με σύνθετες ουσίες:
ZnO + C \u003d Zn + CO, S + 6HNO3 conc \u003d H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.
3. Υπάρχουν επίσης τέτοιες αντιδράσεις στις οποίες το ίδιο αμέταλλο είναι και οξειδωτικό και αναγωγικό παράγοντα:
Cl2 + H2O = HCl + HClO.
4. Το φθόριο είναι το πιο τυπικό αμέταλλο, το οποίο δεν έχει αναγωγικές ιδιότητες, δηλαδή την ικανότητα να δίνει ηλεκτρόνια σε χημικές αντιδράσεις.
Ενώσεις από αμέταλλα
Τα αμέταλλα μπορούν να σχηματίσουν ενώσεις με διαφορετικούς ενδομοριακούς δεσμούς.
Τύποι μη μεταλλικών ενώσεων
Οι γενικοί τύποι των ενώσεων υδρογόνου σύμφωνα με τις ομάδες του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων δίνονται στον πίνακα:
|
Πτητικές ενώσεις υδρογόνου |
ολικά χαλκογόνα.
Στην κύρια υποομάδα της έκτης ομάδας του Περιοδικού Πίνακα των Στοιχείων. I. Mendeleev είναι τα στοιχεία: οξυγόνο (O), θείο (S), σελήνιο (Se), (Te) και (Po). Αυτά τα στοιχεία είναι συλλογικά γνωστά ως chalcogens, που σημαίνει "σχηματισμός μεταλλευμάτων".
Στην υποομάδα των χαλκογόνων, από πάνω προς τα κάτω, με την αύξηση του φορτίου του ατόμου, οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν φυσικά: οι μη μεταλλικές τους ιδιότητες μειώνονται και οι μεταλλικές τους ιδιότητες αυξάνονται. Έτσι είναι ένα τυπικό αμέταλλο και το πολώνιο είναι μέταλλο (ραδιενεργό).
γκρι σελήνιο
Παραγωγή φωτοκυττάρων και ανορθωτών ηλεκτρικού ρεύματος
στην τεχνολογία ημιαγωγών
Ο βιολογικός ρόλος των χαλκογόνων
Το θείο παίζει σημαντικό ρόλο στη ζωή των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων. Στους ζωικούς οργανισμούς, το θείο είναι μέρος σχεδόν όλων των πρωτεϊνών, σε αυτές που περιέχουν θείο - και, καθώς και στη σύνθεση της βιταμίνης Β1 και της ορμόνης ινσουλίνης. Με την έλλειψη θείου στα πρόβατα, η ανάπτυξη του μαλλιού επιβραδύνεται και παρατηρείται κακή φτερωτή στα πουλιά.
Από τα φυτά, το λάχανο, το μαρούλι και το σπανάκι καταναλώνουν το περισσότερο θείο. Οι λοβοί από μπιζέλια και φασόλια, ραπανάκια, γογγύλια, κρεμμύδια, χρένο, κολοκύθες, αγγούρια είναι επίσης πλούσια σε θείο. φτωχό σε θείο και παντζάρια.
Όσον αφορά τις χημικές ιδιότητες, το σελήνιο και το τελλούριο μοιάζουν πολύ με το θείο, αλλά από την άποψη των φυσιολογικών ιδιοτήτων είναι οι ανταγωνιστές του. Πολύ μικρές ποσότητες σεληνίου χρειάζονται για τη φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού. Το σελήνιο έχει θετική επίδραση στο καρδιαγγειακό σύστημα, το κόκκινο αίμα, αυξάνει τις ανοσοποιητικές ιδιότητες του οργανισμού. Η αυξημένη ποσότητα σεληνίου προκαλεί ασθένεια στα ζώα, που εκδηλώνεται με αδυνάτισμα και υπνηλία. Η έλλειψη σεληνίου στο σώμα οδηγεί σε διαταραχή της καρδιάς, των αναπνευστικών οργάνων, το σώμα ανεβαίνει και μπορεί ακόμη και να συμβεί. Το σελήνιο έχει σημαντική επίδραση στα ζώα. Για παράδειγμα, στα ελάφια, τα οποία διακρίνονται από υψηλή οπτική οξύτητα, ο αμφιβληστροειδής περιέχει 100 φορές περισσότερο σελήνιο από ό,τι σε άλλα μέρη του σώματος. Στο φυτικό βασίλειο, όλα τα φυτά περιέχουν πολύ σελήνιο. Το φυτό συσσωρεύει ιδιαίτερα μεγάλες ποσότητες από αυτό.
Ο φυσιολογικός ρόλος του τελλουρίου για τα φυτά, τα ζώα και τους ανθρώπους έχει μελετηθεί λιγότερο από αυτόν του σεληνίου. Είναι γνωστό ότι το τελλούριο είναι λιγότερο τοξικό από το σελήνιο και οι ενώσεις του τελλουρίου στο σώμα μειώνονται γρήγορα σε στοιχειακό τελλούριο, το οποίο με τη σειρά του συνδυάζεται με οργανικές ουσίες.
Γενικά χαρακτηριστικά των στοιχείων της υποομάδας του αζώτου
Η κύρια υποομάδα της πέμπτης ομάδας περιλαμβάνει άζωτο (N), φώσφορο (P), αρσενικό (As), αντιμόνιο (Sb) και (Bi).
Από πάνω προς τα κάτω, στην υποομάδα από το άζωτο στο βισμούθιο, οι μη μεταλλικές ιδιότητες μειώνονται, ενώ οι μεταλλικές ιδιότητες και η ατομική ακτίνα αυξάνονται. Το άζωτο, ο φώσφορος, το αρσενικό είναι αμέταλλα, αλλά ανήκουν σε μέταλλα.
Υποομάδα αζώτου
|
Συγκριτικά χαρακτηριστικά |
7 Ν άζωτο |
15 P φώσφορος |
33 Ως αρσενικό |
51 Sb αντιμόνιο |
83 Δι βισμούθιο |
|||||
|
Ηλεκτρονική δομή |
…4f145d106S26p3 |
|||||||||
|
Κατάσταση οξείδωσης |
1, -2, -3, +1, +2, +3, +4, +5 |
3, +1, +3, +4,+5 |
||||||||
|
Ηλεκτρο- αρνητικότητα |
||||||||||
|
Όντας στη φύση |
Στην ελεύθερη κατάσταση - στην ατμόσφαιρα (N2 - ), στη δεσμευμένη κατάσταση - στη σύνθεση του NaNO3 - ; KNO3 - Ινδικό αλάτι |
Το Ca3(PO4)2 είναι φωσφορίτης, το Ca5(PO4)3(OH) είναι υδροξυλαπατίτης, το Ca5(PO4)3F είναι φθοραπατίτης |
||||||||
|
Αλλοτροπικές μορφές υπό κανονικές συνθήκες |
Άζωτο (μία μορφή) |
NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ NH4+ + OH - (υδροξείδιο του αμμωνίου); PH3 + H2O ↔ PH4OH ↔ PH4+ + OH- (υδροξείδιο του φωσφονίου). Ο βιολογικός ρόλος του αζώτου και του φωσφόρου Το άζωτο παίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στη ζωή των φυτών, καθώς αποτελεί μέρος των αμινοξέων, των πρωτεϊνών και της χλωροφύλλης, των βιταμινών Β και των ενεργοποιητικών ενζύμων. Ως εκ τούτου, η έλλειψη αζώτου στο έδαφος έχει αρνητική επίδραση στα φυτά, και κυρίως στην περιεκτικότητα των φύλλων σε χλωροφύλλη, γι' αυτό και γίνονται χλωμά. καταναλώνουν από 50 έως 250 kg αζώτου ανά 1 εκτάριο εδάφους. Το περισσότερο άζωτο βρίσκεται στα άνθη, στα νεαρά φύλλα και στους καρπούς. Το άζωτο είναι η πιο σημαντική πηγή αζώτου για τα φυτά - είναι κυρίως νιτρικό αμμώνιο και θειικό αμμώνιο. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ο ιδιαίτερος ρόλος του αζώτου ως αναπόσπαστο μέρος του αέρα - το πιο σημαντικό συστατικό της ζωντανής φύσης. Κανένα από τα χημικά στοιχεία δεν συμμετέχει τόσο ενεργά και ποικιλόμορφα στις διαδικασίες ζωής των φυτικών και ζωικών οργανισμών όσο ο φώσφορος. Είναι αναπόσπαστο μέρος των νουκλεϊκών οξέων, είναι μέρος ορισμένων ενζύμων και βιταμινών. Στα ζώα και τους ανθρώπους, έως και 90% του φωσφόρου συγκεντρώνεται στα οστά, έως και 10% στους μύες και περίπου 1% στο νευρικό σύστημα (με τη μορφή ανόργανων και οργανικών ενώσεων). Βρίσκεται στους μύες, το συκώτι, τον εγκέφαλο και άλλα όργανα με τη μορφή φωσφατιδίων και φωσφορικών εστέρων. Ο φώσφορος εμπλέκεται στις μυϊκές συσπάσεις και στην οικοδόμηση του μυϊκού και οστικού ιστού. Οι άνθρωποι που ασχολούνται με διανοητική εργασία πρέπει να καταναλώνουν αυξημένη ποσότητα φωσφόρου προκειμένου να αποφευχθεί η εξάντληση των νευρικών κυττάρων που λειτουργούν με αυξημένο φορτίο κατά τη διανοητική εργασία. Με την έλλειψη φωσφόρου, η απόδοση μειώνεται, αναπτύσσεται νεύρωση, το δισθενές γερμάνιο, ο κασσίτερος και ο μόλυβδος GeO, SnO, PbO διαταράσσονται από αμφοτερικά οξείδια. Τα υψηλότερα οξείδια του άνθρακα και του πυριτίου CO2 και SiO2 είναι όξινα οξείδια, τα οποία αντιστοιχούν σε υδροξείδια που παρουσιάζουν ασθενώς όξινες ιδιότητες - H2CO3 και πυριτικό οξύ H2SiO3. Τα αμφοτερικά οξείδια - GeO2, SnO2, PbO2 - αντιστοιχούν σε αμφοτερικά υδροξείδια και όταν περνούν από το υδροξείδιο του γερμανίου Ge(OH)4 στο υδροξείδιο του μολύβδου Pb(OH)4, οι όξινες ιδιότητες εξασθενούν και οι βασικές ενισχύονται. Ο βιολογικός ρόλος του άνθρακα και του πυριτίου Οι ενώσεις άνθρακα αποτελούν τη βάση των φυτικών και ζωικών οργανισμών (45% του άνθρακα βρίσκεται στα φυτά και 26% στους ζωικούς οργανισμούς). Χαρακτηριστικές βιολογικές ιδιότητες παρουσιάζουν το μονοξείδιο του άνθρακα (II) και το μονοξείδιο του άνθρακα (IV). Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι ένα πολύ τοξικό αέριο, καθώς συνδέεται ισχυρά με την αιμοσφαιρίνη του αίματος και στερεί από την αιμοσφαιρίνη την ικανότητα να μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες στα τριχοειδή αγγεία. Όταν εισπνέεται, το CO μπορεί να προκαλέσει δηλητηρίαση, πιθανώς ακόμη και θανατηφόρα. Το μονοξείδιο του άνθρακα (IV) είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα φυτά. Στα φυτικά κύτταρα (ιδιαίτερα στα φύλλα), παρουσία χλωροφύλλης και δράσης της ηλιακής ενέργειας, η γλυκόζη εμφανίζεται από το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό με την απελευθέρωση οξυγόνου. Ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, τα φυτά δεσμεύουν ετησίως 150 δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα και 25 δισεκατομμύρια τόνους υδρογόνου και απελευθερώνουν έως και 400 δισεκατομμύρια τόνους οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα φυτά λαμβάνουν περίπου το 25% του CO2 μέσω του ριζικού συστήματος από ανθρακικά άλατα που είναι διαλυμένα στο έδαφος. Τα φυτά χρησιμοποιούν πυρίτιο για να χτίσουν τους ιστούς του δέρματος. Το πυρίτιο που περιέχεται στα φυτά, εμποτίζοντας τα κυτταρικά τοιχώματα, τα καθιστά πιο στερεά και ανθεκτικά στις βλάβες από έντομα, τα προστατεύει από τη διείσδυση μυκητιασικών λοιμώξεων. Το πυρίτιο βρίσκεται σχεδόν σε όλους τους ιστούς των ζώων και των ανθρώπων, ειδικά στο ήπαρ, τους χόνδρους. Οι ασθενείς με φυματίωση έχουν πολύ λιγότερο πυρίτιο στα οστά, τα δόντια και τους χόνδρους τους από τους υγιείς ανθρώπους. Σε ασθένειες όπως το Botkin, παρατηρείται μείωση της περιεκτικότητας σε πυρίτιο στο αίμα και με βλάβη στο παχύ έντερο, αντίθετα, αύξηση της περιεκτικότητάς του στο αίμα. |
"Βιογενή στοιχεία στο ανθρώπινο σώμα"
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
1.1 Βιογενή στοιχεία - αμέταλλα που αποτελούν μέρος του ανθρώπινου σώματος
2 Βιογενή στοιχεία - μέταλλα που αποτελούν μέρος του ανθρώπινου σώματος
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΚΑΛΙΟΥ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΘΕΙΑΣ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η άποψη ότι σχεδόν όλα τα στοιχεία του περιοδικού συστήματος του Δ.Ι. Ο Μεντελέεφ, γίνεται οικείος. Ωστόσο, οι επιστήμονες προτείνουν ότι όχι μόνο υπάρχουν όλα τα χημικά στοιχεία σε έναν ζωντανό οργανισμό, αλλά καθένα από αυτά εκτελεί κάποια βιολογική λειτουργία. Είναι πιθανό αυτή η υπόθεση να μην επιβεβαιωθεί. Καθώς η έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση εξελίσσεται, αποκαλύπτεται ο βιολογικός ρόλος ενός αυξανόμενου αριθμού χημικών στοιχείων.
Για να διατηρήσει την υγεία του, ένα άτομο πρέπει να παρέχει στο σώμα μια ισορροπημένη πρόσληψη θρεπτικών συστατικών από την τροφή, το νερό και τον εισπνεόμενο αέρα. Συχνά διαφημίζονται τρόφιμα με υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο, ιώδιο και άλλα χημικά στοιχεία, αλλά είναι αυτό καλό για τον οργανισμό μας; Ποιες ασθένειες μπορεί να προκληθούν από υπερβολική ή ανεπάρκεια ενός ή άλλου χημικού στοιχείου σε παιδιά και ενήλικες;
Στην εποχή μας, που υπάρχουν όλο και λιγότεροι υγιείς άνθρωποι από την παιδική ηλικία, αυτό το πρόβλημα είναι πραγματικά επίκαιρο.
Ένας ασύλληπτος αριθμός διαφορετικών χημικών ενώσεων σχηματίζεται συνεχώς στο ανθρώπινο σώμα. Ορισμένες από τις συντιθέμενες ενώσεις χρησιμοποιούνται ως δομικό υλικό ή πηγή ενέργειας και παρέχουν στο σώμα ανάπτυξη, ανάπτυξη και ζωτική δραστηριότητα. το άλλο μέρος, που μπορεί να θεωρηθεί ως σκωρία ή απόβλητο, αποβάλλεται από το σώμα.
Τόσο οι ανόργανες όσο και οι οργανικές ουσίες εμπλέκονται στο μεταβολισμό. Τα χημικά στοιχεία που σχηματίζουν αυτές τις ουσίες ονομάζονται βιογενικά στοιχεία. Περίπου 30 στοιχεία θεωρούνται αξιόπιστα βιογονικά.
Το σχήμα 1 δείχνει τα κύρια χημικά στοιχεία που συνθέτουν το ανθρώπινο σώμα.
Εικόνα 1 - Διάγραμμα. Η στοιχειακή σύνθεση του ανθρώπινου σώματος.
1.1 Βιογενή στοιχεία - αμέταλλα που αποτελούν μέρος του ανθρώπινου σώματος
Μεταξύ των βιογενών στοιχείων, ιδιαίτερη θέση καταλαμβάνουν τα οργανογόνα στοιχεία που αποτελούν τις πιο σημαντικές ουσίες του σώματος - νερό, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λίπη, βιταμίνες, ορμόνες και άλλα. Τα οργανογόνα περιλαμβάνουν 6 χημικά στοιχεία: άνθρακα, οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο, φώσφορο, θείο. Το συνολικό τους κλάσμα μάζας στο ανθρώπινο σώμα είναι περίπου 97,3% (βλ. πίνακα 1).
Όλα τα οργανογόνα στοιχεία είναι αμέταλλα. Μεταξύ των μη μετάλλων, το χλώριο (κλάσμα μάζας 0,15%), το φθόριο, το ιώδιο και το βρώμιο είναι επίσης βιογονικά. Τα στοιχεία αυτά δεν περιλαμβάνονται στα οργανογενή στοιχεία, αφού, σε αντίθεση με τα τελευταία, δεν παίζουν τόσο καθολικό ρόλο στην κατασκευή των οργανικών δομών του σώματος. Υπάρχουν δεδομένα για τη βιογονικότητα του πυριτίου, του βορίου, του αρσενικού και του σεληνίου.
Πίνακας 1. Η περιεκτικότητα σε οργανογόνα στοιχεία στο ανθρώπινο σώμα.
|
Στοιχεία - οργανογόνα |
Κλάσμα μάζας (σε%) |
Βάρος (σε g / 70 kg) |
|
άνθρακας (C) |
||
|
οξυγόνο (Ο) |
||
|
υδρογόνο (Η) |
||
|
φώσφορος (P) |
||
|
68117 ≈ 68 κιλά |
1.2 Βιογενή στοιχεία - μέταλλα που αποτελούν μέρος του ανθρώπινου σώματος
Τα θρεπτικά στοιχεία περιλαμβάνουν μια σειρά από μέταλλα, μεταξύ των οποίων 10 λεγόμενα «μέταλλα της ζωής» εκτελούν ιδιαίτερα σημαντικές βιολογικές λειτουργίες. Αυτά τα μέταλλα είναι το ασβέστιο, το κάλιο, το νάτριο, το μαγνήσιο, ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος, ο χαλκός, το μαγγάνιο, το μολυβδαίνιο, το κοβάλτιο (βλ. πίνακα 2).
Εκτός από τα 10 «μέταλλα της ζωής», πολλά άλλα μέταλλα περιλαμβάνονται μεταξύ των βιογενών στοιχείων, για παράδειγμα, ο κασσίτερος, το λίθιο, το χρώμιο και μερικά άλλα.
Πίνακας 2. Το περιεχόμενο των «μετάλλων της ζωής» στο ανθρώπινο σώμα
|
Κλάσμα μάζας (σε%) |
Βάρος (σε g / 70 kg) |
|
|
Ασβέστιο (Ca) |
||
|
Νάτριο (Na) |
||
|
Μαγνήσιο (Mg) |
||
|
Σίδηρος (Fe) |
||
|
Μαγγάνιο (Mn) |
||
|
Μολυβδαίνιο (Mo) |
||
|
Κοβάλτιο (Co) |
||
Ανάλογα με το κλάσμα μάζας στο σώμα, όλα τα βιογενή στοιχεία χωρίζονται σε:
α) μακροθρεπτικά συστατικά (το κλάσμα μάζας στο σώμα είναι περισσότερο από 10 -2%, ή περισσότερο από 7 g).
β) ιχνοστοιχεία (το κλάσμα μάζας στο σώμα είναι μικρότερο από 10 -2%, ή μικρότερο από 7 g).
Τα μακροστοιχεία περιλαμβάνουν όλα τα οργανογόνα, το χλώριο και 4 «μέταλλα της ζωής»: μαγνήσιο, κάλιο, ασβέστιο, νάτριο. Αποτελούν το 99,5%, με περισσότερο από 96% να αντιπροσωπεύουν 4 στοιχεία (άνθρακας, οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο). Είναι τα κύρια συστατικά όλων των οργανικών ενώσεων.
Τα ιχνοστοιχεία βρίσκονται στα κύτταρα σε πολύ μικρές ποσότητες. Αυτά περιλαμβάνουν ψευδάργυρο, μαγγάνιο, χαλκό, ιώδιο, φθόριο και άλλα. Αλλά ακόμη και εκείνα τα στοιχεία που περιέχονται σε αμελητέες ποσότητες είναι απαραίτητα για τη ζωή και δεν μπορούν να αντικατασταθούν με τίποτα. Ο βιολογικός ρόλος και οι λειτουργίες που επιτελούν αυτά τα στοιχεία στο ανθρώπινο σώμα είναι πολύ διαφορετικοί και η ανεπάρκεια ή η περίσσευσή τους μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές ασθένειες (βλ. Παραρτήματα Β και Δ). Αρκεί να αναφέρουμε ότι περίπου 200 ένζυμα ενεργοποιούνται από τα μέταλλα. Συνολικά, έχουν εντοπιστεί περίπου 70 μέταλλα στο ανθρώπινο σώμα, εκ των οποίων τα 14 ιχνοστοιχεία θεωρούνται απαραίτητα - αυτά είναι ο σίδηρος, το κοβάλτιο, ο χαλκός, το χρώμιο, το νικέλιο, το μαγγάνιο, το μολυβδαίνιο, ο ψευδάργυρος, το ιώδιο, ο κασσίτερος, το φθόριο, το πυρίτιο, το βανάδιο. σελήνιο. Πολλά ιχνοστοιχεία εισέρχονται στο σώμα σχεδόν αποκλειστικά μέσω της διατροφής των φρούτων και των λαχανικών. Τα άγρια βρώσιμα φυτά είναι επίσης πλούσια σε ιχνοστοιχεία, τα οποία, όταν εξαχθούν από τα βαθιά στρώματα, συσσωρεύονται σε φύλλα, άνθη και καρπούς.
2. Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Η κύρια λειτουργία του μοριακού οξυγόνου στο σώμα είναι η οξείδωση διαφόρων ενώσεων. Μαζί με το υδρογόνο, το οξυγόνο σχηματίζει νερό, η περιεκτικότητα του οποίου στο σώμα ενός ενήλικα είναι κατά μέσο όρο περίπου 55-65%.
Το οξυγόνο είναι μέρος των πρωτεϊνών, των νουκλεϊκών οξέων και άλλων ζωτικών συστατικών του σώματος. Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την αναπνοή, την οξείδωση των λιπών, των πρωτεϊνών, των υδατανθράκων, των αμινοξέων και πολλών άλλων βιοχημικών διεργασιών.
Ο συνήθης τρόπος με τον οποίο το οξυγόνο εισέρχεται στο σώμα βρίσκεται μέσω των πνευμόνων, όπου αυτό το βιοστοιχείο διεισδύει στο αίμα, απορροφάται από την αιμοσφαιρίνη και σχηματίζει μια εύκολα διασπώμενη ένωση - οξυαιμοσφαιρίνη, και στη συνέχεια από το αίμα εισέρχεται σε όλα τα όργανα και τους ιστούς. Το οξυγόνο εισέρχεται στο σώμα επίσης σε δεσμευμένη κατάσταση, με τη μορφή νερού. Στους ιστούς, το οξυγόνο καταναλώνεται κυρίως για την οξείδωση διαφόρων ουσιών στη διαδικασία του μεταβολισμού. Στο μέλλον, σχεδόν όλο το οξυγόνο μεταβολίζεται σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό και αποβάλλεται από το σώμα μέσω των πνευμόνων και των νεφρών.
Μειωμένη περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο σώμα.
Με ανεπαρκή παροχή οξυγόνου στους ιστούς του σώματος ή παραβίαση της χρήσης του, αναπτύσσεται υποξία (ασιτία οξυγόνου).
Οι κύριες αιτίες έλλειψης οξυγόνου:
διακοπή ή μείωση της παροχής οξυγόνου στους πνεύμονες, μειωμένη μερική πίεση οξυγόνου στον εισπνεόμενο αέρα.
σημαντική μείωση του αριθμού των ερυθρών αιμοσφαιρίων ή απότομη μείωση της περιεκτικότητας σε αιμοσφαιρίνη σε αυτά.
παραβίαση της ικανότητας της αιμοσφαιρίνης να δεσμεύει, να μεταφέρει ή να δίνει οξυγόνο στους ιστούς.
παραβίαση της ικανότητας των ιστών να χρησιμοποιούν οξυγόνο.
Αναστολή διεργασιών οξειδοαναγωγής στους ιστούς.
στασιμότητα στο αγγειακό κρεβάτι λόγω διαταραχών της καρδιακής δραστηριότητας, της κυκλοφορίας του αίματος και της αναπνοής.
ενδοκρινοπάθειες, μπέρι-μπέρι;
Οι κύριες εκδηλώσεις της έλλειψης οξυγόνου:
Σε οξείες περιπτώσεις (με πλήρη διακοπή της παροχής οξυγόνου, οξεία δηλητηρίαση): απώλεια συνείδησης, δυσλειτουργία των ανώτερων τμημάτων του κεντρικού νευρικού συστήματος.
Σε χρόνιες περιπτώσεις: αυξημένη κόπωση, λειτουργικές διαταραχές του κεντρικού νευρικού συστήματος, αίσθημα παλμών και δύσπνοια με μικρή σωματική καταπόνηση, μειωμένη αντιδραστικότητα του ανοσοποιητικού συστήματος.
Τοξική δόση για τον άνθρωπο: τοξική με τη μορφή O 3 .
Αυξημένη περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο σώμα.
Μια παρατεταμένη αύξηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στους ιστούς του σώματος (υπεροξία) μπορεί να συνοδεύεται από δηλητηρίαση από οξυγόνο. Η υπεροξία συνήθως συνοδεύεται από αύξηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στο αίμα (υπεροξαιμία).
Η τοξική επίδραση του όζοντος και της περίσσειας οξυγόνου σχετίζεται με το σχηματισμό στους ιστούς μεγάλου αριθμού ριζών που προκύπτουν από το σπάσιμο των χημικών δεσμών. Σε μικρή ποσότητα σχηματίζονται και ρίζες κανονικά, ως ενδιάμεσο προϊόν του κυτταρικού μεταβολισμού. Με περίσσεια ριζών, ξεκινά η διαδικασία οξείδωσης οργανικών ουσιών, συμπεριλαμβανομένης της υπεροξείδωσης λιπιδίων, με την επακόλουθη αποσύνθεσή τους και το σχηματισμό προϊόντων που περιέχουν οξυγόνο (κετόνες, αλκοόλες, οξέα).
Το οξυγόνο είναι μέρος των μορίων πολλών ουσιών - από τα πιο απλά έως τα πολύπλοκα πολυμερή. η παρουσία στο σώμα και η αλληλεπίδραση αυτών των ουσιών εξασφαλίζει την ύπαρξη ζωής. Ως αναπόσπαστο μέρος του μορίου του νερού, το οξυγόνο εμπλέκεται σε όλες σχεδόν τις βιοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν στο σώμα.
Το οξυγόνο είναι απαραίτητο, με την έλλειψή του, μόνο η αποκατάσταση της κανονικής παροχής οξυγόνου στο σώμα μπορεί να είναι μια αποτελεσματική θεραπεία. Ακόμη και μια βραχυπρόθεσμη (μερικά λεπτά) διακοπή της παροχής οξυγόνου στο σώμα μπορεί να προκαλέσει σοβαρή βλάβη των λειτουργιών του και επακόλουθο θάνατο.
3. Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Ο ΑΝΘΡΑΚΑΣ είναι το πιο σημαντικό βιογενές στοιχείο που αποτελεί τη βάση της ζωής στη Γη, τη δομική μονάδα ενός τεράστιου αριθμού οργανικών ενώσεων που εμπλέκονται στην οικοδόμηση των οργανισμών και στη διασφάλιση της ζωτικής δραστηριότητάς τους (βιοπολυμερή, καθώς και πολυάριθμες βιολογικά δραστικές ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους - βιταμίνες ορμόνες, μεσολαβητές κ.λπ.). Ένα σημαντικό μέρος της ενέργειας που χρειάζονται οι οργανισμοί σχηματίζεται στα κύτταρα λόγω της οξείδωσης του άνθρακα. Η εμφάνιση της ζωής στη Γη θεωρείται στη σύγχρονη επιστήμη ως μια πολύπλοκη διαδικασία εξέλιξης ανθρακούχων ενώσεων.
Ο άνθρακας εισέρχεται στο ανθρώπινο σώμα με την τροφή (συνήθως περίπου 300 g την ημέρα). Η συνολική περιεκτικότητα σε άνθρακα φτάνει περίπου το 21% (15 κιλά ανά 70 κιλά συνολικού σωματικού βάρους). Ο άνθρακας αποτελεί τα 2/3 της μυϊκής μάζας και το 1/3 της οστικής μάζας. Αποβάλλεται από το σώμα κυρίως με τον εκπνεόμενο αέρα (διοξείδιο του άνθρακα) και τα ούρα (ουρία).
Η κύρια λειτουργία του άνθρακα είναι ο σχηματισμός μιας ποικιλίας οργανικών ενώσεων, διασφαλίζοντας έτσι τη βιολογική ποικιλότητα, τη συμμετοχή σε όλες τις λειτουργίες και εκδηλώσεις των ζωντανών όντων. Στα βιομόρια, ο άνθρακας σχηματίζει πολυμερείς αλυσίδες και συνδέεται σταθερά με το υδρογόνο, το οξυγόνο, το άζωτο και άλλα στοιχεία. Ένας τόσο σημαντικός φυσιολογικός ρόλος του άνθρακα καθορίζεται από το γεγονός ότι αυτό το στοιχείο είναι μέρος όλων των οργανικών ενώσεων και συμμετέχει σε όλες σχεδόν τις βιοχημικές διεργασίες στο σώμα. Η οξείδωση των ενώσεων του άνθρακα υπό τη δράση του οξυγόνου οδηγεί στο σχηματισμό νερού και διοξειδίου του άνθρακα. Αυτή η διαδικασία χρησιμεύει ως πηγή ενέργειας για το σώμα. Το διοξείδιο του άνθρακα CO 2 (διοξείδιο του άνθρακα) σχηματίζεται στη διαδικασία του μεταβολισμού, είναι διεγέρτης του αναπνευστικού κέντρου, παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της αναπνοής και της κυκλοφορίας του αίματος.
Στην ελεύθερη μορφή του, ο άνθρακας δεν είναι τοξικός, αλλά πολλές από τις ενώσεις του είναι εξαιρετικά τοξικές. Τέτοιες ενώσεις περιλαμβάνουν μονοξείδιο του άνθρακα CO (μονοξείδιο του άνθρακα), τετραχλωράνθρακα CCl 4, δισουλφίδιο του άνθρακα CS 2, κυανιούχα άλατα HCN, βενζόλιο C 6 H 6 και άλλα. Το διοξείδιο του άνθρακα σε συγκεντρώσεις πάνω από 10% προκαλεί οξέωση (μείωση του pH του αίματος), δύσπνοια και παράλυση του αναπνευστικού κέντρου.
Η παρατεταμένη εισπνοή σκόνης άνθρακα μπορεί να οδηγήσει σε ανθράκωση, μια ασθένεια που συνοδεύεται από εναπόθεση σκόνης άνθρακα στον πνευμονικό ιστό και στους λεμφαδένες, σκληρωτικές αλλαγές στον πνευμονικό ιστό. Η τοξική επίδραση των υδρογονανθράκων και άλλων ενώσεων λαδιών στους εργαζόμενους στη βιομηχανία πετρελαίου μπορεί να εκδηλωθεί με τραχύτητα του δέρματος, εμφάνιση ρωγμών και ελκών και ανάπτυξη χρόνιας δερματίτιδας.
Για τον άνθρωπο, ο άνθρακας μπορεί να είναι τοξικός με τη μορφή μονοξειδίου του άνθρακα (CO) ή κυανιδίων (CN-).
4. Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Το νερό είναι η πιο σημαντική ένωση υδρογόνου σε έναν ζωντανό οργανισμό. Οι κύριες λειτουργίες του νερού είναι οι εξής:
Το νερό, το οποίο έχει υψηλή ειδική θερμοχωρητικότητα, διατηρεί σταθερή τη θερμοκρασία του σώματος. Όταν το σώμα υπερθερμαίνεται, το νερό εξατμίζεται από την επιφάνειά του. Λόγω της υψηλής θερμότητας της εξάτμισης, αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από μεγάλη δαπάνη ενέργειας, με αποτέλεσμα τη μείωση της θερμοκρασίας του σώματος. Έτσι διατηρείται η θερμική ισορροπία του σώματος.
Το νερό διατηρεί την οξεοβασική ισορροπία του σώματος. Οι περισσότεροι ιστοί και όργανα αποτελούνται κυρίως από νερό. Η συμμόρφωση με τη συνολική οξεοβασική ισορροπία στο σώμα δεν αποκλείει μεγάλες διαφορές στις τιμές του pH για διαφορετικά όργανα και ιστούς. Μια σημαντική ένωση υδρογόνου είναι το υπεροξείδιο του υδρογόνου H2O2 (παραδοσιακά ονομάζεται υπεροξείδιο του υδρογόνου). Το H2O2 οξειδώνει το λιπιδικό στρώμα των κυτταρικών μεμβρανών, καταστρέφοντάς το.
5. Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΚΑΛΙΟΥ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Το κάλιο είναι υποχρεωτικός συμμετέχων σε πολλές μεταβολικές διεργασίες. Το κάλιο είναι σημαντικό για τη διατήρηση του αυτοματισμού της συστολής του καρδιακού μυός - μυοκαρδίου. εξασφαλίζει την απομάκρυνση των ιόντων νατρίου από τα κύτταρα και την αντικατάστασή τους με ιόντα καλίου, η οποία με τη σειρά της συνοδεύεται από την απομάκρυνση της περίσσειας υγρών από το σώμα.
Σε σύγκριση με άλλα προϊόντα καλίου, αποξηραμένα βερίκοκα, σύκα, πορτοκάλια, μανταρίνια, πατάτες (500 γραμμάρια πατάτες παρέχουν τις ημερήσιες ανάγκες), αποξηραμένα ροδάκινα, γογγύλια, τριαντάφυλλα, μαύρες και κόκκινες σταφίδες, μούρα, φράουλες, καρπούζια, πεπόνι, σόγια, δαμάσκηνο κεράσι, φρέσκα αγγούρια, λαχανάκια Βρυξελλών, καρύδια και φουντούκια, μαϊντανός, σταφίδες, δαμάσκηνα, ψωμί σίκαλης, πλιγούρι βρώμης.
Η ημερήσια απαίτηση σε κάλιο για έναν ενήλικα είναι 2-3 g την ημέρα και για ένα παιδί - 16-30 mg ανά kg σωματικού βάρους. Η απαιτούμενη ελάχιστη πρόσληψη καλίου για ένα άτομο την ημέρα είναι περίπου 1 g. Με μια κανονική διατροφή, η ημερήσια ανάγκη σε κάλιο ικανοποιείται πλήρως, αλλά σημειώνονται και εποχιακές διακυμάνσεις στην πρόσληψη καλίου. Έτσι, την άνοιξη η κατανάλωσή του είναι χαμηλή - περίπου 3 g / ημέρα, και το φθινόπωρο η μέγιστη κατανάλωση είναι 5-6 g / ημέρα.
Δεδομένης της τάσης των σύγχρονων ανθρώπων να καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες αλατιού με το φαγητό, αυξάνεται και η ανάγκη για κάλιο, το οποίο μπορεί να εξουδετερώσει τις δυσμενείς επιπτώσεις της περίσσειας νατρίου στον οργανισμό.
Η έλλειψη πρόσληψης καλίου από τα τρόφιμα μπορεί να οδηγήσει σε δυστροφία ακόμη και με κανονική περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη στη διατροφή. Η παραβίαση του μεταβολισμού του καλίου εκδηλώνεται σε χρόνιες παθήσεις των νεφρών και του καρδιαγγειακού συστήματος, σε ασθένειες του γαστρεντερικού σωλήνα (ειδικά εκείνες που συνοδεύονται από διάρροια και έμετο), σε παθήσεις των ενδοκρινών αδένων και άλλες παθολογίες.
Η έλλειψη καλίου στον οργανισμό εκδηλώνεται κυρίως με διαταραχές του νευρομυϊκού και του καρδιαγγειακού συστήματος (υπνηλία, εξασθενημένη κίνηση, τρέμουλο των άκρων, αργός καρδιακός παλμός). Τα σκευάσματα καλίου χρησιμοποιούνται για ιατρικούς σκοπούς.
Η περίσσεια καλίου παρατηρείται πολύ λιγότερο συχνά, αλλά είναι μια εξαιρετικά επικίνδυνη κατάσταση: χαλαρή παράλυση των άκρων, αλλαγές στο καρδιαγγειακό σύστημα. Αυτή η κατάσταση μπορεί να εκδηλωθεί με σοβαρή αφυδάτωση, υπερκορτιζολισμό με μειωμένη νεφρική λειτουργία και με την εισαγωγή μεγάλης ποσότητας καλίου στον ασθενή.
Το θείο στο ανθρώπινο σώμα είναι απαραίτητο συστατικό των κυττάρων, των ιστών οργάνων, των ενζύμων, των ορμονών, ιδίως της ινσουλίνης, του πιο σημαντικού παγκρεατικού ενζύμου, και των αμινοξέων που περιέχουν θείο. παρέχει τη χωρική οργάνωση των πρωτεϊνικών μορίων που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία τους, προστατεύει τα κύτταρα, τους ιστούς και τις οδούς βιοχημικής σύνθεσης από την οξείδωση και ολόκληρο το σώμα από τις τοξικές επιδράσεις ξένων ουσιών. Αρκετά στον νευρικό, συνδετικό, οστικό ιστό. Το θείο είναι συστατικό της δομικής πρωτεΐνης του κολλαγόνου. Η αναπλήρωση του οργανισμού με θείο παρέχεται με σωστά οργανωμένη διατροφή, η οποία περιλαμβάνει κρέας, αυγά κοτόπουλου, πλιγούρι και φαγόπυρο, προϊόντα αλευριού, γάλα, τυριά, όσπρια και λάχανο.
Παρά τον σημαντικό αριθμό μελετών, ο ρόλος του θείου στη διασφάλιση της ζωτικής δραστηριότητας του σώματος δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως. Έτσι, ενώ δεν υπάρχουν σαφείς κλινικές περιγραφές οποιωνδήποτε συγκεκριμένων διαταραχών που σχετίζονται με την ανεπαρκή πρόσληψη θείου στον οργανισμό. Ταυτόχρονα, είναι γνωστές οι οξεοαμινοπάθειες - διαταραχές που σχετίζονται με διαταραχή του μεταβολισμού των αμινοξέων που περιέχουν θείο (ομοκυστινουρία, κυστειονουρία). Υπάρχει επίσης εκτενής βιβλιογραφία που σχετίζεται με την κλινική οξείας και χρόνιας δηλητηρίασης με θειούχες ενώσεις.
Οι κύριες εκδηλώσεις ανεπάρκειας θείου:
συμπτώματα ηπατικής νόσου
· συμπτώματα ασθενειών των αρθρώσεων.
συμπτώματα δερματικών παθήσεων?
Διάφορες και πολυάριθμες εκδηλώσεις ανεπάρκειας στον οργανισμό και μεταβολικές διαταραχές βιολογικά ενεργών ενώσεων που περιέχουν θείο.
Αυξημένη περιεκτικότητα σε θείο στο σώμα.
Σε υψηλές συγκεντρώσεις υδρόθειου στον εισπνεόμενο αέρα, η κλινική εικόνα της μέθης αναπτύσσεται πολύ γρήγορα, οι σπασμοί, η απώλεια συνείδησης και η αναπνευστική ανακοπή εμφανίζονται μέσα σε λίγα λεπτά. Στο μέλλον, οι συνέπειες της δηλητηρίασης μπορεί να εκδηλωθούν με επίμονους πονοκεφάλους, ψυχικές διαταραχές, παράλυση, διαταραχές των λειτουργιών του αναπνευστικού συστήματος και του γαστρεντερικού σωλήνα.
Έχει διαπιστωθεί ότι η παρεντερική χορήγηση λεπτώς αλεσμένου θείου σε διάλυμα ελαίου σε ποσότητα 1-2 ml συνοδεύεται από υπερθερμία με υπερλευκοκυττάρωση και υπογλυκαιμία. Πιστεύεται ότι όταν χορηγούνται παρεντερικά, η τοξικότητα των ιόντων θείου είναι 200 φορές υψηλότερη από αυτή των ιόντων χλωρίου.
Η τοξικότητα των ενώσεων του θείου που έχουν εισέλθει στο γαστρεντερικό σωλήνα σχετίζεται με τη μετατροπή τους από την εντερική μικροχλωρίδα σε υδρόθειο, μια άκρως τοξική ένωση.
Σε περιπτώσεις θανάτου μετά από δηλητηρίαση από θείο στην αυτοψία, υπάρχουν σημεία εμφυσήματος, φλεγμονή του εγκεφάλου, οξεία καταρροϊκή εντερίτιδα, ηπατική νέκρωση, αιμορραγία (πετέχειες) στο μυοκάρδιο.
Με χρόνια δηλητηρίαση (δισουλφίδιο του άνθρακα, διοξείδιο του θείου), παρατηρούνται ψυχικές διαταραχές, οργανικές και λειτουργικές αλλαγές στο νευρικό σύστημα, μυϊκή αδυναμία, οπτική αναπηρία και διάφορες διαταραχές της δραστηριότητας άλλων συστημάτων του σώματος.
Τις τελευταίες δεκαετίες, οι θειούχες ενώσεις (θειώδη), οι οποίες προστίθενται σε πολλά τρόφιμα, αλκοολούχα και μη αλκοολούχα ποτά ως συντηρητικά, έχουν γίνει μια από τις πηγές περίσσειας θείου στον ανθρώπινο οργανισμό. Ιδιαίτερα πολλά θειώδη σε καπνιστά κρέατα, πατάτες, φρέσκα λαχανικά, μπύρα, μηλίτη, έτοιμες σαλάτες, ξύδι, βαφές κρασιού. Είναι πιθανό η αυξημένη κατανάλωση θειωδών να ευθύνεται εν μέρει για την αύξηση της συχνότητας του βρογχικού άσθματος. Είναι γνωστό, για παράδειγμα, ότι το 10% των ασθενών με βρογχικό άσθμα εμφανίζουν υπερευαισθησία στα θειώδη (δηλαδή είναι ευαισθητοποιημένοι στα θειώδη). Για να μειωθεί η αρνητική επίδραση των θειωδών στο σώμα, συνιστάται να αυξηθεί η περιεκτικότητα σε τυρί, αυγά, λιπαρό κρέας και πουλερικά στη διατροφή.
Οι κύριες εκδηλώσεις περίσσειας θείου:
δερματικός κνησμός, εξανθήματα, φουρουλκίωση.
ερυθρότητα και πρήξιμο του επιπεφυκότα.
Η εμφάνιση ελαττωμάτων μικρών σημείου στον κερατοειδή.
πόνος στα φρύδια και τα μάτια, μια αίσθηση άμμου στα μάτια.
φωτοφοβία, δακρύρροια;
γενική αδυναμία, πονοκεφάλους, ζάλη, ναυτία.
καταρροή της ανώτερης αναπνευστικής οδού, βρογχίτιδα.
Απώλεια ακοής
Πεπτικές διαταραχές, διάρροια, απώλεια βάρους.
Αναιμία
σπασμοί και απώλεια συνείδησης (με οξεία δηλητηρίαση).
Ψυχικές διαταραχές, μείωση της νοημοσύνης.
Ο ρόλος του θείου στο ανθρώπινο σώμα είναι εξαιρετικά σημαντικός και οι διαταραχές του μεταβολισμού του θείου συνοδεύονται από πολυάριθμες παθολογίες. Εν τω μεταξύ, η κλινική αυτών των διαταραχών είναι ανεπαρκώς ανεπτυγμένη. Πιο συγκεκριμένα, διάφορες «μη ειδικές» εκδηλώσεις διαταραχών της ανθρώπινης υγείας δεν συνδέονται ακόμη από τους κλινικούς γιατρούς με διαταραχές του μεταβολισμού του θείου.
7. Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΟΥ ΣΤΟ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΣΩΜΑ
Το ασβέστιο εμπλέκεται άμεσα στις πιο περίπλοκες διαδικασίες, όπως η πήξη του αίματος. ρύθμιση των ενδοκυτταρικών διεργασιών. ρύθμιση της διαπερατότητας της κυτταρικής μεμβράνης. ρύθμιση των διεργασιών νευρικής αγωγιμότητας και μυϊκών συσπάσεων. διατήρηση σταθερής καρδιακής δραστηριότητας. σχηματισμός οστών, ανοργανοποίηση των δοντιών.
Το ασβέστιο είναι ένα σημαντικό μέρος του σώματος. Η συνολική περιεκτικότητά του είναι περίπου 1,4% (1000 g ανά 70 kg σωματικού βάρους). Στο σώμα, το ασβέστιο κατανέμεται άνισα: περίπου το 99% της ποσότητας του βρίσκεται στον οστικό ιστό και μόνο το 1% βρίσκεται σε άλλα όργανα και ιστούς. Το ασβέστιο αποβάλλεται από το σώμα μέσω των εντέρων και των νεφρών.
Επιπλέον, η παρατεταμένη έλλειψη ασβεστίου στα τρόφιμα επηρεάζει ανεπιθύμητα τη διεγερσιμότητα του καρδιακού μυός και τον ρυθμό των συσπάσεων του.
Παρά το γεγονός ότι στη διατροφή των περισσότερων ανθρώπων υπάρχουν αρκετές τροφές που περιέχουν ασβέστιο, πολλοί άνθρωποι υποφέρουν από ανεπάρκεια ασβεστίου. Ο λόγος είναι ότι το ασβέστιο είναι δύσκολο να χωνευτεί.
Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να σημειωθεί ότι το ασβέστιο χάνεται κατά τη θερμική επεξεργασία (για παράδειγμα, κατά το μαγείρεμα των λαχανικών - 25%). Η απώλεια ασβεστίου θα είναι αμελητέα αν καταναλωθεί το νερό στο οποίο έβρασαν τα λαχανικά.
Πρέπει επίσης να θυμόμαστε ότι η απορρόφηση του ασβεστίου στα έντερα παρεμποδίζεται από το φυτικό οξύ, το οποίο βρίσκεται περισσότερο στο ψωμί σίκαλης, και το οξαλικό οξύ, το οποίο είναι άφθονο στη οξαλίδα, το κακάο. Η αξιοποίηση του ασβεστίου από τρόφιμα πλούσια σε λίπη είναι δύσκολη. Οι «εχθροί» του ασβεστίου είναι η ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο, η σοκολάτα και το κακάο.
Οι κύριες εκδηλώσεις ανεπάρκειας ασβεστίου.
Οι συνέπειες της ανεπάρκειας ασβεστίου μπορούν να εκδηλωθούν τόσο σε επίπεδο ολόκληρου του οργανισμού όσο και σε επιμέρους συστήματα:
γενική αδυναμία, αυξημένη κόπωση.
Πόνος, μυϊκές κράμπες
πόνος στα οστά, διαταραχές βάδισης.
παραβιάσεις των διαδικασιών ανάπτυξης ·
υπασβεστιαιμία, υπασβεστίωση;
Σκελετική απασβέστωση, παραμορφωτική οστεοαρθρίτιδα, οστεοπόρωση, σπονδυλική παραμόρφωση, κατάγματα οστών.
· νόσος ουρολιθίασης.
Νόσος Kashin-Beck;
Διαταραχές ανοσίας;
Μειωμένη πήξη αίματος, αιμορραγία.
Αυξημένη περιεκτικότητα σε ασβέστιο στον οργανισμό.
Η τοξική δράση του ασβεστίου εκδηλώνεται μόνο με μακροχρόνια χρήση και συνήθως σε άτομα με μειωμένο μεταβολισμό αυτού του βιοστοιχείου (π.χ. με υπερπαραθυρεοειδισμό). Δηλητηρίαση μπορεί να συμβεί με τακτική κατανάλωση πάνω από 2,5 g ασβεστίου την ημέρα.
Οι κύριες εκδηλώσεις περίσσειας ασβεστίου:
καταστολή της διεγερσιμότητας των σκελετικών μυών και των νευρικών ινών.
Μειωμένος τόνος λείων μυών.
υπερασβεστιαιμία, αυξημένο ασβέστιο στο πλάσμα του αίματος.
Αυξημένη οξύτητα του γαστρικού υγρού, υπερόξινη γαστρίτιδα, έλκη στομάχου.
Ασβεστίωση, εναπόθεση ασβεστίου σε όργανα και ιστούς (στο δέρμα και στον υποδόριο ιστό, συνδετικός ιστός κατά μήκος της περιτονίας, τένοντες, απονευρώσεις, μύες, τοιχώματα αιμοφόρων αγγείων, νεύρα).
βραδυκαρδία, στηθάγχη;
ουρική αρθρίτιδα, ασβεστοποίηση φυματιωδών εστιών κ.λπ.
Αύξηση της περιεκτικότητας σε άλατα ασβεστίου στα ούρα.
Νεφροασβεστίωση, πέτρα στα νεφρά.
αύξηση της πήξης του αίματος?
Αυξημένος κίνδυνος ανάπτυξης δυσλειτουργίας του θυρεοειδούς και των παραθυρεοειδών αδένων, αυτοάνοση θυρεοειδίτιδα.
Εκτόπιση φωσφόρου, μαγνησίου, ψευδαργύρου, σιδήρου από το σώμα.
Το πιο εύπεπτο είναι το ασβέστιο του γάλακτος και των γαλακτοκομικών προϊόντων (με εξαίρεση το βούτυρο) σε συνδυασμό με λαχανικά και φρούτα. Για να καλύψει τις ημερήσιες ανάγκες αρκεί 0,5 λίτρο γάλα ή 100 γρ τυρί. Παρεμπιπτόντως, το γάλα δεν είναι μόνο μια εξαιρετική πηγή ασβεστίου, αλλά προάγει επίσης την απορρόφηση του ασβεστίου που περιέχεται σε άλλα προϊόντα.
Πολύ σημαντική για την απορρόφηση του ασβεστίου είναι η παρουσία της βιταμίνης D στη διατροφή, η οποία εξουδετερώνει τη δράση διαφόρων αντιασβεστοποιητικών ουσιών και είναι ρυθμιστής του μεταβολισμού φωσφόρου-ασβεστίου.
χημικό βιολογικό οργανογόνο οξυγόνο
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν στενή επαφή με το περιβάλλον. Η ζωή απαιτεί συνεχή μεταβολισμό στο σώμα. Η πρόσληψη χημικών στοιχείων στον οργανισμό διευκολύνεται από την τροφή και το νερό που καταναλώνεται. Το σώμα αποτελείται από 60% νερό, 34% οργανική ύλη και 6% ανόργανη. Τα κύρια συστατικά των οργανικών ουσιών είναι τα C, H, O. Περιλαμβάνουν επίσης N, P, S. Η σύνθεση των ανόργανων ουσιών περιέχει απαραίτητα 22 χημικά στοιχεία (βλ. πίνακα Νο. 1). Για παράδειγμα, εάν ένα άτομο ζυγίζει 70 κιλά, τότε περιέχει (σε γραμμάρια): Ca - 1700, K - 250, Na -70, Mg - 42, Fe - 5, Zn - 3. Τα μέταλλα αντιστοιχούν σε 2,1 kg . Η περιεκτικότητα στο σώμα των στοιχείων των ομάδων IIIA-VIA, ομοιοπολικά συνδεδεμένα με το οργανικό μέρος των μορίων, μειώνεται με την αύξηση του φορτίου του πυρήνα των ατόμων αυτής της ομάδας του περιοδικού συστήματος του D. I. Mendeleev.
Η τρέχουσα κατάσταση της γνώσης για τον βιολογικό ρόλο των στοιχείων μπορεί να χαρακτηριστεί ως μια επιφανειακή πινελιά σε αυτό το πρόβλημα. Πολλά τεκμηριωμένα δεδομένα έχουν συσσωρευτεί σχετικά με το περιεχόμενο στοιχείων σε διάφορα συστατικά της βιόσφαιρας, τις αντιδράσεις του σώματος στην ανεπάρκεια και την περίσσευσή τους. Συντάχθηκαν χάρτες βιογεωχημικών ζωνών και βιογεωχημικών επαρχιών. Αλλά δεν υπάρχει γενική θεωρία σχετικά με τη λειτουργία, τον μηχανισμό δράσης και το ρόλο των μικροστοιχείων στη βιόσφαιρα
Τα συνηθισμένα ιχνοστοιχεία, όταν η συγκέντρωσή τους στον οργανισμό υπερβαίνει τη βιοτική συγκέντρωση, παρουσιάζουν τοξική επίδραση στον οργανισμό. Τα τοξικά στοιχεία σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις δεν έχουν επιβλαβή επίδραση στα φυτά και στα ζώα. Για παράδειγμα, το αρσενικό σε μικροσυγκεντρώσεις έχει βιοδιεγερτική δράση. Επομένως, δεν υπάρχουν τοξικά στοιχεία, αλλά υπάρχουν τοξικές δόσεις. Έτσι, οι μικρές δόσεις ενός στοιχείου είναι φάρμακο, οι μεγάλες δόσεις είναι δηλητήριο. «Όλα είναι δηλητήριο και τίποτα δεν στερείται δηλητηρίου, μόνο μια δόση κάνει το δηλητήριο αόρατο» - Παράκελσος. Είναι σκόπιμο να θυμηθούμε τα λόγια του Τατζικιστάν ποιητή Ρουντάκι: «Αυτό που φημίζεται ότι είναι ναρκωτικό σήμερα θα γίνει δηλητήριο αύριο».
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
1. Avtsyn A.P., Zhavoronkov A.A. και άλλα ιχνοστοιχεία του ανθρώπου. -Μ.: Ιατρική, 1991. -496 σελ.
Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z., Mikhailichenko N.I. Γενική χημεία. Βιοφυσική χημεία. Χημεία βιογενών στοιχείων. -Μ.: Ανώτερη Σχολή, 1993. -560 σελ.
Ershov Yu.A., Pletneva T.V. Μηχανισμοί τοξικής δράσης ανόργανων ενώσεων. -Μ.: Ιατρική, 1989. -272 σελ.
Zholnin A.V. σύνθετες ενώσεις. Chelyabinsk: ChGMA, 2000. -28 p.
Bingham FG, Costa M., Eichenberg E. et al.. Μερικές ερωτήσεις σχετικά με την τοξικότητα των μεταλλικών ιόντων. -Μ.: Ιατρική, 1993. -368 σελ.
Fremantle M. Η χημεία σε δράση. -Μ.: Mir, 1991. τ.2, 620 σελ.
Hughes M. Ανόργανη χημεία βιολογικών διεργασιών. -Μ.: Μιρ, 1983. - 416 σελ.
Zholnin A.V., Arbuzina R.F., Konstanz E.V., Rylnikova G.I. Μεθοδικό εγχειρίδιο εργαστηριακών μελετών γενικής χημείας. μέρος II. -Chelyabinsk: ChGMA, 1993 -176 p.
Εντερορόφηση. /Υπό. εκδ. καθ. ΕΠΙ. Belyakova. Κέντρο τεχνολογίας ρόφησης. - Λ., 1991. - 336 σελ.
Δώσαμε μεγάλη σημασία στον ρόλο των μετάλλων. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ορισμένα αμέταλλα είναι επίσης απολύτως απαραίτητα για τη λειτουργία του σώματος.
Πυρίτιο
Το πυρίτιο είναι επίσης απαραίτητο ιχνοστοιχείο. Αυτό έχει επιβεβαιωθεί από μια προσεκτική μελέτη της διατροφής των αρουραίων που χρησιμοποιούν διαφορετικές δίαιτες. Οι αρουραίοι κέρδισαν αισθητά βάρος όταν προστέθηκε στη διατροφή τους μεταπυριτικό νάτριο (Na2(SiO)3. 9H2O) (50 mg ανά 100 g). Τα κοτόπουλα και οι αρουραίοι χρειάζονται πυρίτιο για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη του σκελετού. Η έλλειψη πυριτίου οδηγεί σε παραβίαση της δομής των οστών και του συνδετικού ιστού. Όπως αποδείχθηκε, το πυρίτιο υπάρχει σε εκείνες τις περιοχές του οστού όπου συμβαίνει ενεργή ασβεστοποίηση, για παράδειγμα, σε κύτταρα που σχηματίζουν οστά, οστεοβλάστες. Με την ηλικία, η συγκέντρωση του πυριτίου στα κύτταρα μειώνεται.
Λίγα είναι γνωστά για τις διαδικασίες στις οποίες εμπλέκεται το πυρίτιο σε ζωντανά συστήματα. Εκεί έχει τη μορφή πυριτικού οξέος και, πιθανώς, συμμετέχει στη διασύνδεση των ανθράκων. Στους ανθρώπους, το υαλουρονικό οξύ του ομφάλιου λώρου αποδείχθηκε ότι είναι η πλουσιότερη πηγή πυριτίου. Περιέχει 1,53 mg ελεύθερου και 0,36 mg δεσμευμένου πυριτίου ανά γραμμάριο.
Σελήνιο
Η έλλειψη σεληνίου προκαλεί τον θάνατο των μυϊκών κυττάρων και οδηγεί σε μυϊκή ανεπάρκεια, ιδιαίτερα καρδιακή. Η βιοχημική μελέτη αυτών των καταστάσεων οδήγησε στην ανακάλυψη του ενζύμου υπεροξειδάση της γλουταθειόνης, το οποίο καταστρέφει τα υπεροξείδια, ενώ η έλλειψη σεληνίου οδηγεί σε μείωση της συγκέντρωσης αυτού του ενζύμου, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί οξείδωση των λιπιδίων. Η ικανότητα του σεληνίου να προστατεύει από τη δηλητηρίαση από υδράργυρο είναι γνωστή. Πολύ λιγότερο γνωστό είναι το γεγονός ότι υπάρχει συσχέτιση μεταξύ του υψηλού διατροφικού σεληνίου και της χαμηλής θνησιμότητας από καρκίνο. Το σελήνιο περιλαμβάνεται στην ανθρώπινη διατροφή σε ποσότητα 55 110 mg ετησίως και η συγκέντρωση του σεληνίου στο αίμα είναι 0,09 0,29 μg/cm. Όταν λαμβάνεται από το στόμα, το σελήνιο συγκεντρώνεται στο ήπαρ και τα νεφρά. Ένα άλλο παράδειγμα της προστατευτικής δράσης του σεληνίου έναντι της δηλητηρίασης με ελαφρά μέταλλα είναι η ικανότητά του να προστατεύει από δηλητηρίαση από ενώσεις καδμίου. Αποδείχθηκε ότι, όπως και στην περίπτωση του υδραργύρου, το σελήνιο αναγκάζει αυτά τα τοξικά ιόντα να συνδεθούν με ιοντικά ενεργά κέντρα, σε εκείνα που δεν επηρεάζονται από την τοξική τους δράση.
Αρσενικό
Παρά τις γνωστές τοξικές επιδράσεις του αρσενικού και των ενώσεων του, υπάρχουν αξιόπιστες ενδείξεις ότι η έλλειψη αρσενικού οδηγεί σε μείωση της γονιμότητας και αναστολή της ανάπτυξης και η προσθήκη αρσενικού νατρίου στα τρόφιμα έχει οδηγήσει σε αύξηση του ρυθμού ανάπτυξης σε του ανθρώπου.
Χλώριο και βρώμιο
Τα ανιόντα αλογόνου διαφέρουν από όλα τα άλλα στο ότι είναι απλά και όχι οξο ανιόντα. Το χλώριο είναι εξαιρετικά διαδεδομένο, μπορεί να περάσει μέσα από τη μεμβράνη και παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της οσμωτικής ισορροπίας. Το χλώριο υπάρχει ως υδροχλωρικό οξύ στο γαστρικό υγρό. Η συγκέντρωση του υδροχλωρικού οξέος στο ανθρώπινο γαστρικό υγρό είναι 0,4-0,5%.
Υπάρχουν κάποιες αμφιβολίες για τον ρόλο του βρωμίου ως ιχνοστοιχείου, αν και η ηρεμιστική του δράση είναι αξιόπιστα γνωστή.
Φθόριο
Το φθόριο είναι απολύτως απαραίτητο για τη φυσιολογική ανάπτυξη και η έλλειψή του οδηγεί σε αναιμία. Μεγάλη προσοχή έχει δοθεί στον μεταβολισμό του φθορίου σε σχέση με το πρόβλημα της τερηδόνας, καθώς το φθόριο προστατεύει τα δόντια από την τερηδόνα.
Η οδοντική τερηδόνα έχει μελετηθεί με αρκετή λεπτομέρεια. Ξεκινά με το σχηματισμό λεκέ στην επιφάνεια του δοντιού. Τα οξέα που παράγονται από βακτήρια διαλύουν το σμάλτο των δοντιών κάτω από το λεκέ, αλλά, παραδόξως, όχι από την επιφάνειά του. Συχνά η επάνω επιφάνεια παραμένει ανέπαφη μέχρι να καταστραφούν εντελώς οι περιοχές κάτω από αυτήν. Θεωρείται ότι σε αυτό το στάδιο, το ιόν φθορίου μπορεί να διευκολύνει το σχηματισμό όρεξης. Έτσι, εκτελείται ανάκαμψη της ζημιάς που έχει ξεκινήσει.
Το φθόριο χρησιμοποιείται για την πρόληψη της βλάβης στο σμάλτο των δοντιών. Τα φθόριο μπορούν να προστεθούν στην οδοντόκρεμα ή να εφαρμοστούν απευθείας στα δόντια. Η συγκέντρωση φθορίου που απαιτείται για την πρόληψη της τερηδόνας στο πόσιμο νερό είναι περίπου 1 mg/l, αλλά το επίπεδο κατανάλωσης δεν εξαρτάται μόνο από αυτό. Η χρήση υψηλών συγκεντρώσεων φθορίου (πάνω από 8 mg / l) μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τις λεπτές διαδικασίες ισορροπίας του σχηματισμού οστικού ιστού. Η υπερβολική απορρόφηση φθορίου οδηγεί σε φθόριο. Η φθόριο οδηγεί σε διαταραχές στη λειτουργία του θυρεοειδούς αδένα, αναστολή της ανάπτυξης και νεφρική βλάβη. Η παρατεταμένη έκθεση στο φθόριο στο σώμα οδηγεί σε ανοργανοποίηση του σώματος. Ως αποτέλεσμα, τα οστά παραμορφώνονται, τα οποία μπορούν ακόμη και να αναπτυχθούν μαζί, και οι σύνδεσμοι ασβεστοποιούνται.
Ιώδιο
Ο κύριος φυσιολογικός ρόλος του ιωδίου είναι η συμμετοχή στο μεταβολισμό του θυρεοειδούς αδένα και των εγγενών ορμονών του. Η ικανότητα του θυρεοειδούς αδένα να συσσωρεύει ιώδιο είναι επίσης εγγενής στους σιελογόνους και τους μαστικούς αδένες. Όπως και κάποια άλλα όργανα. Προς το παρόν, ωστόσο, πιστεύεται ότι το ιώδιο παίζει πρωταγωνιστικό ρόλο μόνο στη ζωή του θυρεοειδούς αδένα.
Η έλλειψη ιωδίου οδηγεί σε χαρακτηριστικά συμπτώματα: αδυναμία, κιτρίνισμα του δέρματος, αίσθηση κρύου και ξηρότητας. Η θεραπεία με θυρεοειδικές ορμόνες ή ιώδιο εξαλείφει αυτά τα συμπτώματα. Η έλλειψη θυρεοειδικών ορμονών μπορεί να οδηγήσει σε μεγέθυνση του θυρεοειδούς αδένα. Σε σπάνιες περιπτώσεις (επιβάρυνση στον οργανισμό διαφόρων ενώσεων που παρεμβαίνουν στην απορρόφηση του ιωδίου, όπως το θειοκυανικό ή ο αντιθυρεοειδικός παράγοντας goitrin, που βρίσκεται σε διάφορα είδη λάχανου), σχηματίζεται βρογχοκήλη. Η έλλειψη ιωδίου έχει ιδιαίτερα ισχυρή επίδραση στην υγεία των παιδιών· υστερούν σε σωματική και πνευματική ανάπτυξη. Μια δίαιτα με έλλειψη ιωδίου κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης οδηγεί στη γέννηση υποθυρεοειδών παιδιών (κρετινών).
Η περίσσεια θυρεοειδικής ορμόνης οδηγεί σε εξάντληση, νευρικότητα, τρόμο, απώλεια βάρους και υπερβολική εφίδρωση. Αυτό σχετίζεται με αύξηση της δραστηριότητας της υπεροξειδάσης και, κατά συνέπεια, με αύξηση της ιωδίωσης της θυρεοσφαιρίνης. Η περίσσεια ορμονών μπορεί να είναι αποτέλεσμα όγκου του θυρεοειδούς. Στη θεραπεία χρησιμοποιούνται ραδιενεργά ισότοπα ιωδίου, τα οποία απορροφώνται εύκολα από τα κύτταρα του θυρεοειδούς αδένα.
Τα μη μέταλλα-οργανογόνα (O, C, H, N, P, S), καθώς και τα αλογόνα, αποτελούν τους κύριους βιογεωχημικούς κύκλους της φύσης. Οι απλές ανόργανες ενώσεις αυτών των μη μετάλλων (H2O, CO, CO2, NH3, NO2, SO2, H2SO4, H3PO4 κ.λπ.) είναι απόβλητα ανθρώπων και ζώων. Θραύσματα αυτών των κύκλων είναι ο μετασχηματισμός ορισμένων ενώσεων οργανογόνων σε άλλες με τη συμμετοχή διαφόρων τύπων βακτηρίων, για παράδειγμα, στο έδαφος, οι μεταβάσεις H2 → H2 O, CO → CO2, N2 → NH3, NH3 → NO2, NO3 - → NO2, NO3 - → NH3, S → S2 O3 2- → SO2 → SO4 2- . Τακτοποιώντας τα οργανογόνα στοιχεία σε φθίνουσα σειρά του περιεχομένου τους (σε βάρος%), παίρνουμε: O > C > H > N > P > S. Σύμφωνα με αυτή τη σειρά, και όχι την παραδοσιακή έκκληση στις ομάδες του Περιοδικού Συστήματος, έχουμε θα εξετάσει τις ιδιότητες των μη μετάλλων-οργανογόνων.
4.1. Οξυγόνο
Το οξυγόνο είναι το στοιχείο που συντηρεί τη ζωή στη Γη. Η ατμόσφαιρα περιέχει περίπου 20,8% οξυγόνο. Τα χαλύβδινα συστατικά του αέρα είναι το κυρίαρχο άζωτο N2 (78,08%), καθώς και Ar (0,93%), CO2 (0,02 - 0,04%), Ne (1,92 10-3%), He (5,24 10-4%), Kr (1,14 10-4%), Η2 (5,0 10-5%), Xe (8,7 10-6%). Πρέπει να σημειωθεί ότι το περιεχόμενο του
Το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα παραμένει εκπληκτικά σταθερό, παρά όλες τις οξειδωτικές διαδικασίες αναπνοής και καύσης που συμβαίνουν στη Γη. Ο κύριος παράγοντας που διατηρεί τη σταθερότητα της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της Γης είναι η φωτοσύνθεση και η κύρια συμβολή δεν γίνεται από τα χερσαία πράσινα φυτά, αλλά από το πλαγκτόν και τα φύκια των ωκεανών του κόσμου, τα οποία αντιπροσωπεύουν περίπου το 80% του απελευθερωμένου οξυγόνου. Γενικά, η ζωή στη Γη είναι δυνατή μόνο σε ένα αρκετά στενό εύρος περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα: από 13 έως 30%. Σε περιεκτικότητα σε οξυγόνο μικρότερη από 13%, τα αερόβια πλάσματα (δηλαδή, χρησιμοποιώντας οξυγόνο στη ζωή τους) πεθαίνουν και σε υψηλότερη από 30%, οι διαδικασίες οξείδωσης και καύσης είναι τόσο έντονες που ακόμη και ένα βρεγμένο πανί μπορεί να πάρει φωτιά και ο πρώτος κεραυνός έκανε στάχτη τα πάντα στη γη.
Για πολλούς ζωντανούς οργανισμούς, ένα σημαντικό μέρος του μεταβολισμού (μεταβολισμός) είναι ο αναπνευστικός κύκλος, ο οποίος οδηγεί στον γρήγορο σχηματισμό πολλών ουσιών. Έτσι, στον εκπνεόμενο αέρα, εκτός από CO2, μικρές ποσότητες περιέχουν υδρογονάνθρακες, αλκοόλες, αμμωνία, μυρμηκικό οξύ HCOOH, οξικό οξύ CH3 COOH, φορμαλδεΰδη HCHO, μερικές φορές ακετόνη (CH3) 2 CO. Όταν ένα άτομο αναπνέει σε ύψος 10 km σε σπάνιο αέρα, λόγω έλλειψης οξυγόνου σε αυτό, η περιεκτικότητα σε αμμωνία, αμίνες, φαινόλη, ακετόνη αυξάνεται απότομα στο εκπνεόμενο μίγμα αερίων και εμφανίζεται ακόμη και υδρόθειο.
Χωρίς οξυγόνο, πολλές και εξαιρετικά σημαντικές διεργασίες της ζωής, ιδιαίτερα η αναπνοή, είναι αδύνατες. Μόνο λίγα φυτά και τα πιο απλά ζώα μπορούν να κάνουν χωρίς οξυγόνο και γι' αυτό ονομάζονται αναερόβια. Στους ζωντανούς οργανισμούς, το οξυγόνο δαπανάται για την οξείδωση διαφόρων ουσιών και η κύρια διαδικασία είναι η αντίδραση του οξυγόνου με άτομα υδρογόνου για να σχηματιστεί νερό, ως αποτέλεσμα της οποίας απελευθερώνεται σημαντική ποσότητα ενέργειας. Οι αερόβιοι οργανισμοί λαμβάνουν επίσης ενέργεια οξειδώνοντας θρεπτικά συστατικά σε κύτταρα και ιστούς σε CO2, H2O,
(NH2)2CO.
Κατά τη διάρκεια της κανονικής αναπνοής, το μοριακό οξυγόνο που εισέρχεται στους πνεύμονες μειώνεται σε νερό: O2 + 4H+ + 4e 2H2 O, και ιόντα Η+ μαζί με ηλεκτρόνια απελευθερώνονται όταν το οργανικό υπόστρωμα του σώματος χάσει άτομα Η: [υπόστρωμα (4Η)] → 4Η + υπόστρωμα → 4H + + 4e + υπόστρωμα. Στην παθολογία, εμφανίζεται ατελής ανάκτηση: O2 + 2H + + 2e H2 O2 ή O2 + e O2 -. Αυτό το ριζικό ονομάζεται
είναι ρίζα υπεροξειδίου (SOP). Μπορεί να είναι χρήσιμο όταν καταστρέφει κύτταρα που αναπτύσσονται ανεξέλεγκτα, αλλά μπορεί επίσης να είναι πολύ τοξικό όταν καταστρέφει τις κυτταρικές μεμβράνες υγιών κυττάρων που χρειάζεται το σώμα. Επιπλέον, η επιβλαβής επίδραση του COP είναι ότι αδρανοποιεί τα ένζυμα, αποπολυμερίζει τους πολυσακχαρίτες και προκαλεί μεμονωμένες θραύσεις στη δομή του DNA. Οποιεσδήποτε ουσίες του οργανισμού με κατάλληλο δυναμικό μπορούν να συμμετάσχουν στην ενδιάμεση αργή αναγωγή με ένα ηλεκτρόνιο του O2 σε COP. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται Η2Ο2, το οποίο στο επόμενο στάδιο της αναγωγής με ένα ηλεκτρόνιο δίνει μια εξαιρετικά δραστική ρίζα υδροξειδίου ΟΗ, η οποία οξειδώνει γρήγορα οποιαδήποτε κυτταρική ουσία. Το υδρόφοβο μόριο Ο2 περνά εύκολα στο κύτταρο μέσω υδρόφοβων λιπιδικών μεμβρανών και αρχίζει να οξειδώνει οργανικές ουσίες σε ρίζες Ο2 - και ΟΗ. Αυτές οι πολικές ρίζες είναι «κλειδωμένες» στο κύτταρο, καθώς δεν μπορούν να επανέλθουν μέσω των κυτταρικών μεμβρανών. Για να αποπληρώσουν την «επιθετικότητά» τους είναι ειδικά ένζυμα υπεροξειδική δισμουτάση, καταλάση και υπεροξειδάση. Επιπλέον, υπάρχουν ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους - αντιοξειδωτικά (για παράδειγμα, βιταμίνες Α και Ε), που εξουδετερώνουν μη ενζυμικά αυτά τα επικίνδυνα σωματίδια. Το COP, για παράδειγμα, δεσμεύεται επίσης ενεργά από ιόντα Fe(3+). Μερικές φορές η απομόνωση του COP είναι χρήσιμη, για παράδειγμα, τα αντικαρκινικά αντιβιοτικά (μπλεομυκίνη) σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα με ιόντα μετάλλων Mn +, τα οποία καταλύουν την ταχεία αναγωγή του O2 σε COP, που καταστρέφει το DNA στον όγκο.
Αλλοτροπική τροποποίηση οξυγόνου - όζον Ο3. Στην ατμόσφαιρα, το όζον σχηματίζεται από τη φωτοχημική αντίδραση O2 + O → hν → O3, και το ατομικό ενεργό οξυγόνο σχηματίζεται επίσης λόγω της αντίδρασης NO + O2 → NO2 + O. Η χρήσιμη επίδραση του όζοντος στην ατμόσφαιρα έγκειται στο γεγονός ότι το όζον όχι μόνο απορροφά το βιολογικά ενεργό και επομένως επικίνδυνο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας του Ήλιου, αλλά συμμετέχει και στο σχηματισμό του θερμικού καθεστώτος της επιφάνειας του πλανήτη μας. Παγιδεύει τη θερμότητα που αφήνει τη Γη σε εκείνα τα φασματικά διαστήματα («παράθυρα διαφάνειας») όπου το CO2 και το H2O απορροφούν αυτή τη θερμότητα ελάχιστα. Το όζον είναι εξαιρετικά τοξικό για τον άνθρωπο. Η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωσή του (MAC) στον αέρα είναι 0,5 mg/m3. Το όζον αλλάζει τη δομή των πνευμόνων, αναστέλλοντας τις λειτουργίες τους, μειώνοντας έτσι την αντίσταση στις ασθένειες του αναπνευστικού. Όντας ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας (στη 2η θέση μετά το φθόριο), το όζον οξειδώνει έντονα αμινοξέα και ένζυμα που περιέχουν θείο.
(κυστεΐνη HSCH2 CH(NH2 )COOH, μεθειονίνη CH3 SCH2 CH2 CH(NH2)COOH, επίσης τρυπτοφάνη C8 H6 NCH2 CH(NH2)COOH, ιστιδίνη C3 H3 N2 CH(NH2)COOH, τυροσίνη CH2H6 HN4 COOH .
Έτσι, το μοριακό οξυγόνο O2 δεν είναι τοξικό για τους ζωντανούς οργανισμούς, σε αντίθεση με άλλες μορφές: όζον O3, διεγερμένο μόριο O2, ρίζα ΟΗ, ατομικό O, ρίζα HO2, COP O2 - .
4.2. Ανθρακας
Ο άνθρακας ως προς την περιεκτικότητά του στο σώμα (21%) και τη σημασία του για τους ζωντανούς οργανισμούς είναι ένα από τα σημαντικότερα οργανογόνα. Δεδομένου ότι αυτό το εγχειρίδιο είναι αφιερωμένο ειδικά στη βιοοργανική χημεία, δεν θα θίξουμε τις οργανικές ενώσεις της άγριας ζωής, που είναι το αντικείμενο μελέτης της βιοοργανικής χημείας. Οι απλούστερες ενώσεις άνθρακα, για παράδειγμα, ο ελεύθερος άνθρακας με τη μορφή αιθάλης και το οξείδιο του CO, είναι τοξικές για τον άνθρωπο. Η παρατεταμένη επαφή με αιθάλη ή σκόνη άνθρακα προκαλεί καρκίνο του δέρματος («ασθένεια καθαρισμού καπνοδόχου», όπως ονομαζόταν παλαιότερα). Η μικρότερη σκόνη άνθρακα προκαλεί αλλαγή στη δομή των πνευμόνων, και ως εκ τούτου διαταράσσει τις λειτουργίες τους. Εξαιρετικά τοξικό είναι το οξείδιο του CO, η τοξική επίδραση του οποίου προκαλείται από το γεγονός ότι το CO συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη του αίματος ~ 10 3 φορές πιο εύκολα από το οξυγόνο, και ως εκ τούτου προκαλεί ασφυξία.
Το διοξείδιο του άνθρακα CO2 υπάρχει στη βιόσφαιρα ως προϊόν της αναπνοής και των προϊόντων οξείδωσης. Η ετήσια εκπομπή CO και CO2 στην ατμόσφαιρα είναι 2.108 και 9.109 τόνοι
αντίστοιχα (για σύγκριση, η έκλυση υδρογονανθράκων είναι 8.107 τόνοι ετησίως). Το CO2 είναι ελαφρώς διαλυτό στο νερό, επομένως η παρουσία του στα βιορευστά είναι αμελητέα. Ωστόσο, μια σημαντική ενζυματική αντίδραση CO2 + Cl- + H2 O → HCO3 - + H + + Cl- λαμβάνει χώρα στο στομάχι, με αποτέλεσμα οι πρωτεΐνες να διασπώνται σε όξινο περιβάλλον. Σημειώστε ότι χωρίς ένζυμα, αυτή η αντίδραση προχωρά προς την αντίθετη κατεύθυνση.
4.3. Υδρογόνο
Το υδρογόνο υπάρχει στη φύση με τη μορφή νερού και πολυάριθμων οργανικών ενώσεων (Πίνακας 1). Το νερό είναι το κύριο περιβάλλον διαβίωσης ενός οργανισμού. Διαλύει τις περισσότερες από τις ουσίες που εμπλέκονται στις μεταβολικές διεργασίες. Η περιεκτικότητα σε νερό στα όργανα και τους ιστούς του σώματος είναι αρκετά υψηλή:
Πίνακας 3
ιστός, όργανο, βιο |
||
υγρό |
||
Εγκέφαλος |
||
Νωτιαίος μυελός |
||
Γαστρικό υγρό |
||
πλάσμα αίματος |
||
δακρυϊκό υγρό |
Το φυσιολογικό περιβάλλον για τον άνθρωπο είναι ένα διάλυμα NaCl 0,9%. Το νερό έχει υψηλή ειδική θερμότητα και, λόγω της αργής ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον, διατηρεί σταθερή τη θερμοκρασία του σώματος. Όταν υπερθερμαίνεται, το νερό εξατμίζεται από την επιφάνεια του σώματος. Λόγω της υψηλής θερμότητας της εξάτμισης του νερού, αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από ενεργειακά κόστη και η θερμοκρασία του σώματος πέφτει. Στο υδάτινο περιβάλλον, λόγω των ρυθμιστικών συστημάτων (ανθρακικά, φωσφορικά και αιμοσφαιρίνη), διατηρείται η οξεοβασική ισορροπία του σώματος.
Όπως φαίνεται από τον Πίνακα 3, το μέσο pH του σώματος αντιστοιχεί στο pH του φυσιολογικού ορού και κυμαίνεται από 6,8 έως 7,4. Ωστόσο, μεμονωμένα όργανα και ιστοί μπορεί να έχουν τιμές pH που είναι πολύ διαφορετικές από τις φυσιολογικές. Έτσι, στο στομάχι, η οξύτητα είναι υψηλή και το pH είναι 0,9 - 1,1. Αυτό είναι απαραίτητο ώστε κάτω από τη δράση του ενζύμου πεψίνης, το οποίο είναι ενεργό σε όξινο περιβάλλον, να διασπαστούν τα πεπτίδια του πρωτεϊνικού συστατικού της τροφής. Η χολή έχει μια ελαφρά αλκαλική αντίδραση (pH 7,5 - 8,5), η οποία είναι απαραίτητη για την αλκαλική υδρόλυση των λιπών.
4.4. Αζωτο
Το άζωτο υπάρχει στους ζωντανούς οργανισμούς με τη μορφή ποικίλων οργανικών ενώσεων: αμινοξέων, πεπτιδίων, βάσεων πουρινών κ.λπ., καθώς και με τη μορφή ελεύθερου N2 που προέρχεται από τον εισπνεόμενο αέρα. Ο κύκλος του αζώτου στη φύση είναι στενά συνδεδεμένος
καλεί τη γεωσφαίρα και τη βιόσφαιρα, επιβεβαιώνοντας την ενότητά τους. Υπάρχουν πολλά βακτήρια που μπορούν εύκολα να μετατρέψουν μια ένωση αζώτου σε μια άλλη, και με μια αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης του αζώτου. Έτσι, για παράδειγμα, εάν στην τεχνολογία η σύνθεση της αμμωνίας πραγματοποιείται υπό σκληρές συνθήκες, τότε στη βιόσφαιρα η δέσμευση του ατμοσφαιρικού N 2 και η μετατροπή του σε NH3 προχωρά με ευκολότερο ενζυματικό τρόπο με τη συμμετοχή της νιτρογενάσης:
N2 + 16ATP + 8e + 8H+ 2NH3 + 16ADP + 16[P σε ανόργανα φωσφορικά] + H2, όπου το ATP και το ADP είναι τριφωσφορική αδενοσίνη και διφωσφορική αδενοσίνη, αντίστοιχα, και πιστεύεται ότι το αρχικό ATP έχει τη μορφή συμπλόκου Mg. Οι μικροοργανισμοί που εμπλέκονται σε αυτή την αντίδραση υπάρχουν στα οζίδια της ρίζας ορισμένων φυτών, καθώς και
σε γαλαζοπράσινα φύκια. Το ένζυμο νιτρογενάση, το οποίο περιέχει πρωτεΐνες, καθώς και Mo και Fe, είναι ενεργό μόνο υπό αναερόβιες συνθήκες. Μελέτες έχουν δείξει ότι κατά την αποκατάσταση
Όταν το Ν2 ανάγεται σε ΝΗ3, δεν σχηματίζονται ΝΗ=ΝΗ και ΝΗ2-ΝΗ2. Αυτό υποδηλώνει ότι υπάρχουν πιθανώς 2 ενεργά κέντρα στο ένζυμο: στο ένα, το μόριο του αζώτου είναι χωρισμένο, και στο άλλο, το άτομο H. Άλλοι αμοιβαίοι μετασχηματισμοί συμβαίνουν επίσης στη φύση.
αζωτούχες ενώσεις: νιτροποίηση ή οξείδωση του NH3 σε NO2, καθώς και η μείωση των νιτρικών ιόντων από λιπάσματα υπό τη δράση φυτικών ενζύμων ή αναερόβιων βακτηρίων
riy σε NO2 ή ακόμη και σε NH3. Οι ανόργανες ενώσεις αζώτου είναι συνήθως τοξικές
ny, με εξαίρεση μια απλή ουσία N2 και μικρές ποσότητες N2 O. Κάθε χρόνο, ~ 5 107 τόνοι διαφόρων οξειδίων του αζώτου NOx και ~ 107 τόνοι άλλων ενώσεων αζώτου εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα. Το μόριο ΟΧΙ, σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, παρά το φαινομενικό
η δυσκολία σχηματισμού του από απλές ουσίες υπάρχει στην ατμόσφαιρα σε τεράστιες ποσότητες. Πιστεύεται ότι έως και 7.107 τόνοι ατμοσφαιρικού N2 ετησίως αντιδρούν με O2 ως αποτέλεσμα διεργασιών υψηλής θερμοκρασίας όπως η βιομηχανική καύση και η μεταφορά. Έχει αποδειχθεί ότι τα οξείδια του αζώτου, όπως το όζον, είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν με τα προϊόντα της ατελούς καύσης του καυσίμου με το σχηματισμό υψηλού ρεύματος
υπεροξονιτρικά ημιτονοειδή RCOOONO2. Υπό τη δράση της ηλιακής ακτινοβολίας στην ανώτερη ατμόσφαιρα, συμβαίνουν φωτοχημικές αντιδράσεις με τη συμμετοχή NOx, τα οποία καταλύονται από τα στερεά σωματίδια σκόνης που περιέχονται εκεί. ΟΧΙ στο ανθρώπινο σώμα
σχηματίζεται σε ποσότητα ~ 100 mg την ημέρα από αργινίνη σύμφωνα με την αντίδραση: NH \u003d C (NH2) - NH (CH2) 3 CH (NH2) COOH + 3 / 2O2 → ένζυμο NO-συνθετάση → H2 NCONH (CH2 ) 3 CH (NH2) COOH + 2NO + H2 O. Είναι γνωστό ότι τα μόρια NO μπορούν να διεισδύσουν στα κύτταρα των τοιχωμάτων των αιμοφόρων αγγείων και να ρυθμίσουν τη ροή του αίματος. Επιπλέον, το ΝΟ ελέγχει την έκκριση ινσουλίνης, τη νεφρική διήθηση, τις επανορθωτικές διεργασίες
σε ιστούς κλπ. Έτσι, το ΝΟ είναι ένα μόριο δύο όψεων που εμφανίζει τόσο τοξικά όσο και αναμφίβολα ευεργετικά αποτελέσματα. Για παράδειγμα, όταν λαμβάνεται ένα τόσο κοινό καρδιολογικό φάρμακο όπως η νιτρογλυκερίνη, υδρολύεται με το σχηματισμόνιτρικό ιόν, το οποίο μειώνεται από τον σίδηρο αιμοσφαιρίνης σε ΝΟ, και στη συνέχεια το ΝΟ είναι αυτό που προκαλεί χαλάρωση των λείων μυών των αγγείων. Άλλα οξείδια του αζώτου
Τα NO2, N2O3 είναι εξαιρετικά τοξικά και μπορούν να προκαλέσουν ασφυξία και πνευμονικό οίδημα. Το νιτρώδες ιόν NO2 - είναι ιδιαίτερα τοξικό, γιατί οξειδώνει τη μεθαιμοσφαιρίνη και διαταράσσει τη διαδικασία μεταφοράς Ο2 στο σώμα. Επιπλέον, τα ιόντα νιτρώδους σχηματίζουν καρκινογόνο νιτροζαμίνη στο στομάχι. Ωστόσο, το NaNO2 χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως ως αγγειοδιασταλτικό για τη στηθάγχη και τον εγκεφαλικό αγγειοσπασμό. Πρόσφατα, λόγω της αναμφισβήτητης τοξικότητάς του, το NaNO2 εγκαταλείφθηκε, αντικαθιστώντας το με νιτρογλυκερίνη ή νιτροσορβικό.
που δεν έχουν αυτές τις παρενέργειες. Η εισπνοή ατμών αμμωνίας NH3 σε μεγάλες ποσότητες είναι επιβλαβής, καθώς η αμμωνία δημιουργεί ένα έντονα αλκαλικό περιβάλλον στην επιφάνεια των βλεννογόνων του λάρυγγα και των πνευμόνων, το οποίο προκαλεί ερεθισμό και πρήξιμο.
Επιπλέον, μικρά μόρια NH3 διεισδύουν εύκολα στις κυτταρικές μεμβράνες και ανταγωνίζονται με πολλούς συνδέτες σε συντονισμό με μεταλλικά ιόντα.
