Niemetale jako pierwiastki śladowe.
Dużą uwagę przywiązywaliśmy do roli metali. Należy jednak wziąć pod uwagę, że niektóre niemetale są również absolutnie niezbędne do funkcjonowania organizmu.
KRZEM
Krzem jest również niezbędnym pierwiastkiem śladowym. Zostało to potwierdzone dokładnymi badaniami żywienia szczurów różnymi dietami. Szczury przybrały na wadze zauważalnie po suplementacji metakrzemianem sodu (Na2(SiO)3.9H2O) w ich diecie (50 mg na 100 g). Kurczaki i szczury potrzebują krzemu do wzrostu i rozwoju układu kostnego. Brak krzemu prowadzi do zaburzeń struktury kości i tkanki łącznej. Jak się okazało, krzem występuje w tych obszarach kości, w których zachodzi aktywne zwapnienie, np. w komórkach tworzących kości, osteoblastach. Z wiekiem stężenie krzemu w komórkach maleje.
Niewiele wiadomo na temat procesów, w jakie krzem bierze udział w żywych układach. Tam występuje w postaci kwasu krzemowego i prawdopodobnie bierze udział w reakcjach sieciowania węgla. U człowieka najbogatszym źródłem krzemu okazał się kwas hialuronowy pochodzący z pępowiny. Zawiera 1,53 mg darmowe i 0,36 mg związanego krzemu na gram.
SELEN
Niedobór selenu powoduje śmierć komórek mięśniowych i prowadzi do niewydolności mięśni, w szczególności niewydolności serca. Biochemiczne badania tych schorzeń doprowadziły do odkrycia enzymu peroksydazy glutationowej, który niszczy nadtlenki.Niedobór selenu prowadzi do spadku stężenia tego enzymu, co z kolei powoduje utlenianie lipidów. Dobrze znana jest zdolność selenu do ochrony przed zatruciem rtęcią. Dużo mniej znany jest fakt, że istnieje korelacja pomiędzy wysoką zawartością selenu w diecie a niską umieralnością na nowotwory. Selen jest zawarty w diecie człowieka w określonych ilościach 55 110 mg rocznie, a stężenie selenu we krwi wynosi 0,09 0,29 µg/cm2. Po podaniu doustnym selen koncentruje się w wątrobie i nerkach. Innym przykładem ochronnego działania selenu przed zatruciem metalami lekkimi jest jego zdolność do ochrony przed zatruciem związkami kadmu. Okazało się, że podobnie jak w przypadku rtęci, selen zmusza te toksyczne jony do wiązania się z centrami aktywnymi jonowymi, takimi, na które nie wpływa ich toksyczne działanie.
ARSEN
Pomimo dobrze znanego toksycznego działania arsenu i jego związków, istnieją wiarygodne dowody na to, że niedobór arsenu prowadzi do zmniejszenia płodności i zahamowania wzrostu, a dodatek arsenu sodu do żywności spowodował zwiększenie tempa wzrostu człowieka.
CHLOR I BROM
Aniony halogenowe różnią się od innych tym, że są to proste aniony, a nie aniony okso. Chlor jest niezwykle rozpowszechniony, potrafi przenikać przez błonę i odgrywa ważną rolę w utrzymaniu równowagi osmotycznej. Chlor występuje w postaci kwasu solnego w soku żołądkowym. Stężenie kwasu solnego w soku żołądkowym człowieka wynosi 0,4-0,5%. Istnieją pewne wątpliwości co do roli bromu jako pierwiastka śladowego, chociaż jego działanie uspokajające jest niezawodnie znane.
FLUOR
Fluor jest absolutnie niezbędny do prawidłowego wzrostu, a jego niedobór prowadzi do anemii. Wiele uwagi poświęcono metabolizmowi fluoru w związku z problemem próchnicy, ponieważ fluor chroni zęby przed próchnicą.Próchnica zębów została zbadana wystarczająco szczegółowo. Rozpoczyna się od powstania plamy na powierzchni zęba. Kwasy wytwarzane przez bakterie rozpuszczają szkliwo zębów pod plamą, ale co dziwne, nie z jej powierzchni. Często górna powierzchnia pozostaje nienaruszona, dopóki obszary pod spodem nie zostaną całkowicie zniszczone. Zakłada się, że na tym etapie jon fluorkowy może ułatwiać powstawanie apatytu. W ten sposób rozpoczęte szkody zostają reminelizowane.
Fluor stosuje się w celu zapobiegania niszczeniu szkliwa zębów. Możesz dodać fluor do pasty do zębów lub bezpośrednio leczyć nim zęby. Stężenie fluoru wymagane do zapobiegania próchnicy w wodzie pitnej wynosi ok 1 mg/l, ale poziom konsumpcji zależy nie tylko od tego. Stosowanie wysokich stężeń fluoru (więcej niż 8 mg/l) może niekorzystnie wpływać na delikatne procesy równowagowe tworzenia kości. Nadmierne wchłanianie fluoru prowadzi do fluorozy. Fluor prowadzi do dysfunkcji tarczycy, zahamowania wzrostu i uszkodzenia nerek. Długotrwałe narażenie organizmu na fluor prowadzi do mineralizacji organizmu. W rezultacie kości ulegają deformacji, które mogą nawet zrosnąć się i dochodzi do zwapnienia więzadeł.
JOD
Główną fizjologiczną rolą jodu jest udział w metabolizmie tarczycy i związanych z nią hormonów. Zdolność tarczycy do gromadzenia jodu jest również nieodłączną cechą gruczołów ślinowych i sutkowych. A także do niektórych innych narządów. Obecnie jednak uważa się, że jod odgrywa wiodącą rolę jedynie w życiu tarczycy.
Brak jodu powoduje charakterystyczne objawy: osłabienie, zażółcenie skóry, uczucie zimna i suchości. Leczenie hormonami tarczycy lub jodem eliminuje te objawy. Brak hormonów tarczycy może prowadzić do powiększenia tarczycy. W rzadkich przypadkach (obciążenie organizmu różnymi związkami utrudniającymi wchłanianie jodu, takimi jak tiocyjanian czy goitryna, substancja przeciwtarczycowa, występująca w różnych rodzajach kapusty) powstaje wole. Brak jodu szczególnie silnie odbija się na zdrowiu dzieci, które są opóźnione w rozwoju fizycznym i psychicznym. Dieta uboga w jod w czasie ciąży prowadzi do narodzin dzieci z niedoczynnością tarczycy (kretynów).
Nadmiar hormonów tarczycy prowadzi do wyczerpania, nerwowości, drżenia, utraty wagi i nadmiernej potliwości. Dzieje się tak na skutek wzrostu aktywności peroksydazy, a w konsekwencji wzrostu jodowania tyreoglobulin. Nadmiar hormonów może być konsekwencją guza tarczycy. Podczas leczenia wykorzystuje się radioaktywne izotopy jodu, które są łatwo wchłaniane przez komórki tarczycy.
Niemetale- pierwiastki chemiczne tworzące proste ciała, które nie mają właściwości charakterystycznych dla metali. Cechą jakościową niemetali jest elektroujemność.
Elektroujemność– jest to zdolność do polaryzacji wiązania chemicznego, przyciągania wspólnych par elektronów.
Istnieją 22 pierwiastki sklasyfikowane jako niemetale.
1. okres
3. okres
4. okres
5. okres
6. okres
Jak widać z tabeli, pierwiastki niemetaliczne znajdują się głównie w prawej górnej części układu okresowego.
Struktura atomów niemetali
Cechą charakterystyczną niemetali jest większa liczba elektronów (w porównaniu z metalami) na zewnętrznym poziomie energetycznym ich atomów. Decyduje to o ich większej zdolności do przyłączania dodatkowych elektronów i wykazywaniu większej aktywności oksydacyjnej niż metale. Szczególnie silne właściwości utleniające, czyli zdolność przyłączania elektronów, wykazują niemetale znajdujące się w II i III okresie grup VI-VII. Jeśli porównamy rozmieszczenie elektronów na orbitali w atomach fluoru, chloru i innych halogenów, możemy ocenić ich charakterystyczne właściwości. Atom fluoru nie ma wolnych orbitali. Dlatego atomy fluoru mogą wykazywać tylko I, a stopień utlenienia wynosi 1. Najsilniejszym utleniaczem jest fluor. W atomach innych halogenów, na przykład w atomie chloru, znajdują się wolne orbitale d na tym samym poziomie energii. Dzięki temu parowanie elektronów może zachodzić na trzy różne sposoby. W pierwszym przypadku chlor może wykazywać stopień utlenienia +3 i tworzyć kwas chlorawy HClO2, który odpowiada solom - na przykład chlorynowi potasu KClO2. W drugim przypadku chlor może tworzyć związki, w których chlor wynosi +5. Takie związki obejmują HClO3 i ee, na przykład chloran potasu KClO3 (Bertoletova). W trzecim przypadku chlor wykazuje stopień utlenienia +7, np. w kwasie nadchlorowym HClO4 i jego solach, nadchloranach (w nadchloranie potasu KClO4).
Struktury cząsteczek niemetali. Właściwości fizyczne niemetali
W stanie gazowym w temperaturze pokojowej występują:
· wodór – H2;
· azot – N2;
· tlen – O2;
fluor - F2;
radon - Rn).
W płynie - brom - Br.
Solidnie:
bor - B;
węgiel - C;
· krzem – Si;
fosfor - P;
selen - Se;
Tellur - Te;
Jest znacznie bogatszy w przypadku niemetali i kolorów: czerwony dla fosforu, brązowy dla bromu, żółty dla siarki, żółto-zielony dla chloru, fioletowy dla par jodu itp.
Najbardziej typowe niemetale mają strukturę molekularną, podczas gdy mniej typowe mają strukturę niemolekularną. To wyjaśnia różnicę w ich właściwościach.
Skład i właściwości substancji prostych - niemetali
Niemetale tworzą cząsteczki jednoatomowe i dwuatomowe. DO jednoatomowy Do niemetali należą gazy obojętne, które praktycznie nie reagują nawet z większością substancji aktywnych. znajdują się w VIII grupie układu okresowego, a wzory chemiczne odpowiednich substancji prostych są następujące: He, Ne, Ar, Kr, Xe i Rn.
Tworzą się niektóre niemetale dwuatomowy Cząsteczki. Są to H2, F2, Cl2, Br2, Cl2 (pierwiastki z VII grupy układu okresowego), a także tlen O2 i azot N2. Z trójatomowy cząsteczki składają się z gazowego ozonu (O3). W przypadku substancji niemetalowych znajdujących się w stanie stałym sporządzenie wzoru chemicznego jest dość trudne. Atomy węgla w graficie są połączone ze sobą na różne sposoby. W danych strukturach trudno jest wyizolować pojedynczą cząsteczkę. Pisząc wzory chemiczne takich substancji, podobnie jak w przypadku metali, przyjmuje się założenie, że substancje te składają się wyłącznie z atomów. , jednocześnie zapisywane są bez indeksów: C, Si, S itp. Takie proste substancje, jak tlen, mające ten sam skład jakościowy (obie składają się z tego samego pierwiastka - tlenu), ale różniące się liczbą atomów w cząsteczka mają różne właściwości. Zatem tlen nie ma zapachu, podczas gdy ozon ma ostry zapach, który odczuwamy podczas burzy. Właściwości stałych niemetali, grafitu i diamentu, które również mają ten sam skład jakościowy, ale inną strukturę, znacznie się różnią (grafit jest kruchy, twardy). Zatem o właściwościach substancji decyduje nie tylko jej skład jakościowy, ale także liczba atomów zawartych w cząsteczce substancji i sposób ich wzajemnego połączenia. w postaci ciał prostych znajdują się w stanie stałym gazowym (z wyłączeniem bromu - cieczy). Nie mają właściwości fizycznych właściwych metalom. Stałe niemetale nie mają charakterystycznego połysku metali, są zazwyczaj kruche i słabo przewodzą ciepło (z wyjątkiem grafitu). Krystaliczny bor B (podobnie jak krystaliczny krzem) ma bardzo wysoką temperaturę topnienia (2075°C) i dużą twardość. Przewodność elektryczna boru znacznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, co umożliwia jego szerokie zastosowanie w technologii półprzewodników. Dodatek boru do stali i stopów aluminium, miedzi, niklu itp. poprawia ich właściwości mechaniczne. Borki (związki z niektórymi metalami, np. z tytanem: TiB, TiB2) są niezbędne przy produkcji części silników odrzutowych, łopatek turbin gazowych. Jak widać na schemacie 1, węgiel - C, krzem - Si, - B mają podobną budowę i mają pewne wspólne właściwości. Jako substancje proste występują w dwóch modyfikacjach – krystalicznej i amorficznej. Krystaliczne modyfikacje tych pierwiastków są bardzo twarde i mają wysokie temperatury topnienia. Krystaliczny ma właściwości półprzewodnikowe. Wszystkie te pierwiastki tworzą związki z metalami - , oraz (CaC2, Al4C3, Fe3C, Mg2Si, TiB, TiB2). Niektóre z nich mają większą twardość, np. Fe3C, TiB. wykorzystywane do produkcji acetylenu.
Właściwości chemiczne niemetali
Zgodnie z wartościami liczbowymi względnych elektroujemności, niemetale utleniające rosną w następującej kolejności: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.
Niemetale jako utleniacze
Właściwości utleniające niemetali objawiają się podczas ich interakcji:
· z metalami: 2Na + Cl2 = 2NaCl;
Z wodorem: H2 + F2 = 2HF;
· z niemetalami o niższej elektroujemności: 2P + 5S = P2S5;
· z niektórymi substancjami złożonymi: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O,
2FeCl2 + Cl2 = 2 FeCl3.
Niemetale jako czynniki redukujące
1. Wszystkie niemetale (z wyjątkiem fluoru) wykazują właściwości redukujące podczas interakcji z tlenem:
S + O2 = SO2, 2H2 + O2 = 2H2O.
Tlen w połączeniu z fluorem może również wykazywać dodatni stopień utlenienia, czyli być czynnikiem redukującym. Wszystkie inne niemetale wykazują właściwości redukujące. Przykładowo chlor nie łączy się bezpośrednio z tlenem, ale pośrednio można otrzymać jego tlenki (Cl2O, ClO2, Cl2O2), w których chlor wykazuje dodatni stopień utlenienia. W wysokich temperaturach azot bezpośrednio łączy się z tlenem i wykazuje właściwości redukujące. Siarka jeszcze łatwiej reaguje z tlenem.
2. Wiele niemetali wykazuje właściwości redukujące podczas interakcji z substancjami złożonymi:
ZnO + C = Zn + CO, S + 6HNO3 stęż. = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.
3. Istnieją również reakcje, w których niemetal jest zarówno utleniaczem, jak i reduktorem:
Cl2 + H2O = HCl + HClO.
4. Fluor jest najbardziej typowym niemetalem, który nie ma właściwości redukujących, czyli zdolności oddawania elektronów w reakcjach chemicznych.
Związki niemetali
Niemetale mogą tworzyć związki o różnych wiązaniach wewnątrzcząsteczkowych.
Rodzaje związków niemetalicznych
Ogólne wzory związków wodoru według grup układu okresowego pierwiastków chemicznych podano w tabeli:
|
Lotne związki wodoru |
całkowite chalkogeny.
W głównej podgrupie szóstej grupy układu okresowego pierwiastków. I. Mendelejew zawiera pierwiastki: tlen (O), siarkę (S), selen (Se), (Te) i (Po). Pierwiastki te nazywane są łącznie chalkogenami, co oznacza „tworzące rudę”.
W podgrupie chalkogenów, od góry do dołu, wraz ze wzrostem ładunku atomowego, właściwości pierwiastków w sposób naturalny zmieniają się: ich właściwości niemetaliczne maleją, a metaliczne rosną. A więc - typowy niemetal i polon - metal (radioaktywny).
Szary selen
Produkcja fotokomórek i prostowników prądu elektrycznego
W technologii półprzewodnikowej
Biologiczna rola chalkogenów
Siarka odgrywa ważną rolę w życiu roślin, zwierząt i człowieka. W organizmach zwierzęcych siarka jest częścią prawie wszystkich białek, białek i białek zawierających siarkę, a także witaminy B1 i hormonu insuliny. Przy braku siarki wzrost wełny u owiec spowalnia, a u ptaków obserwuje się słabe upierzenie.
Rośliny zużywające najwięcej siarki to kapusta, sałata i szpinak. Bogate w siarkę są także strąki grochu i fasoli, rzodkiewki, rzepa, cebula, chrzan, dynia i ogórki; uboga w siarkę i buraki.
Selen i tellur pod względem właściwości chemicznych są bardzo podobne do siarki, jednak pod względem właściwości fizjologicznych są jej antagonistami. Do prawidłowego funkcjonowania organizmu potrzebne są bardzo małe ilości selenu. Selen korzystnie wpływa na układ sercowo-naczyniowy, czerwone krwinki oraz poprawia właściwości odpornościowe organizmu. Zwiększona ilość selenu powoduje u zwierząt choroby objawiające się wychudzeniem i sennością. Brak selenu w organizmie prowadzi do zaburzeń pracy serca, narządów oddechowych, obrzęków ciała, a nawet może wystąpić. Selen ma znaczący wpływ na zwierzęta. Na przykład jelenie, które mają wysoką ostrość wzroku, zawierają 100 razy więcej selenu w siatkówce niż w innych częściach ciała. W świecie roślin wszystkie rośliny zawierają dużo selenu. Roślina gromadzi go szczególnie w dużych ilościach.
Fizjologiczna rola telluru dla roślin, zwierząt i ludzi była mniej badana niż selenu. Wiadomo, że tellur jest mniej toksyczny w porównaniu do selenu, a jego związki w organizmie szybko ulegają redukcji do pierwiastkowego telluru, który z kolei łączy się z substancjami organicznymi.
Ogólna charakterystyka pierwiastków podgrupy azotowej
Do głównej podgrupy grupy piątej zalicza się azot (N), fosfor (P), arsen (As), antymon (Sb) i (Bi).
Od góry do dołu w podgrupie od azotu do bizmutu właściwości niemetaliczne maleją, natomiast właściwości metaliczne i promień atomów rosną. Azot, fosfor, arsen są niemetalami, ale należą do metali.
Podgrupa azotowa
|
Charakterystyka porównawcza |
7 N azot |
15 Fosfor P |
33 Jako arszenik |
51 Sb antymon |
83 Bibizmut |
|||||
|
Struktura elektronowa |
…4f145d106S26p3 |
|||||||||
|
Stan utlenienia |
1, -2, -3, +1, +2, +3, +4, +5 |
3, +1, +3, +4,+5 |
||||||||
|
Elektro- negatywne |
||||||||||
|
Będąc w naturze |
W stanie wolnym – w atmosferze (N2 –), w stanie związanym – w składzie NaNO3 –; KNO3 – saletra indyjska |
Ca3(PO4)2 - fosforyt, Ca5(PO4)3(OH) - hydroksyapatyt, Ca5(PO4)3F - fluoroapatyt |
||||||||
|
Formy alotropowe w normalnych warunkach |
Azot (jedna forma) |
NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ NH4+ + OH – (wodorotlenek amonu); PH3 + H2O ↔ PH4OH ↔ PH4+ + OH- (wodorotlenek fosfoniowy). Biologiczna rola azotu i fosforu Azot odgrywa niezwykle ważną rolę w życiu roślin, gdyż wchodzi w skład aminokwasów, białek i chlorofilu, witamin z grupy B oraz aktywujących enzymów. Dlatego brak azotu w glebie negatywnie wpływa na rośliny, a przede wszystkim na zawartość chlorofilu w liściach, co powoduje ich blaknięcie. zużywają od 50 do 250 kg azotu na 1 hektar powierzchni gleby. Najwięcej azotu znajduje się w kwiatach, młodych liściach i owocach. Najważniejszym źródłem azotu dla roślin jest azot – są to głównie azotan amonu i siarczan amonu. Należy także zwrócić uwagę na szczególną rolę azotu jako składnika powietrza – najważniejszego składnika przyrody ożywionej. Żaden pierwiastek chemiczny nie bierze tak aktywnego i różnorodnego udziału w procesach życiowych organizmów roślinnych i zwierzęcych jak fosfor. Jest składnikiem kwasów nukleinowych, wchodzi w skład niektórych enzymów i witamin. U zwierząt i ludzi do 90% fosforu koncentruje się w kościach, do 10% w mięśniach i około 1% w układzie nerwowym (w postaci związków nieorganicznych i organicznych). W mięśniach, wątrobie, mózgu i innych narządach występuje w postaci fosfatydów i estrów fosforu. Fosfor bierze udział w skurczach mięśni oraz budowie tkanki mięśniowej i kostnej. Osoby wykonujące pracę umysłową muszą spożywać zwiększoną ilość fosforu, aby zapobiec wyczerpaniu się komórek nerwowych, które funkcjonują pod zwiększonym obciążeniem właśnie podczas pracy umysłowej. Przy braku fosforu wydajność spada, rozwija się nerwica, a dwuwartościowy german, cyna i ołów GeO, SnO, PbO są zakłócane przez tlenki amfoteryczne. Wyższe tlenki węgla i krzemu CO2 i SiO2 to tlenki kwasowe, które odpowiadają wodorotlenkom o właściwościach słabo kwasowych – H2CO3 i kwasowi krzemowemu H2SiO3. Tlenki amfoteryczne - GeO2, SnO2, PbO2 - odpowiadają wodorotlenkom amfoterycznym, a przy przejściu z wodorotlenku germanu Ge(OH)4 do wodorotlenku ołowiu Pb(OH)4 właściwości kwasowe ulegają osłabieniu i wzmocnieniu zasadowych. Biologiczna rola węgla i krzemu Związki węgla są podstawą organizmów roślinnych i zwierzęcych (45% węgla występuje w roślinach i 26% w organizmach zwierzęcych). Tlenek węgla (II) i tlenek węgla (IV) wykazują charakterystyczne właściwości biologiczne. Tlenek węgla (II) jest bardzo toksycznym gazem, ponieważ wiąże się ściśle z hemoglobiną we krwi i pozbawia ją możliwości przenoszenia tlenu z płuc do naczyń włosowatych. Wdychanie CO może spowodować zatrucie, a nawet śmierć. Tlenek węgla (IV) jest szczególnie ważny dla roślin. W komórkach roślinnych (zwłaszcza w liściach), w obecności chlorofilu i pod wpływem energii słonecznej, z dwutlenku węgla i wody powstaje glukoza z uwolnieniem tlenu. W wyniku fotosyntezy rośliny wiążą rocznie 150 miliardów ton węgla i 25 miliardów ton wodoru oraz uwalniają do atmosfery do 400 miliardów ton tlenu. Naukowcy odkryli, że rośliny otrzymują przez system korzeniowy około 25% CO2 z węglanów rozpuszczonych w glebie. Rośliny wykorzystują krzem do budowy tkanek powłokowych. Krzem zawarty w roślinach przenikając przez ściany komórkowe, czyni je twardszymi i bardziej odpornymi na uszkodzenia przez owady, chroni je przed infekcjami grzybiczymi. Krzem występuje prawie we wszystkich tkankach zwierząt i ludzi, szczególnie bogate są w niego wątroba i chrząstka. U chorych na gruźlicę w kościach, zębach i chrząstkach znajduje się znacznie mniej krzemu niż u osób zdrowych. W chorobach takich jak Botkin zmniejsza się zawartość krzemu we krwi, a w przypadku uszkodzenia okrężnicy, wręcz przeciwnie, zwiększa się jego zawartość we krwi. |
„Pierwiastki biogenne w organizmie człowieka”
WSTĘP
1.1 Pierwiastki biogenne - niemetale tworzące organizm ludzki
2 Pierwiastki biogenne – metale tworzące organizm ludzki
ROLA TLENU W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
ROLA WĘGLA W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
ROLA WODORU W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
ROLA POTASU W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
ROLA SIARKI W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
ROLA WAPNIA W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
WNIOSEK
BIBLIOGRAFIA
WSTĘP
Opinia, że prawie wszystkie pierwiastki układu okresowego można znaleźć w organizmie człowieka D.I. Mendelejew staje się nawykiem. Naukowcy sugerują jednak, że w żywym organizmie nie tylko wszystkie pierwiastki chemiczne są obecne, ale każdy z nich pełni jakąś funkcję biologiczną. Całkiem możliwe, że hipoteza ta nie zostanie potwierdzona. W miarę rozwoju badań w tym kierunku odkrywana jest biologiczna rola coraz większej liczby pierwiastków chemicznych.
Aby zachować zdrowie, człowiek musi zapewnić organizmowi zbilansowaną podaż składników odżywczych z pożywienia, wody i wdychanego powietrza. Często reklamowane są produkty spożywcze o wysokiej zawartości wapnia, jodu i innych pierwiastków chemicznych, ale czy jest to korzystne dla naszego organizmu? Jakie choroby mogą powodować nadmiar lub niedobór danego pierwiastka chemicznego u dzieci i dorosłych?
W dzisiejszych czasach, gdy zdrowych ludzi od dzieciństwa jest coraz mniej, problem ten jest naprawdę pilny.
W organizmie człowieka stale powstaje niewyobrażalna różnorodność związków chemicznych. Niektóre z syntetyzowanych związków wykorzystywane są jako budulec lub źródło energii i zapewniają organizmowi wzrost, rozwój i funkcje życiowe; druga część, którą można uznać za toksyny lub odpady, jest wydalana z organizmu.
W metabolizmie biorą udział zarówno substancje nieorganiczne, jak i organiczne. Pierwiastki chemiczne tworzące te substancje nazywane są pierwiastkami biogennymi. Około 30 pierwiastków uważa się za wiarygodnie biogenne.
Rycina 1 przedstawia główne pierwiastki chemiczne tworzące ludzkie ciało.
Rysunek 1 - Schemat. Elementarny skład ciała człowieka.
1.1 Pierwiastki biogenne - niemetale tworzące organizm ludzki
Wśród pierwiastków biogennych szczególne miejsce zajmują pierwiastki organogenne, które tworzą najważniejsze substancje organizmu - wodę, białka, węglowodany, tłuszcze, witaminy, hormony i inne. Organogeny obejmują 6 pierwiastków chemicznych: węgiel, tlen, wodór, azot, fosfor, siarka. Ich całkowity udział masowy w organizmie człowieka wynosi około 97,3% (patrz tabela 1).
Wszystkie pierwiastki organogenne są niemetalami. Wśród niemetali biogenne są także chlor (ułamek masowy 0,15%), fluor, jod i brom. Pierwiastki te nie zaliczają się do pierwiastków organogennych, gdyż w odróżnieniu od tych ostatnich nie pełnią tak uniwersalnej roli w budowie struktur organicznych organizmu. Istnieją dane dotyczące biogeniczności krzemu, boru, arsenu i selenu.
Tabela 1. Zawartość pierwiastków organogennych w organizmie człowieka.
|
Pierwiastki - organogeny |
Ułamek masowy (w%) |
Waga (w g / 70 kg) |
|
węgiel (C) |
||
|
tlen (O) |
||
|
wodór (H) |
||
|
fosfor (P) |
||
|
68117 ≈ 68 kg |
1.2 Pierwiastki biogenne – metale tworzące organizm ludzki
Do pierwiastków biogennych zalicza się szereg metali, wśród których 10 tzw. „metali życia” pełni szczególnie ważne funkcje biologiczne. Metalami tymi są wapń, potas, sód, magnez, żelazo, cynk, miedź, mangan, molibden, kobalt (patrz tabela 2).
Oprócz 10 „metali życia” do pierwiastków biogennych zalicza się jeszcze kilka metali, na przykład cynę, lit, chrom i kilka innych.
Tabela 2. Zawartość „metali życiowych” w organizmie człowieka
|
Ułamek masowy (w%) |
Waga (w g / 70 kg) |
|
|
Wapń (Ca) |
||
|
Sód (Na) |
||
|
Magnez (Mg) |
||
|
Żelazo (Fe) |
||
|
Mangan (Mn) |
||
|
Molibden (Mo) |
||
|
Kobalt (Co) |
||
W zależności od udziału masowego w organizmie wszystkie pierwiastki biogenne dzielą się na:
a) makroelementy (ułamek masowy w organizmie wynosi ponad 10 -2%, czyli więcej niż 7 g);
b) mikroelementy (ułamek masowy w organizmie wynosi mniej niż 10 -2%, czyli mniej niż 7 g).
Do makroelementów zaliczają się wszystkie organogeny, chlor i 4 „metale życia”: magnez, potas, wapń, sód. Stanowią 99,5%, z czego ponad 96% pochodzi z 4 pierwiastków (węgiel, tlen, wodór, azot). Są głównymi składnikami wszystkich związków organicznych.
Mikroelementy zawarte są w komórkach w bardzo małych ilościach. Należą do nich cynk, mangan, miedź, jod, fluor i inne. Ale nawet te pierwiastki, które są zawarte w znikomych ilościach, są niezbędne do życia i nie można ich niczym zastąpić. Rola biologiczna i funkcje, jakie pełnią te pierwiastki w organizmie człowieka są bardzo zróżnicowane, a ich niedobór lub nadmiar może prowadzić do poważnych chorób (patrz załączniki B i D). Dość powiedzieć, że metale aktywują około 200 enzymów. Ogółem w organizmie człowieka zidentyfikowano około 70 substancji mineralnych, z czego 14 mikroelementów uważa się za niezbędne – żelazo, kobalt, miedź, chrom, nikiel, mangan, molibden, cynk, jod, cyna, fluor, krzem, wanad, selen . Wiele mikroelementów dostaje się do organizmu niemal wyłącznie poprzez odżywianie owocami i warzywami. Dzikie rośliny jadalne są również bogate w mikroelementy, które wydobyte z głębokich warstw gromadzą się w liściach, kwiatach i owocach.
2. ROLA TLENU W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
Główną funkcją tlenu cząsteczkowego w organizmie jest utlenianie różnych związków. Razem z wodorem tlen tworzy wodę, której zawartość w organizmie dorosłego człowieka wynosi średnio około 55-65%.
Tlen jest częścią białek, kwasów nukleinowych i innych ważnych składników organizmu. Tlen jest niezbędny do oddychania, utleniania tłuszczów, białek, węglowodanów, aminokwasów, a także do wielu innych procesów biochemicznych.
Zwykła droga przedostawania się tlenu do organizmu wiedzie przez płuca, gdzie ten biopierwiastek przenika do krwi, jest wchłaniany przez hemoglobinę i tworzy łatwo dysocjujący związek – oksyhemoglobinę, a następnie z krwi przedostaje się do wszystkich narządów i tkanek. Tlen dostaje się do organizmu również w stanie związanym, w postaci wody. W tkankach tlen jest zużywany przede wszystkim do utleniania różnych substancji podczas metabolizmu. Następnie prawie cały tlen jest metabolizowany do dwutlenku węgla i wody i usuwany z organizmu przez płuca i nerki.
Zmniejszona zawartość tlenu w organizmie.
W przypadku niedostatecznego dopływu tlenu do tkanek organizmu lub naruszenia jego wykorzystania rozwijają się zjawiska niedotlenienia (głodu tlenu).
Główne przyczyny niedoboru tlenu:
· ustanie lub zmniejszenie dopływu tlenu do płuc, zmniejszenie ciśnienia parcjalnego tlenu w wdychanym powietrzu;
· znaczny spadek liczby czerwonych krwinek lub gwałtowny spadek zawartości w nich hemoglobiny;
· upośledzenie zdolności hemoglobiny do wiązania, transportu lub uwalniania tlenu do tkanek;
· upośledzenie zdolności tkanek do wykorzystania tlenu;
· hamowanie procesów redoks w tkankach;
· zatory w łożysku naczyniowym na skutek zaburzeń czynności serca, krążenia i oddychania;
· endokrynopatie, niedobory witamin;
Główne objawy niedoboru tlenu:
· w przypadkach ostrych (z całkowitym ustaniem dopływu tlenu, ostrym zatruciem): utrata przytomności, dysfunkcja wyższych partii ośrodkowego układu nerwowego;
· w przypadkach przewlekłych: wzmożone zmęczenie, zaburzenia czynnościowe centralnego układu nerwowego, kołatanie serca i duszność przy niewielkim wysiłku fizycznym, obniżona reaktywność układu odpornościowego.
Dawka toksyczna dla człowieka: toksyczna w postaci O3.
Zwiększona zawartość tlenu w organizmie.
Długotrwałemu wzrostowi zawartości tlenu w tkankach organizmu (hiperoksji) może towarzyszyć zatrucie tlenowe; Hiperoksji zwykle towarzyszy wzrost poziomu tlenu we krwi (hiperoksemia).
Toksyczne działanie ozonu i nadmiaru tlenu wiąże się z powstawaniem w tkankach dużej liczby rodników w wyniku zerwania wiązań chemicznych. Rodniki powstają również w małych ilościach, zwykle jako produkt pośredni metabolizmu komórkowego. Przy nadmiarze rodników inicjowany jest proces utleniania substancji organicznych, w tym peroksydacji lipidów, z późniejszym ich rozkładem i tworzeniem produktów zawierających tlen (ketony, alkohole, kwasy).
Tlen jest częścią cząsteczek wielu substancji - od najprostszych po złożone polimery; Obecność i wzajemne oddziaływanie tych substancji w organizmie zapewnia istnienie życia. Będąc integralną częścią cząsteczki wody, tlen bierze udział w niemal wszystkich procesach biochemicznych zachodzących w organizmie.
Tlen jest niezastąpiony, w przypadku jego niedoboru jedynym skutecznym lekarstwem może być przywrócenie prawidłowego dopływu tlenu do organizmu. Nawet krótkotrwałe (kilkuminutowe) zaprzestanie dopływu tlenu do organizmu może spowodować poważne upośledzenie jego funkcji i późniejszą śmierć.
3. ROLA WĘGLA W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
WĘGEL to najważniejszy pierwiastek biogenny stanowiący podstawę życia na Ziemi, jednostka strukturalna ogromnej liczby związków organicznych biorących udział w budowie organizmów i zapewniających ich funkcje życiowe (biopolimery, a także liczne niskocząsteczkowe substancje biologicznie czynne - witaminy, hormony, mediatory itp.). Znaczna część energii potrzebnej organizmom powstaje w komórkach w wyniku utleniania węgla. Pojawienie się życia na Ziemi jest uważane we współczesnej nauce za złożony proces ewolucji związków węgla.
Organizm ludzki dostaje węgiel wraz z pożywieniem (zwykle około 300 g dziennie). Całkowita zawartość węgla sięga około 21% (15 kg na 70 kg całkowitej masy ciała). Węgiel stanowi 2/3 masy mięśniowej i 1/3 masy kostnej. Jest wydalany z organizmu głównie poprzez wydychane powietrze (dwutlenek węgla) i mocz (mocznik).
Główną funkcją węgla jest tworzenie różnorodnych związków organicznych, zapewniając w ten sposób różnorodność biologiczną i udział we wszystkich funkcjach i przejawach istot żywych. W biocząsteczkach węgiel tworzy łańcuchy polimerowe i jest trwale połączony z wodorem, tlenem, azotem i innymi pierwiastkami. Tak istotna fizjologiczna rola węgla wynika z faktu, że pierwiastek ten wchodzi w skład wszystkich związków organicznych i bierze udział w niemal wszystkich procesach biochemicznych zachodzących w organizmie. Utlenianie związków węgla pod wpływem tlenu prowadzi do powstania wody i dwutlenku węgla; Proces ten służy jako źródło energii dla organizmu. Dwutlenek węgla CO 2 (dwutlenek węgla) powstaje podczas metabolizmu, jest stymulantem ośrodka oddechowego i odgrywa ważną rolę w regulacji oddychania i krążenia krwi.
W wolnej postaci węgiel nie jest toksyczny, ale wiele jego związków ma znaczną toksyczność. Takie związki obejmują tlenek węgla CO (tlenek węgla), czterochlorek węgla CCl 4, dwusiarczek węgla CS 2, sole cyjankowe HCN, benzen C 6 H 6 i inne. Dwutlenek węgla w stężeniach powyżej 10% powoduje kwasicę (obniżone pH krwi), duszność i porażenie ośrodka oddechowego.
Długotrwałe wdychanie pyłu węglowego może prowadzić do antrakozy – choroby, której towarzyszy odkładanie się pyłu węglowego w tkance płucnej i węzłach chłonnych oraz zmiany sklerotyczne w tkance płucnej. Toksyczne działanie węglowodorów i innych związków ropy naftowej u pracowników przemysłu naftowego może objawiać się szorstkością skóry, pojawianiem się pęknięć i owrzodzeń oraz rozwojem przewlekłego zapalenia skóry.
Dla ludzi węgiel może być toksyczny w postaci tlenku węgla (CO) lub cyjanku (CN -).
4. ROLA WODORU W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
Woda jest najważniejszym związkiem wodoru w żywym organizmie. Główne funkcje wody są następujące:
Woda posiadająca duże ciepło właściwe zapewnia utrzymanie stałej temperatury ciała. Kiedy ciało się przegrzewa, woda odparowuje z jego powierzchni. Ze względu na wysokie ciepło parowania, procesowi temu towarzyszą duże nakłady energii, w wyniku czego następuje obniżenie temperatury ciała. Dzięki temu zachowana jest równowaga cieplna organizmu.
Woda utrzymuje równowagę kwasowo-zasadową organizmu. Większość tkanek i narządów składa się głównie z wody. Utrzymanie ogólnej równowagi kwasowo-zasadowej w organizmie nie wyklucza dużych różnic w wartościach pH dla różnych narządów i tkanek. Ważnym związkiem wodoru jest nadtlenek wodoru H2O2 (tradycyjnie nazywany nadtlenkiem wodoru). H2O2 utlenia warstwę lipidową błon komórkowych, niszcząc ją.
5. ROLA POTASU W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
Potas jest obowiązkowym uczestnikiem wielu procesów metabolicznych. Potas odgrywa ważną rolę w utrzymaniu automatyzmu skurczu mięśnia sercowego - mięśnia sercowego; zapewnia usunięcie jonów sodu z komórek i zastąpienie ich jonami potasu, czemu towarzyszy usunięcie nadmiaru płynów z organizmu.
W porównaniu do innych produktów najwięcej potasu znajduje się w suszonych morelach, figach, pomarańczach, mandarynkach, ziemniakach (dzienne zapotrzebowanie zapewnia 500 g ziemniaków), suszonych brzoskwiniach, rzepie, owocach róży, czarnych i czerwonych porzeczkach, borówkach, truskawkach, arbuzach, melonie , soja, śliwka wiśniowa, świeże ogórki, brukselka, orzechy włoskie i laskowe, pietruszka, rodzynki, suszone śliwki, pieczywo żytnie, płatki owsiane.
Dzienne zapotrzebowanie na potas dla osoby dorosłej wynosi 2-3 g dziennie, a dla dziecka 16-30 mg na kg masy ciała. Wymagane minimalne spożycie potasu na osobę dziennie wynosi około 1 g. Przy normalnej diecie dzienne zapotrzebowanie na potas jest w pełni zaspokojone, jednak występują również sezonowe wahania w spożyciu potasu. Tak więc wiosną jego spożycie jest niskie - około 3 g / dzień, a jesienią maksymalne spożycie wynosi 5-6 g / dzień.
Biorąc pod uwagę tendencję współczesnego człowieka do spożywania dużych ilości soli kuchennej z pożywieniem, zwiększa się także zapotrzebowanie na potas, który może neutralizować niekorzystny wpływ nadmiaru sodu na organizm.
Brak spożycia potasu z pożywienia może prowadzić do dystrofii nawet przy normalnej zawartości białka w diecie. Zaburzony metabolizm potasu objawia się przewlekłymi chorobami nerek i układu sercowo-naczyniowego, chorobami przewodu żołądkowo-jelitowego (szczególnie z towarzyszącą biegunką i wymiotami), chorobami gruczołów dokrewnych i innymi patologiami.
Brak potasu w organizmie objawia się przede wszystkim zaburzeniami ze strony układu nerwowo-mięśniowego i sercowo-naczyniowego (senność, zaburzenia ruchu, drżenie kończyn, wolne bicie serca). Preparaty potasu stosuje się w celach leczniczych.
Nadmiar potasu obserwuje się znacznie rzadziej, ale jest to stan niezwykle niebezpieczny: wiotkie porażenie kończyn, zmiany w układzie sercowo-naczyniowym. Stan ten może wystąpić w przypadku ciężkiego odwodnienia, hiperkortyzolemii z zaburzeniami czynności nerek oraz po podaniu pacjentowi dużej ilości potasu.
Siarka w organizmie człowieka jest niezbędnym składnikiem komórek, tkanek narządów, enzymów, hormonów, w szczególności insuliny, najważniejszego enzymu trzustkowego i aminokwasów zawierających siarkę; zapewnia przestrzenną organizację cząsteczek białek niezbędną do ich funkcjonowania, chroni komórki, tkanki i szlaki syntezy biochemicznej przed utlenianiem, a cały organizm przed toksycznym działaniem obcych substancji. Całkiem dużo w tkance nerwowej, łącznej i kostnej. Siarka jest składnikiem białka strukturalnego kolagenu. Uzupełnienie organizmu w siarkę zapewnia odpowiednio zorganizowana dieta, w skład której wchodzą mięso, jaja kurze, płatki owsiane i gryczane, produkty mączne, mleko, sery, rośliny strączkowe i kapusta.
Pomimo znacznej liczby badań rola siarki w zapewnieniu funkcji życiowych organizmu nie jest w pełni poznana. Tym samym brak jest jednoznacznych opisów klinicznych konkretnych zaburzeń związanych z niedostateczną podażą siarki do organizmu. Jednocześnie znane są kwasoaminopatie - zaburzenia związane z zaburzeniami metabolizmu aminokwasów zawierających siarkę (homocystynuria, cystationuria). Istnieje również obszerna literatura dotycząca obrazu klinicznego ostrego i przewlekłego zatrucia związkami siarki.
Główne objawy niedoboru siarki:
· objawy chorób wątroby;
· objawy chorób stawów;
· objawy chorób skóry;
· różnorodne i liczne przejawy niedoborów w organizmie i zaburzenia metaboliczne biologicznie aktywnych związków zawierających siarkę.
Zwiększona zawartość siarki w organizmie.
Przy wysokich stężeniach siarkowodoru we wdychanym powietrzu obraz kliniczny zatrucia rozwija się bardzo szybko, w ciągu kilku minut występują drgawki, utrata przytomności i zatrzymanie oddechu. W przyszłości konsekwencjami zatrucia mogą objawiać się uporczywe bóle głowy, zaburzenia psychiczne, paraliż oraz zaburzenia układu oddechowego i przewodu pokarmowego.
Ustalono, że pozajelitowemu podaniu drobno zmielonej siarki w roztworze olejowym w ilości 1-2 ml towarzyszy hipertermia z hiperleukocytozą i hipoglikemią. Uważa się, że toksyczność jonów siarki przy podawaniu pozajelitowym jest 200 razy większa niż toksyczność jonów chloru.
Toksyczność związków siarki dostających się do przewodu pokarmowego wiąże się z ich przemianą przez mikroflorę jelitową w siarkowodór, związek bardzo toksyczny.
W przypadku śmierci w wyniku zatrucia siarką podczas sekcji zwłok stwierdza się objawy rozedmy płuc, zapalenia mózgu, ostrego nieżytowego zapalenia jelit, martwicy wątroby i krwotoku (wybroczyn) w mięśniu sercowym.
W przypadku przewlekłego zatrucia (dwusiarczek węgla, dwutlenek siarki) obserwuje się zaburzenia psychiczne, zmiany organiczne i funkcjonalne w układzie nerwowym, osłabienie mięśni, niewyraźne widzenie i różne zaburzenia innych układów organizmu.
W ostatnich dziesięcioleciach jednym ze źródeł nadmiaru siarki przedostającej się do organizmu człowieka stały się związki zawierające siarkę (siarczyny), które dodawane są do wielu produktów spożywczych, napojów alkoholowych i bezalkoholowych jako konserwanty. Szczególnie dużo siarczynów znajduje się w wędzonych mięsach, ziemniakach, świeżych warzywach, piwie, cydrze, gotowych sałatkach, occie i barwnikach do wina. Możliwe, że rosnące spożycie siarczynów jest częściowo odpowiedzialne za wzrost zachorowań na astmę oskrzelową. Wiadomo na przykład, że 10% pacjentów chorych na astmę oskrzelową wykazuje zwiększoną wrażliwość na siarczyny (tj. jest uczulony na siarczyny). Aby zmniejszyć negatywny wpływ siarczynów na organizm, zaleca się zwiększenie w diecie zawartości serów, jaj, tłustych mięs i drobiu.
Główne objawy nadmiaru siarki:
· swędzenie skóry, wysypki, czyraczność;
Zaczerwienienie i obrzęk spojówek;
· pojawienie się drobnych, punktowych defektów na rogówce;
· ból brwi i gałek ocznych, uczucie piasku w oczach;
światłowstręt, łzawienie;
ogólne osłabienie, bóle głowy, zawroty głowy, nudności;
katar górnych dróg oddechowych, zapalenie oskrzeli;
· utrata słuchu;
Zaburzenia trawienia, biegunka, utrata masy ciała;
· niedokrwistość;
drgawki i utrata przytomności (z ostrym zatruciem);
Zaburzenia psychiczne, obniżenie inteligencji.
Rola siarki w organizmie człowieka jest niezwykle istotna, a zaburzeniom metabolizmu siarki towarzyszą liczne patologie. Tymczasem obraz kliniczny tych zaburzeń nie jest dostatecznie rozwinięty. Mówiąc dokładniej, różne „niespecyficzne” objawy zaburzeń zdrowia ludzkiego nie są jeszcze kojarzone przez klinicystów z zaburzeniami metabolizmu siarki.
7. ROLA WAPNIA W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
Wapń bierze bezpośredni udział w najbardziej złożonych procesach, takich jak krzepnięcie krwi; regulacja procesów wewnątrzkomórkowych; regulacja przepuszczalności błony komórkowej; regulacja procesów przewodnictwa nerwowego i skurczów mięśni; utrzymanie stabilnej czynności serca; tworzenie tkanki kostnej, mineralizacja zębów.
Wapń jest ważną częścią organizmu; jego całkowita zawartość wynosi około 1,4% (1000 g na 70 kg masy ciała). Wapń rozkłada się nierównomiernie w organizmie: około 99% jego ilości znajduje się w tkance kostnej, a tylko 1% w innych narządach i tkankach. Wapń jest usuwany z organizmu przez jelita i nerki.
Ponadto długotrwały brak wapnia w pożywieniu ma niepożądany wpływ na pobudliwość mięśnia sercowego i rytm jego skurczów.
Pomimo tego, że większość ludzi ma w swojej diecie wystarczającą ilość pokarmów zawierających wapń, wiele osób cierpi na niedobór wapnia. Powodem jest to, że wapń jest trudny do wchłonięcia.
Przede wszystkim należy zauważyć, że podczas obróbki cieplnej traci się wapń (na przykład podczas gotowania warzyw - 25%). Straty wapnia będą nieznaczne, jeśli użyjemy wody, w której gotowano warzywa.
Należy także pamiętać, że wchłanianie wapnia w jelitach utrudniają kwas fitynowy, którego najwięcej występuje w pieczywie żytnim oraz kwas szczawiowy, którego obficie występuje w szczawiu i kakao. Wykorzystanie wapnia przez żywność bogatą w tłuszcze jest trudne. „Wrogami” wapnia są cukier trzcinowy, czekolada i kakao.
Główne objawy niedoboru wapnia.
Konsekwencje niedoboru wapnia mogą objawiać się zarówno na poziomie całego organizmu, jak i jego poszczególnych układów:
ogólne osłabienie, zwiększone zmęczenie;
· ból, skurcze mięśni;
ból kości, zaburzenia chodu;
naruszenia procesów wzrostu;
hipokalcemia, hipokalcynoza;
· odwapnienie szkieletu, deformacyjna choroba zwyrodnieniowa stawów, osteoporoza, deformacje kręgów, złamania kości;
· choroba kamicy moczowej;
· choroba Kashina-Becka;
· zaburzenia odporności;
Zmniejszona krzepliwość krwi, krwawienie.
Zwiększona zawartość wapnia w organizmie.
Toksyczne działanie wapnia pojawia się dopiero przy długotrwałym stosowaniu i zwykle u osób z zaburzonym metabolizmem tego biopierwiastka (np. przy nadczynności przytarczyc). Do zatrucia może dojść przy regularnym spożywaniu więcej niż 2,5 g wapnia dziennie.
Główne objawy nadmiaru wapnia:
tłumienie pobudliwości mięśni szkieletowych i włókien nerwowych;
Zmniejszone napięcie mięśni gładkich;
hiperkalcemia, zwiększone stężenie wapnia w osoczu krwi;
· zwiększona kwasowość soku żołądkowego, nadkwaśne zapalenie błony śluzowej żołądka, wrzody żołądka;
· wapnica, odkładanie się wapnia w narządach i tkankach (w skórze i tkance podskórnej, tkance łącznej wzdłuż powięzi, ścięgien, rozcięgien, mięśniach, ścianach naczyń krwionośnych, nerwach);
bradykardia, dławica piersiowa;
· dna moczanowa, zwapnienie ognisk gruźliczych itp.;
Zwiększona zawartość soli wapnia w moczu;
· wapnica nerek, kamica nerkowa;
· zwiększone krzepnięcie krwi;
· zwiększone ryzyko wystąpienia dysfunkcji tarczycy i przytarczyc, autoimmunologicznego zapalenia tarczycy;
· wypieranie z organizmu fosforu, magnezu, cynku, żelaza.
Najłatwiej przyswajalnym wapniem jest mleko i jego przetwory (z wyjątkiem masła) w połączeniu z warzywami i owocami. Do zaspokojenia dziennego zapotrzebowania wystarczy 0,5 litra mleka lub 100 g sera. Nawiasem mówiąc, mleko jest nie tylko doskonałym źródłem wapnia, ale także wspomaga wchłanianie wapnia zawartego w innych produktach spożywczych.
Bardzo ważna dla wchłaniania wapnia jest obecność w diecie witaminy D, która neutralizuje działanie różnych substancji przeciwwapniowych i jest regulatorem gospodarki fosforowo-wapniowej.
chemiczny biologiczny organogen tlen
WNIOSEK
Wszystkie organizmy żywe mają ścisły kontakt ze środowiskiem. Życie wymaga ciągłego metabolizmu w organizmie. Wnikanie pierwiastków chemicznych do organizmu ułatwia odżywianie i spożywana woda. Ciało składa się w 60% z wody, 34% z materii organicznej i 6% z substancji nieorganicznych. Głównymi składnikami substancji organicznych są C, H, O. Obejmują one również N, P, S. Skład substancji nieorganicznych koniecznie zawiera 22 pierwiastki chemiczne (patrz tabela nr 1). Na przykład, jeśli dana osoba waży 70 kg, zawiera (w gramach): Ca - 1700, K - 250, Na -70, Mg - 42, Fe - 5, Zn - 3. Metale stanowią 2,1 kg . Zawartość w ciele pierwiastków z grup IIIA-VIA, kowalencyjnie związanych z organiczną częścią cząsteczek, maleje wraz ze wzrostem ładunku jądra atomów tej grupy układu okresowego D. I. Mendelejewa.
Obecny stan wiedzy na temat biologicznej roli pierwiastków można określić jako powierzchowne podejście do tego problemu. Zgromadzono wiele merytorycznych danych na temat zawartości pierwiastków w różnych składnikach biosfery oraz reakcji organizmu na ich niedobór i nadmiar. Opracowano mapy stref biogeochemicznych i prowincji biogeochemicznych. Brakuje jednak ogólnej teorii dotyczącej funkcji, mechanizmu działania i roli mikroelementów w biosferze
Konwencjonalne mikroelementy, gdy ich stężenie w organizmie przekracza stężenie biotyczne, wykazują działanie toksyczne na organizm. Pierwiastki toksyczne w bardzo niskich stężeniach nie mają szkodliwego wpływu na rośliny i zwierzęta. Na przykład arsen w mikrostężeniach ma działanie biostymulujące. Dlatego nie ma toksycznych pierwiastków, a jedynie toksyczne dawki. Zatem małe dawki pierwiastka są lekarstwem, duże dawki są trucizną. „Wszystko jest trucizną i nic nie jest pozbawione trucizny, tylko jedna dawka czyni truciznę niewidzialną” – Paracelsus. Warto przypomnieć słowa tadżyckiego poety Rudaki: „To, co dziś jest uważane za narkotyk, jutro stanie się trucizną”.
BIBLIOGRAFIA
1. Avtsyn A.P., Zhavoronkov A.A. i inne pierwiastki śladowe człowieka. -M.: Medycyna, 1991. -496 s.
Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z., Mikhailichenko N.I. Chemia ogólna. Chemia biofizyczna. Chemia pierwiastków biogennych. -M.: Szkoła wyższa, 1993. -560 s.
Ershov Yu.A., Pletneva T.V. Mechanizmy toksycznego działania związków nieorganicznych. -M.: Medycyna, 1989. -272 s.
Żołnin A.V. Złożone połączenia. Czelabińsk: ChSMA, 2000. -28 s.
Bingham F.G., Costa M., Eichenberg E. i wsp. Niektóre zagadnienia dotyczące toksyczności jonów metali. -M.: Medycyna, 1993. -368 s.
Fremantle M. Chemia w akcji. -M.: Mir, 1991. t. 2, 620 s.
Hughes M. Chemia nieorganiczna procesów biologicznych. -M.: Mir, 1983. - 416 s.
Zholnin A.V., Arbuzina R.F., Konstants E.V., Rylnikova G.I. Podręcznik metodyczny do zajęć laboratoryjnych z chemii ogólnej. Część druga. -Czelabińsk: ChSMA, 1993 -176 s.
Enterosorpcja. /Pod. wyd. prof. NA. Belyakova. Centrum technologii sorpcyjnej. -L., 1991. - 336 s.
Dużą uwagę przywiązywaliśmy do roli metali. Należy jednak wziąć pod uwagę, że niektóre niemetale są również absolutnie niezbędne do funkcjonowania organizmu.
Krzem
Krzem jest również niezbędnym pierwiastkiem śladowym. Zostało to potwierdzone dokładnymi badaniami żywienia szczurów różnymi dietami. Szczury przybrały zauważalnie na wadze po dodaniu do ich diety metakrzemianu sodu (Na2(SiO)3.9H2O) (50 mg na 100 g). Kurczaki i szczury potrzebują krzemu do wzrostu i rozwoju układu kostnego. Brak krzemu prowadzi do zaburzeń struktury kości i tkanki łącznej. Jak się okazało, krzem występuje w tych obszarach kości, w których zachodzi aktywne zwapnienie, np. w komórkach tworzących kości, osteoblastach. Z wiekiem stężenie krzemu w komórkach maleje.
Niewiele wiadomo na temat procesów, w jakie krzem bierze udział w żywych układach. Tam występuje w postaci kwasu krzemowego i prawdopodobnie bierze udział w reakcjach sieciowania węgla. U człowieka najbogatszym źródłem krzemu okazał się kwas hialuronowy pochodzący z pępowiny. Zawiera 1,53 mg wolnego i 0,36 mg związanego krzemu na gram.
Selen
Niedobór selenu powoduje śmierć komórek mięśniowych i prowadzi do niewydolności mięśni, w szczególności niewydolności serca. Biochemiczne badania tych schorzeń doprowadziły do odkrycia enzymu peroksydazy glutationowej, który niszczy nadtlenki.Niedobór selenu prowadzi do spadku stężenia tego enzymu, co z kolei powoduje utlenianie lipidów. Dobrze znana jest zdolność selenu do ochrony przed zatruciem rtęcią. Dużo mniej znany jest fakt, że istnieje korelacja pomiędzy wysoką zawartością selenu w diecie a niską umieralnością na nowotwory. Selen występuje w diecie człowieka w ilości 55–110 mg rocznie, a stężenie selenu we krwi wynosi 0,09–0,29 µg/cm2. Po podaniu doustnym selen koncentruje się w wątrobie i nerkach. Innym przykładem ochronnego działania selenu przed zatruciem metalami lekkimi jest jego zdolność do ochrony przed zatruciem związkami kadmu. Okazało się, że podobnie jak w przypadku rtęci, selen zmusza te toksyczne jony do wiązania się z centrami aktywnymi jonowymi, takimi, na które nie wpływa ich toksyczne działanie.
Arsen
Pomimo dobrze znanego toksycznego działania arsenu i jego związków, istnieją wiarygodne dowody na to, że niedobór arsenu prowadzi do zmniejszenia płodności i zahamowania wzrostu, a dodatek arsenu sodu do żywności spowodował zwiększenie tempa wzrostu człowieka.
Chlor i brom
Aniony halogenowe różnią się od innych tym, że są to proste aniony, a nie aniony okso. Chlor jest niezwykle rozpowszechniony, potrafi przenikać przez błonę i odgrywa ważną rolę w utrzymaniu równowagi osmotycznej. Chlor występuje w postaci kwasu solnego w soku żołądkowym. Stężenie kwasu solnego w soku żołądkowym człowieka wynosi 0,4-0,5%.
Istnieją pewne wątpliwości co do roli bromu jako pierwiastka śladowego, chociaż jego działanie uspokajające jest niezawodnie znane.
Fluor
Fluor jest absolutnie niezbędny do prawidłowego wzrostu, a jego niedobór prowadzi do anemii. Wiele uwagi poświęcono metabolizmowi fluoru w związku z problemem próchnicy, gdyż fluor chroni zęby przed próchnicą.
Próchnicę zębów zbadano wystarczająco szczegółowo. Rozpoczyna się od powstania plamy na powierzchni zęba. Kwasy wytwarzane przez bakterie rozpuszczają szkliwo zębów pod plamą, ale co dziwne, nie z jej powierzchni. Często górna powierzchnia pozostaje nienaruszona, dopóki obszary pod spodem nie zostaną całkowicie zniszczone. Zakłada się, że na tym etapie jon fluorkowy może ułatwiać powstawanie apatytu. W ten sposób rozpoczęte szkody zostają reminelizowane.
Fluor stosuje się w celu zapobiegania niszczeniu szkliwa zębów. Możesz dodać fluor do pasty do zębów lub bezpośrednio leczyć nim zęby. Stężenie fluoru wymagane do zapobiegania próchnicy w wodzie pitnej wynosi około 1 mg/l, ale poziom spożycia zależy nie tylko od tego. Stosowanie wysokich stężeń fluoru (powyżej 8 mg/l) może niekorzystnie wpływać na delikatne procesy równowagowe tworzenia tkanki kostnej. Nadmierne wchłanianie fluoru prowadzi do fluorozy. Fluor prowadzi do dysfunkcji tarczycy, zahamowania wzrostu i uszkodzenia nerek. Długotrwałe narażenie organizmu na fluor prowadzi do mineralizacji organizmu. W rezultacie kości ulegają deformacji, które mogą nawet zrosnąć się i dochodzi do zwapnienia więzadeł.
Jod
Główną fizjologiczną rolą jodu jest udział w metabolizmie tarczycy i związanych z nią hormonów. Zdolność tarczycy do gromadzenia jodu jest również nieodłączną cechą gruczołów ślinowych i sutkowych. A także do niektórych innych narządów. Obecnie jednak uważa się, że jod odgrywa wiodącą rolę jedynie w życiu tarczycy.
Brak jodu powoduje charakterystyczne objawy: osłabienie, zażółcenie skóry, uczucie zimna i suchości. Leczenie hormonami tarczycy lub jodem eliminuje te objawy. Brak hormonów tarczycy może prowadzić do powiększenia tarczycy. W rzadkich przypadkach (obciążenie organizmu różnymi związkami utrudniającymi wchłanianie jodu, takimi jak tiocyjanian czy goitryna, substancja przeciwtarczycowa, występująca w różnych rodzajach kapusty) powstaje wole. Brak jodu szczególnie silnie odbija się na zdrowiu dzieci, które są opóźnione w rozwoju fizycznym i psychicznym. Dieta uboga w jod w czasie ciąży prowadzi do narodzin dzieci z niedoczynnością tarczycy (kretynów).
Nadmiar hormonów tarczycy prowadzi do wyczerpania, nerwowości, drżenia, utraty wagi i nadmiernej potliwości. Dzieje się tak na skutek wzrostu aktywności peroksydazy, a w konsekwencji wzrostu jodowania tyreoglobulin. Nadmiar hormonów może być konsekwencją guza tarczycy. Podczas leczenia wykorzystuje się radioaktywne izotopy jodu, które są łatwo wchłaniane przez komórki tarczycy.
Niemetale-organogeny (O, C, H, N, P, S), a także halogeny tworzą główne cykle biogeochemiczne przyrody. Proste związki nieorganiczne tych niemetali (H2O, CO, CO2, NH3, NO2, SO2, H2SO4, H3PO4 itp.) są produktami odpadowymi ludzi i zwierząt. Fragmentami tych cykli są przemiany niektórych związków organogennych w inne przy udziale różnego rodzaju bakterii, np. w glebie przejścia H2 → H2 O, CO → CO2, N2 → NH3, NH3 → NO2, NO3 - → NO2, NO3 - → NH3, S → S2 O3 2- → SO2 → SO4 2- . Układając pierwiastki organogeniczne w malejącej kolejności ich zawartości (w procentach masowych) otrzymujemy: O > C > H > N > P > S. Zgodnie z tym szeregiem, a nie tradycyjnym odwoływaniem się do grup Układu Okresowego, mamy rozważy właściwości niemetalicznych organogenów.
4.1. Tlen
Tlen jest pierwiastkiem zapewniającym życie na Ziemi. Atmosfera zawiera około 20,8% tlenu. W stalowych składnikach powietrza dominuje azot N2 (78,08%), a także Ar (0,93%), CO2 (0,02 - 0,04%), Ne (1,92 10-3%), He (5,24 10-4%) , Kr (1,14 10-4%), H2 (5,0 10-5%), Xe (8,7 10-6%). Należy zaznaczyć, że zawartość ki-
Zawartość węgla w atmosferze pozostaje zaskakująco stała, pomimo wszystkich procesów oksydacyjnych oddychania i spalania zachodzących na Ziemi. Głównym czynnikiem utrzymującym stałą zawartość tlenu w atmosferze ziemskiej jest fotosynteza, a główny udział w niej mają nie lądowe rośliny zielone, ale plankton i algi oceanów świata, które stanowią około 80% uwalnianego tlenu. Ogólnie rzecz biorąc, życie na Ziemi jest możliwe tylko w dość wąskim zakresie zawartości tlenu w atmosferze: od 13 do 30%. Gdy zawartość tlenu jest mniejsza niż 13%, istoty tlenowe (czyli te, które korzystają z tlenu w swoim życiu) umierają, a gdy zawartość tlenu jest wyższa niż 30%, procesy utleniania i spalania są tak intensywne, że nawet mokra szmata może się zapalić, a pierwsze uderzenie pioruna spali wszystko na Ziemi.
Dla wielu organizmów żywych ważną częścią metabolizmu (metabolizmu) jest cykl oddechowy, który prowadzi do szybkiego powstawania wielu substancji. Zatem w wydychanym powietrzu oprócz CO2 w niewielkich ilościach znajdują się węglowodory, alkohole, amoniak, kwas mrówkowy HCOOH, kwas octowy CH3COOH, formaldehyd HCHO, a czasami aceton (CH3)2CO. Kiedy osoba oddycha na wysokości 10 km rozrzedzonym powietrzem, z powodu braku tlenu w wydychanej mieszaninie gazów gwałtownie wzrasta zawartość amoniaku, amin, fenolu, acetonu, a nawet pojawia się siarkowodór.
Bez tlenu nie są możliwe liczne i niezwykle ważne procesy życiowe, zwłaszcza oddychanie. Tylko kilka roślin i prostych zwierząt może obejść się bez tlenu i dlatego nazywane są beztlenowymi. W organizmach żywych tlen jest zużywany podczas utleniania różnych substancji, a głównym procesem jest reakcja tlenu z atomami wodoru, w wyniku której powstaje woda, w wyniku której uwalniana jest znaczna ilość energii. Organizmy tlenowe pozyskują energię również poprzez utlenianie składników odżywczych w komórkach i tkankach do CO2, H2O,
(NH2)2KO.
Podczas normalnego oddychania tlen cząsteczkowy dostający się do płuc ulega redukcji do wody: O2 + 4H+ + 4e 2H2 O, jony H+ wraz z elektronami zostają uwolnione, gdy organiczny substrat organizmu traci atomy H: [substrat(4H)] → 4H + substrat → 4H + + 4e + substrat. W przypadku patologii następuje niepełne wyzdrowienie: O2 + 2H+ + 2e H2 O2 lub O2 + e O2 - . Ten rodnik nazywa się
powstaje przez rodnik ponadtlenkowy (SOR). Może być korzystny, gdy niszczy niekontrolowanie rosnące komórki, ale może być również bardzo toksyczny, gdy niszczy błony komórkowe zdrowych komórek potrzebnych organizmowi. Ponadto szkodliwe działanie SOP polega na tym, że inaktywuje enzymy, depolimeryzuje polisacharydy i powoduje pojedyncze pęknięcia w strukturze DNA. W pośredniej powolnej jednoelektronowej redukcji O2 do COP może brać udział każda substancja w organizmie o odpowiednim potencjale. Powstaje w tym przypadku H2O2, który w kolejnym etapie jednoelektronowej redukcji daje rodnik wodorotlenkowy OHc o wysokiej reaktywności, który szybko utlenia każdą substancję w ogniwie. Hydrofobowa cząsteczka O2 z łatwością przenika do komórki przez hydrofobowe błony lipidowe i zaczyna utleniać substancje organiczne do rodników O2 i OH. Te polarne rodniki zostają „zablokowane” w komórce, ponieważ nie mogą uciec z powrotem przez błony komórkowe. Aby ugasić ich „agresję”, stosuje się specjalne enzymy: dysmutazę ponadtlenkową, katalazę i peroksydazę. Ponadto istnieją substancje o niskiej masie cząsteczkowej - przeciwutleniacze (na przykład witaminy A i E), które nieenzymatycznie neutralizują te niebezpieczne cząstki. Na przykład COP jest również aktywnie wiązany przez jony Fe(3+). Czasami przydatna jest izolacja COP, np. antybiotyki przeciwnowotworowe (bleomycyna) tworzą kompleks z jonami metali Mn+, które katalizują szybką redukcję O2 do COP, co niszczy DNA w guzie.
Alotropową modyfikacją tlenu jest ozon O3. W atmosferze ozon powstaje w wyniku reakcji fotochemicznej O2 + O →hν → O3, a atomowy aktywny tlen powstaje również w wyniku reakcji NO + O2 → NO2 + O. Dobroczynne działanie ozonu w atmosferze polega na tym, że ozon nie tylko pochłania biologicznie aktywną, a tym samym niebezpieczną część promieniowania ultrafioletowego Słońca, ale także bierze udział w kształtowaniu reżimu termicznego powierzchni naszej planety. Zatrzymuje ciepło opuszczające Ziemię w tych przedziałach widmowych („okna przezroczystości”), w których CO2 i H2O słabo absorbują to ciepło. Ozon jest silnie toksyczny dla człowieka. Jego maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC) w powietrzu wynosi 0,5 mg/m3. Ozon zmienia strukturę płuc, tłumiąc ich funkcje, zmniejszając w ten sposób odporność na choroby układu oddechowego. Będąc najsilniejszym utleniaczem (na drugim miejscu po fluorze), ozon intensywnie utlenia aminokwasy i enzymy zawierające siarkę
(cysteina HSCH2 CH(NH2 )COOH, metionina CH3 SCH2 CH2 CH(NH2 )COOH, a także tryptofan C8 H6 NCH2 CH(NH2 )COOH, histydyna C3 H3 N2 CH(NH2 )COOH, tyrozyna HOC6 H4 CH2 CH( NH2)COOH.
Zatem tlen cząsteczkowy O2 nie jest toksyczny dla organizmów żywych, w przeciwieństwie do innych form: ozonu O3, wzbudzonej cząsteczki O2, rodnika OH, atomowego O, rodnika HO2, COP O2 -.
4.2. Węgiel
Węgiel pod względem zawartości w organizmie (21%) i jego znaczenia dla organizmów żywych jest jednym z najważniejszych organogenów. Ponieważ niniejszy podręcznik jest poświęcony w szczególności chemii bionieorganicznej, nie będziemy dotykać związków organicznych żywej natury, które są przedmiotem badań chemii bioorganicznej. Najprostsze związki węgla, na przykład wolny węgiel w postaci sadzy i jego tlenku CO, są toksyczne dla człowieka. Długotrwały kontakt z sadzą lub pyłem węglowym powoduje raka skóry („choroba kominiarska”, jak ją wcześniej nazywano). Najdrobniejszy pył węglowy powoduje zmiany w budowie płuc, co oznacza, że zaburza ich funkcję. Tlenek CO jest niezwykle toksyczny, a jego toksyczne działanie spowodowane jest faktem, że CO wiąże się z hemoglobiną we krwi ~10 3 razy łatwiej niż tlen, w związku z czym powoduje uduszenie.
Dwutlenek węgla CO2 występuje w biosferze jako produkt oddychania i produktów utleniania. Roczna emisja CO i CO2 do atmosfery wynosi 2108 i 9109 ton
odpowiednio (dla porównania emisja węglowodorów wynosi 8107 ton rocznie). CO2 jest słabo rozpuszczalny w wodzie, dlatego jego obecność w płynach biologicznych jest nieznaczna. Jednak w żołądku zachodzi ważna reakcja enzymatyczna CO2 + Cl- + H2 O → HCO3 - + H+ + Cl-, w wyniku której białka rozkładają się w kwaśnym środowisku. Należy pamiętać, że bez enzymów reakcja ta przebiega w przeciwnym kierunku.
4.3. Wodór
Wodór występuje w przyrodzie w postaci wody i licznych związków organicznych (tab. 1). Woda jest głównym środowiskiem życia organizmu. Rozpuszcza się w nim większość substancji biorących udział w procesach metabolicznych. Zawartość wody w narządach i tkankach organizmu jest dość wysoka:
Tabela 3
Tkanka, narząd, bio- |
||
płyn |
||
Mózg |
||
Rdzeń kręgowy |
||
Sok żołądkowy |
||
Osocze krwi |
||
Płyn łzowy |
Środowiskiem fizjologicznym człowieka jest 0,9% roztwór NaCl. Woda ma duże ciepło właściwe i dzięki powolnej wymianie ciepła z otoczeniem zapewnia utrzymanie stałej temperatury ciała. Po przegrzaniu woda odparowuje z powierzchni ciała. Ze względu na wysokie ciepło parowania wody procesowi temu towarzyszy zużycie energii, a temperatura ciała spada. W środowisku wodnym równowaga kwasowo-zasadowa organizmu utrzymywana jest poprzez układy buforowe (węglany, fosforany i hemoglobina).
Jak wynika z tabeli 3, średnia wartość pH organizmu odpowiada pH roztworu fizjologicznego i waha się od 6,8 do 7,4. Jednak poszczególne narządy i tkanki mogą mieć wartości pH znacznie różniące się od fizjologicznych. Zatem kwasowość w żołądku jest wysoka, a pH wynosi 0,9 - 1,1. Jest to konieczne, aby pod działaniem enzymu pepsyny, który jest aktywny w środowisku kwaśnym, peptydy białkowego składnika żywności uległy rozkładowi. Żółć ma odczyn lekko zasadowy (pH 7,5 - 8,5), który jest niezbędny do zasadowej hydrolizy tłuszczów.
4.4. Azot
Azot występuje w organizmach żywych w postaci różnych związków organicznych: aminokwasów, peptydów, zasad purynowych itp., a także w postaci wolnego N2 dostarczanego z wdychanym powietrzem. Cykl azotu w przyrodzie jest ściśle powiązany
nazywa geosferą i biosferą, potwierdzając ich jedność. Istnieje wiele bakterii, które z łatwością potrafią przekształcić jeden związek azotu w inny, zmieniając stopień utlenienia azotu. I tak np. jeśli w technologii synteza amoniaku prowadzona jest w trudnych warunkach, to w biosferze wiązanie atmosferycznego N2 i jego konwersja do NH3 następuje w łatwiejszy sposób enzymatyczny z udziałem azotazy:
N2 + 16ATP + 8e + 8H+ 2NH3 +16ADP +16[P w nieorganicznych fosforanach] +H2, gdzie ATP i ADP oznaczają odpowiednio adenozynotrifosforan i adenozynodifosforan i uważa się, że pierwotny ATP występuje w postaci kompleksu z Mg. Mikroorganizmy biorące udział w tej reakcji występują także w brodawkach korzeniowych niektórych roślin
V niebieskozielone algi. Enzym azotaza, który zawiera białka oraz Mo i Fe, jest aktywny tylko w warunkach beztlenowych. Badania wykazały, że podczas przywracania
Redukcja N2 do NH3 nie tworzy NH=NH i NH2-NH2. Sugeruje to, że enzym prawdopodobnie posiada 2 centra aktywne: w jednym ulega rozszczepieniu cząsteczka azotu, a w drugim koordynowany jest atom H. W przyrodzie zachodzą także inne wzajemne przemiany
związki azotu: nitryfikacja lub utlenianie NH3 do NO2, a także redukcja jonów azotanowych z nawozów pod wpływem enzymów roślinnych lub bakterii beztlenowych
ry do NO2 lub nawet do NH3. Nieorganiczne związki azotu są zwykle toksyczne
występują, z wyjątkiem prostej substancji N2 i w małych ilościach N2 O. Co roku do atmosfery emitowanych jest ~5,107 ton różnych tlenków azotu NOx i ~107 ton innych związków azotu. Cząsteczka NO, według współczesnych koncepcji, pomimo wyglądu
Ciągła trudność w jego powstaniu z prostych substancji występuje w atmosferze w ogromnych ilościach. Uważa się, że do 7107 ton atmosferycznego N2 rocznie reaguje z O2 w wyniku procesów wysokotemperaturowych, takich jak spalanie przemysłowe i transport. Wykazano, że tlenki azotu, podobnie jak ozon, mogą oddziaływać z produktami niecałkowitego spalania paliwa, tworząc wysokoprądowe
sic nadazotan RCOONO2. Pod wpływem promieniowania słonecznego w górnych warstwach atmosfery zachodzą reakcje fotochemiczne z udziałem NOx, które są katalizowane przez zawarte tam stałe cząstki pyłu. W organizmie człowieka NIE
powstaje w ilości ~100 mg dziennie z argininy zgodnie z reakcją: NH=C(NH2 ) - NH(CH2 )3 CH(NH2 )COOH + 3/2O2 →NO syntetaza enzym → H2 NCONH(CH2 )3 CH(NH2 ) COOH + 2NO + H2 O. Wiadomo, że cząsteczki NO są w stanie przenikać do komórek ścian naczyń krwionośnych i regulować przepływ krwi; ponadto NO kontroluje wydzielanie insuliny, filtrację nerkową i procesy naprawcze
V tkanki itp. Zatem NO jest cząsteczką o dwóch twarzach, która wykazuje zarówno toksyczne, jak i niewątpliwie korzystne działanie. Na przykład, gdy zażywa się tak powszechny lek nasercowy jak nitrogliceryna, ulega on hydrolizie jon azotanowy, który jest redukowany przez żelazo hemoglobinowe do NO, a następnie to NO powoduje rozluźnienie mięśni gładkich naczyń. Inne tlenki azotu
NO2, N2 O3 są wysoce toksyczne i mogą powodować uduszenie i obrzęk płuc. Jon azotynowy NO2 - jest szczególnie toksyczny, ponieważ utlenia methemoglobinę i zaburza proces przenoszenia O2 w organizmie. Ponadto jon azotynowy tworzy w żołądku rakotwórczą nitrozoaminę. Jednakże NaNO2 był wcześniej stosowany jako środek rozszerzający naczynia w leczeniu dusznicy bolesnej i skurczów naczyń mózgowych. Ostatnio odrzucono NaNO2 ze względu na jego niewątpliwą toksyczność, zastępując go nitrogliceryną lub kwasem nitrosorbinowym.
tomy, które nie mają takich skutków ubocznych. Wdychanie oparów amoniaku NH3 w dużych ilościach jest szkodliwe, ponieważ amoniak tworzy na powierzchni błon śluzowych krtani i płuc środowisko silnie zasadowe, co powoduje podrażnienie i obrzęk.
Ponadto małe cząsteczki NH3 z łatwością przenikają przez błony komórkowe i konkurują z wieloma ligandami w koordynacji z jonami metali.
