Składniki bionieorganiczne

Składniki bionieorganiczne

organizmu

organizmu

Zakład Analizy Leków

Zakład Analizy Leków

2

Makropierwiastki



stanowią ok. 99,4% masy ciała



należą do nich tlen, węgiel, wodór, azot, wapń, sód, potas,

chlor, siarka i magnez



tlen, węgiel i wodór – dostarczane są w diecie, związane w

białkach, tłuszczach i węglowodanach



zapotrzebowanie na pozostałe makropierwiastki wynosi więcej

niż 100 mg w ciągu doby

Mikropierwiastki



występują w niewielkich stężeniach (

µ

g/g, ng/g tkanki)



zapotrzebowanie na mikropierwiastki wynosi mniej niż 100

mg w ciągu doby

3

Mikropierwiastki

Mikropierwiastki



pierwiastki istotne (niezbędne):

żelazo, cynk,

miedź, jod, mangan, molibden, kobalt, selen,

chrom, fluor



przypuszczalnie istotne

: nikiel, cyna, wanad, krzem



nieistotne

: glin, bor, german, kadm, aresen,

antymon, bizmut, ołów, rtęć, rubid, srebro, tytan

Pierwiastki śladowe

– niezbędne dla organizmu,

niedobór spowodowany niedostatecznym dostarczaniem

z dietą, prowadzi do zaburzeń funkcjonowania organizmu;

podawanie pierwiastków w dawce fizjologicznej

zapobiega im lub je usuwa

4

Mikropierwiastki

Mikropierwiastki

Istotne pierwiastki mogą wchodzić w skład:

Istotne pierwiastki mogą wchodzić w skład:

–

enzymów –

enzymów –



Cu – dysmutaza ponadtlenkowa, oksydazy aminowe

Cu – dysmutaza ponadtlenkowa, oksydazy aminowe



Zn – anhydraza węglanowa

Zn – anhydraza węglanowa



Mn – arginaza, glikozylotransferaza

Mn – arginaza, glikozylotransferaza



Se – peroksydaza glutationowa

Se – peroksydaza glutationowa

–

hormonów

hormonów

- I - trijodotyronina

- I - trijodotyronina

–

witaminy B12

witaminy B12

- kobalt

- kobalt

–

metaloprotein

metaloprotein



Fe w hemoglobinie i mioglobinie

Fe w hemoglobinie i mioglobinie



Cu w ceruloplazminie

Cu w ceruloplazminie

5

Specyficzność działania

Specyficzność działania

pierwiastków śladowych

pierwiastków śladowych

Działanie pierwiastków śladowych

Działanie pierwiastków śladowych

in vivo

in vivo

jest całkowicie specyficzne.

jest całkowicie specyficzne.

Niedobór pierwiastka może być usunięty tylko przez ten sam

Niedobór pierwiastka może być usunięty tylko przez ten sam

pierwiastek.

pierwiastek.

Specyficzność wynika z właściwości:

Specyficzność wynika z właściwości:

wartościowość,

wartościowość,

potencjał redox,

potencjał redox,

promień jonowy,

promień jonowy,

liczba koordynacyjna,

liczba koordynacyjna,

geometria koordynacji

geometria koordynacji

powinowactwo do ligandu

powinowactwo do ligandu

W warunkach

W warunkach

in vitro

in vitro

specyficzność ta jest zdecydowanie mniejsza.

specyficzność ta jest zdecydowanie mniejsza.

6

Wchłanianie i przenoszenie

Wchłanianie i przenoszenie

pierwiastków śladowych w ustroju

pierwiastków śladowych w ustroju

Wchłanianie pierwiastków odbywa się z udziałem specyficznych

Wchłanianie pierwiastków odbywa się z udziałem specyficznych

białek transportowych

białek transportowych



albuminy

albuminy

– Cr, Cu, Mn, Se, Zn

– Cr, Cu, Mn, Se, Zn



globuliny

globuliny

–

transkobalamina – Co

transkobalamina – Co

–

transferyna – Cr, Fe, Mn

transferyna – Cr, Fe, Mn

–

ceruloplazmina – Cu

ceruloplazmina – Cu

− α

− α

2

2

-makroglobulina – Mn, Zn

-makroglobulina – Mn, Zn



aminokwasy

aminokwasy

– Cu, Se

– Cu, Se

7

Wchłanianie i przenoszenie

Wchłanianie i przenoszenie

pierwiastków śladowych w ustroju

pierwiastków śladowych w ustroju

Wchłanianie w przewodzie pokarmowym zależy od:

Wchłanianie w przewodzie pokarmowym zależy od:



związków chelatujących -

fitany, szczawiany



białka



włóknika



tłuszczy

Wydalanie pierwiastków



mocz –

Co (++), Cr (++), Mo (+), Se (+), Zn (+)



żółć –

Cu (++), Mn (++), Mo (+), Se (+), Zn (++)



sok trzustkowy –

Zn (++)



pot

– Zn (+)



martwe komórki śluzowe -

Fe (+)

8

Funkcje jonów metali

Funkcje jonów metali

w organizmach żywych -

w organizmach żywych -

katalityczna

katalityczna

Metaloenzymy

Metaloenzymy

–

–

określona ilość jonów metalu

określona ilość jonów metalu

silnie

silnie

związanych z apoenzymem

związanych z apoenzymem



jon metalu nie zmienia stopnia utlenienia w czasie katalizowanej reakcji

jon metalu nie zmienia stopnia utlenienia w czasie katalizowanej reakcji

Zn

Zn

+2

+2

, Mn

, Mn

+2

+2

, Ni

, Ni

+2

+2

, Mg

, Mg

+2

+2

, Cu

, Cu

+2

+2

- w reakcjach hydrolizy, dekarboksylacji,

- w reakcjach hydrolizy, dekarboksylacji,

transaminacji

transaminacji



jon metalu ulega procesom redox

jon metalu ulega procesom redox

Cu

Cu

+/2+

+/2+

i Fe

i Fe

+2/+3

+2/+3

- w cytochromach

- w cytochromach

Enzymy aktywowane przez jony metali

Enzymy aktywowane przez jony metali

–

–

wiązanie między jonem metalu a apoenzymem jest

wiązanie między jonem metalu a apoenzymem jest

słabe

słabe

9

Funkcje jonów metali

Funkcje jonów metali

w organizmach żywych

w organizmach żywych

Strukturalna –

Strukturalna –

jony wapnia

jony wapnia

hydroksyapatyt:

hydroksyapatyt:

Ca

Ca

10

10

(PO

(PO

4

4

)

)

6

6

(OH)

(OH)

2

2

[ 3 Ca

[ 3 Ca

3

3

(PO

(PO

4

4

)

)

2

2

.

.

Ca(OH)

Ca(OH)

2

2

]

]

Przekazywanie sygnałów

Przekazywanie sygnałów

hormonalnych

hormonalnych

-

jony wapnia

: śródkomórkowy przekaźnik w mechanizmie

działania hormonów, np. wazopresyny

-

jod stanowi

integralną część trijodotyroniny i tyroksyny

(hormonów tarczycy)

10

Funkcje jonów metali

Funkcje jonów metali

w organizmach żywych

w organizmach żywych

Udział w obronie antyoksydacyjnej

Udział w obronie antyoksydacyjnej



dysmutaza ponadtlenkowa

dysmutaza ponadtlenkowa



katalaza

katalaza



peroksydaza glutationowa

peroksydaza glutationowa

Udział w strukturze leków

Udział w strukturze leków



cis-platyna



tiojabłczan złota

11

Grupa 1 - litowce

Grupa 1 - litowce

Litowce: lit(Li), sód(Na), potas(K), rubid(Rb), cez(Cs),

Litowce: lit(Li), sód(Na), potas(K), rubid(Rb), cez(Cs),

frans(Fr)

frans(Fr)

Mają jeden elektron walencyjny zajmujący w stanie podstawowym

Mają jeden elektron walencyjny zajmujący w stanie podstawowym

orbital ns

orbital ns

1

1

(dla litu n=2, dla sodu n=3, itd.), który jest łatwo oddawany

(dla litu n=2, dla sodu n=3, itd.), który jest łatwo oddawany

przez pierwiastki a atomy przechodzą w jony jednododatnie. Wszystkie

przez pierwiastki a atomy przechodzą w jony jednododatnie. Wszystkie

litowce są metalami. Niskie potencjały jonizacyjne litowców powodują

litowce są metalami. Niskie potencjały jonizacyjne litowców powodują

iż metale te są silnymi reduktorami.

iż metale te są silnymi reduktorami.

Występowanie

Występowanie

:

:

Sód i potas są dość powszechnymi składnikami litosfery

Sód i potas są dość powszechnymi składnikami litosfery

(po ok. 2,5%); występują w postaci związków najczęściej jako chlorki,

(po ok. 2,5%); występują w postaci związków najczęściej jako chlorki,

siarczany, węglany, itd.

siarczany, węglany, itd.

Właściwości chemiczne

Właściwości chemiczne

:

:

Litowce, jak również ich tlenki, łatwo reagują z wodą tworząc mocne

Litowce, jak również ich tlenki, łatwo reagują z wodą tworząc mocne

zasady (NaOH i KOH).

zasady (NaOH i KOH).

Podczas spalania litowców w powietrzu lub tlenie tworzą tlenki, a także

Podczas spalania litowców w powietrzu lub tlenie tworzą tlenki, a także

nadtlenki i ponadtlenki.

nadtlenki i ponadtlenki.

Litowce reagują bezpośrednio z fosforem, arsenem i antymonem,

Litowce reagują bezpośrednio z fosforem, arsenem i antymonem,

tworząc związki typu Me

tworząc związki typu Me

3

3

X.

X.

Rola:

Rola:

NaOH i KOH (chemia), NaCl i NaHCO

NaOH i KOH (chemia), NaCl i NaHCO

3

3

(przemysł spożywczy i farmacja),

(przemysł spożywczy i farmacja),

NaNO

NaNO

3

3

i KNO

i KNO

3

3

(do prod. nawozów).

(do prod. nawozów).

12

Lit (Li)

Lit występuje we wszystkich tkankach . Lit podlega koncentracji w emalii zębów i

przypuszczalnie zapobiega próchnicy. Nagromadza się on też w nerkch i trzustce oraz w

innych organach miąższowych, a jego stężenie w surowicy jest wskaźnikiem niedoboru.

Własności

Sole litu są stosowane w leczeniu depresji. W czasie leczenia należy utrzymać stężenie

litu we krwi w terapeutycznych granicach 0,6 -1,5 mmol/l. Stężenie toksyczne wynosi

ponad 2 mmol/l.

Działanie toksyczne

Objawy toksyczne mogą dotyczyć wielu narządów: układu nerwowego - drżenie

mięśni, zmiany w EEG, nerwu wzrokowego, niezborność, zawroty głowy, układu

pokarmowego - nudności, wymioty, biegunka, obrzęk ślinianek, bóle brzucha, śliniotok,

wzdęcia brzucha) układu moczowego - cukromocz, białkomocz, skóry - trądzik,

suchość, wypadanie włosów, owrzodzenia, obrzęki), układu endokrynnego -

nadczynność gruczołów przytarczycznych, impotencja), układu krwiotwórczego -

zwiększona leukocytoza.

13

Brak

Zmniejszenie stężenia litu powodują ; mocznik,
pochodne ksantyny, środki alkalizujące. Brak litu w
organizmach ssaków zakłóca metabolizm białek i
osłabia reprodukcję.

Nadmiar

Podwyższenie zawartość litu w wodzie pitnej (twardej)
może wpływać korzystnie na układ krążenia, a
zwłaszcza przeciwdziałać chorobie wieńcowej.

Dawka

W organizmie człowieka jest obecna zaledwie jedna
tysięczna grama litu, a dzienne zapotrzebowanie na ten
pierwiastek nie przekracza jednej dziesięciotysięcznej
grama. Twarda woda zawiera zawsze dużo litu
Preparaty litu stosowane są w chorobach psychicznych i
układu krążenia.

14

Potas

Potas



Główny kation płynu śródkomórkowego

Główny kation płynu śródkomórkowego



Udział w czynności nerwów, mięśni i ATP-azy

Udział w czynności nerwów, mięśni i ATP-azy



Metabolizm – regulowany przez aldosteron

Metabolizm – regulowany przez aldosteron



Wchłanianie wymaga białek transportowych

Wchłanianie wymaga białek transportowych



Transport i magazynowanie składników mineralnych

Transport i magazynowanie składników mineralnych

wymaga swoistych białek.

wymaga swoistych białek.



Wydalany jest z kałem (nie wchłonięte składniki

Wydalany jest z kałem (nie wchłonięte składniki

pokarmowe), moczem, potem lub żółcią.

pokarmowe), moczem, potem lub żółcią.

15

Potas (K)

Sód i potas sterują całą gospodarką elektrolitów i mają wpływ na

równowagę kwasowo-zasadową organizmu, odgrywają główną rolę przy

przewodzeniu bodźców we wszystkich komórkach nerwowych. Potas

bierze udział w regulacji czynności serca i funkcji nerek.

Własności

Potas jest jonem wewnątrzkomórkowym, wpływającym na prawidłowe

utrzymanie gospodarki wodno-elektrolitowej organizmu. Jest niezbędny

do syntezy białek, bierze także udział w metabolizmie węglowodanów.

Wpływa na prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego i

mięśniowego. Ogrywa zasadniczą rolę przy aktywności mięśnia

sercowego. Wewnątrzkomórkowe stężenie potasu spełnia wiele

metabolicznie ważnych funkcji, łącznie z biosyntezą białek. Potas i sód

odgrywają główna rolę przy przewodzeniu bodźców we wszystkich

komórkach nerwowych. Od potasu zależy: dotlenienie mózgu, działanie

mięśni, funkcjonowanie i zaopatrzenie komórek, funkcjonowanie nerek,

gospodarka wodna organizmu, prawidłowa czynność serca, przemiana

węglowodanowa. Potas jest wyjątkowo ważny przy skurczach włókien

mięśniowych, syntezie białek, glikogenu oraz przemianach glukozy.

16

Grupa 2 - berylowce

Grupa 2 - berylowce

Berylowce: beryl (Be), magnez (Mg), wapń (Ca), stront (Sr), bar

Berylowce: beryl (Be), magnez (Mg), wapń (Ca), stront (Sr), bar

(Ba), rad (Ra)

(Ba), rad (Ra)

.

.

W stanie podstawowym wykazują konfigurację elektronów walencyjnych

W stanie podstawowym wykazują konfigurację elektronów walencyjnych

ns

ns

2

2

. Z powodu mniejszych promieni od litowców, berylowce posiadają

. Z powodu mniejszych promieni od litowców, berylowce posiadają

nieco większą gęstość, twardość, mniejszą lotność i wyższe potencjały

nieco większą gęstość, twardość, mniejszą lotność i wyższe potencjały

jonizacyjne

jonizacyjne

Występowanie:

Występowanie:

Metale 2 grupy spotykane są w przyrodzie praktycznie wyłącznie w

Metale 2 grupy spotykane są w przyrodzie praktycznie wyłącznie w

związkach na drugim stopniu utlenienia, głównie jako dwudodatnie jony.

związkach na drugim stopniu utlenienia, głównie jako dwudodatnie jony.

Właściwości chemiczne:

Właściwości chemiczne:

Spalone w powietrzu lub w tlenie tworzą odpowiednie tlenki. Wapń,

Spalone w powietrzu lub w tlenie tworzą odpowiednie tlenki. Wapń,

stront i bar reagują już z zimną wodą, wydzielając z niej wodór.

stront i bar reagują już z zimną wodą, wydzielając z niej wodór.

Berylowce z wyjątkiem berylu, ogrzewane z węglem tworzą węgliki MeC

Berylowce z wyjątkiem berylu, ogrzewane z węglem tworzą węgliki MeC

2

2

.

.

Najbardziej znanym jest CaC

Najbardziej znanym jest CaC

2

2

(karbid), z którego otrzymuje się acetylen.

(karbid), z którego otrzymuje się acetylen.

Rola:

Rola:

Ca – w budownictwie,

Ca – w budownictwie,

Be, Mg – do produkcji stopów,

Be, Mg – do produkcji stopów,

Mg jest składnikiem chlorofilu.

Mg jest składnikiem chlorofilu.

17

Występowanie

Magnez jest jednym z najpospolitszych pierwiastków, występuje w skorupie ziemskiej w ilości
2,74% pod postacią minerałów: dolomitu,

magnezytu

,

kizerytu

, biszofitu,

karnalitu

, kainitu i szenitu

. W wodzie morskiej występuje w ilości około 1200 ppm, w postaci roztworu soli Mg2+.
Produkty spożywcze, będące najlepszymi źródłami magnezu (w 100g produktu):
pestki dyni - 520 mg

kakao

gorzkie - 420 mg

koper

- 377 mg

natka pietruszki - 291 mg

migdały

- 257 mg

soja

- 250 mg

kasza gryczana

- 218 mg

orzechy - 130-190 mg

fasola

biała - 169 mg

jabłka

ze skórką - 104 mg

czekolada

18

Magnez (Mg)

Magnez (Mg)

Potrzebny do syntezy białek, odgrywa bardzo ważną rolę przy skurczach mięśni, chroni

Potrzebny do syntezy białek, odgrywa bardzo ważną rolę przy skurczach mięśni, chroni

naczynia włosowate mięśni przed zniszczeniem, bierze udział w syntezie znacznej ilości

naczynia włosowate mięśni przed zniszczeniem, bierze udział w syntezie znacznej ilości

enzymów, odgrywa kluczową rolę w biochemicznych przemianach energetycznych

enzymów, odgrywa kluczową rolę w biochemicznych przemianach energetycznych

cukru we krwi.

cukru we krwi.

Własności

Własności

Magnez bierze udział w różnych procesach metabolicznych. Odgrywa ważną rolę w

Magnez bierze udział w różnych procesach metabolicznych. Odgrywa ważną rolę w

procesie skurczu mięśni (w tym mięśnia sercowego), - utrzymuje normalny rytm serca.

procesie skurczu mięśni (w tym mięśnia sercowego), - utrzymuje normalny rytm serca.

wpływa na pobudliwość nerwowo-mięśniową (antagonista wapnia). Wpływa także

wpływa na pobudliwość nerwowo-mięśniową (antagonista wapnia). Wpływa także

korzystnie na proces krzepnięcia krwi - jest stabilizatorem płytek krwi i fibrynogenu.

korzystnie na proces krzepnięcia krwi - jest stabilizatorem płytek krwi i fibrynogenu.

Stymuluje mechanizmy obronne organizmu, wpływa na prawidłowy rozwój układu

Stymuluje mechanizmy obronne organizmu, wpływa na prawidłowy rozwój układu

kostnego, a także wywiera działanie uspokajające. Magnez jest makroelementem

kostnego, a także wywiera działanie uspokajające. Magnez jest makroelementem

niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania komórek; Witamina B6 (pirydoksyna)

niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania komórek; Witamina B6 (pirydoksyna)

zwiększa syntezę GABA, który pełni funkcję neuroprzekaźnika w organizmie, ale

zwiększa syntezę GABA, który pełni funkcję neuroprzekaźnika w organizmie, ale

ułatwia wchłanianie magnezu z przewodu pokarmowego. Dzięki synergicznemu

ułatwia wchłanianie magnezu z przewodu pokarmowego. Dzięki synergicznemu

działaniu obu składników preparat usuwa stany niepokoju o podłożu psychicznym lub

działaniu obu składników preparat usuwa stany niepokoju o podłożu psychicznym lub

somatycznym, nie upośledzając zdolności uczenia się i koncentracji. Zapobiega także

somatycznym, nie upośledzając zdolności uczenia się i koncentracji. Zapobiega także

stresom, bólom i zawrotom głowy. Magnez jest konieczny dla właściwego metabolizmu

stresom, bólom i zawrotom głowy. Magnez jest konieczny dla właściwego metabolizmu

wapnia i witaminy C Magnez wywiera wpływ na metabolizm sodu, potasu, i wapnia.

wapnia i witaminy C Magnez wywiera wpływ na metabolizm sodu, potasu, i wapnia.

Magnez potrzebny jest do syntezy białek, chroni naczynia włosowate mięśni przed

Magnez potrzebny jest do syntezy białek, chroni naczynia włosowate mięśni przed

uszkodzeniem, bierze udział w syntezie znacznej ilości enzymów, odgrywa kluczową

uszkodzeniem, bierze udział w syntezie znacznej ilości enzymów, odgrywa kluczową

rolę w biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi. Wymienione

rolę w biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi. Wymienione

procesy podlegają zaburzeniom przy niedoborze magnezu, który jest przyczyna także

procesy podlegają zaburzeniom przy niedoborze magnezu, który jest przyczyna także

innych dysfunkcji metabolicznych w organizmie, głównie w komórkach mięśni gładkich

innych dysfunkcji metabolicznych w organizmie, głównie w komórkach mięśni gładkich

i mięśnia sercowego. Magnez spełnia rolę w profilaktyce i terapii różnych chorób oraz

i mięśnia sercowego. Magnez spełnia rolę w profilaktyce i terapii różnych chorób oraz

zapobiega nadpobudliwości nerwowej, depresji i wegetatywnej dystonii.

zapobiega nadpobudliwości nerwowej, depresji i wegetatywnej dystonii.

19

Brak

Brak

Niedobór magnezu objawia się wzmożonym napięciem mięśniowym,

Niedobór magnezu objawia się wzmożonym napięciem mięśniowym,

drżeniem mięśniowym, skurczami mięśni, w skrajnych przypadkach

drżeniem mięśniowym, skurczami mięśni, w skrajnych przypadkach

osłabieniem, nudnościami i wymiotami, napadami tężyczki, zaburzeniami

osłabieniem, nudnościami i wymiotami, napadami tężyczki, zaburzeniami

rytmu serca, zmianami psychicznymi - objawami depresyjnymi,

rytmu serca, zmianami psychicznymi - objawami depresyjnymi,

drażliwością, stanami lękowymi, omamami, zaburzeniami

drażliwością, stanami lękowymi, omamami, zaburzeniami

snu.Zapotrzebowanie dobowe na magnez wynosi około 300 mg i wzrasta

snu.Zapotrzebowanie dobowe na magnez wynosi około 300 mg i wzrasta

przy przyspieszonym pasażu przez przewód pokarmowy, nadmiernym

przy przyspieszonym pasażu przez przewód pokarmowy, nadmiernym

spożyciu alkoholu, sytuacjach stresowych, nadmiernym wysiłku. Przy

spożyciu alkoholu, sytuacjach stresowych, nadmiernym wysiłku. Przy

deficycie występują biegunka, dolegliwości kostne, mdłości, nerwowość,

deficycie występują biegunka, dolegliwości kostne, mdłości, nerwowość,

niepokój, stan zgubienia, osłabienie mięśni, stany depresyjne, ubytki w

niepokój, stan zgubienia, osłabienie mięśni, stany depresyjne, ubytki w

zębach, uczucie mrowienia w rękach i nogach, zakłócenia w prawidłowej

zębach, uczucie mrowienia w rękach i nogach, zakłócenia w prawidłowej

czynności serca. Do zapewnienia prawidłowej pracy serca niezbędny jest

czynności serca. Do zapewnienia prawidłowej pracy serca niezbędny jest

magnez. Objawami niedoboru są również: zaburzenia wzrostu i rozwoju

magnez. Objawami niedoboru są również: zaburzenia wzrostu i rozwoju

psychicznego, osłabienie, skurcze mięśni, depresja, zaburzenia w pracy

psychicznego, osłabienie, skurcze mięśni, depresja, zaburzenia w pracy

serca, nerwowość.

serca, nerwowość.

Dawka

Dawka

Dawkowanie: Mężczyźni: 370mg Kobiety: 300mg. Dzienne

Dawkowanie: Mężczyźni: 370mg Kobiety: 300mg. Dzienne

zapotrzebowanie magnezu przez człowieka wynosi 300-400 mg/dobę.

zapotrzebowanie magnezu przez człowieka wynosi 300-400 mg/dobę.

Przyswajalność magnezu dla organizmu jest zróżnicowana i kształtuje

Przyswajalność magnezu dla organizmu jest zróżnicowana i kształtuje

się na poziomie 40% dawki w pożywieniu. Stopień przyswajalności

się na poziomie 40% dawki w pożywieniu. Stopień przyswajalności

zależy od właściwości organizmu oraz od antagonistycznego wpływu

zależy od właściwości organizmu oraz od antagonistycznego wpływu

innych pierwiastków.

innych pierwiastków.

20

Znaczenie biologiczne

Magnez wchodzi w skład

chlorofilu

, jony magnezu odgrywają też dużą rolę w

utrzymywaniu ciśnienia osmotycznego krwi i innych tkanek, oraz uczestniczą w

przekazywaniu sygnałów w układzie nerwowym.

Zapotrzebowanie na magnez u osób dorosłych wynosi 300-400 mg na dobę i

chociaż w naturalnym środowisku bogato występuje w spożywanych przez

człowieka pokarmach, jest go coraz mniej w wyniku nawożenia chemicznego

gleby związkami zawierającymi potas oraz stosowania nadmiernej ilości

konserwantów żywności. Inne przyczyny niedoboru magnezu to: nadużywanie

alkoholu, picie kawy, stosowanie hormonalnych środków antykoncepcyjnych,

stres, spożywanie nadmiernych ilości tłuszczów, niewydolność nerek.

Objawami niedoboru magnezu mogą być: nagłe zawroty głowy, bolesne

skurcze łydek, uczucie odrętwienia i mrowienia w kończynach, wzmożone

wypadanie włosów, łamanie się paznokci, próchnica zębów, rozdrażnienie, lęki,

trudności w koncentracji, zaburzenia snu, nocne poty, kołatanie serca,

arytmia

,

bóle głowy, mdłości, biegunki, drganie jednej z powiek.

21

Magnez.

Magnez.



stanowi do 0,5% masy ciała

stanowi do 0,5% masy ciała



ok. 60% magnezu przypada na kości

ok. 60% magnezu przypada na kości



jest on aktywatorem wielu enzymów

jest on aktywatorem wielu enzymów



wraz z jonami sodu i potasu, stabilizuje zwartą strukturę

wraz z jonami sodu i potasu, stabilizuje zwartą strukturę

polianionowych makrocząsteczek

polianionowych makrocząsteczek



tworzą one kompleksy z kwasami nukleinowymi zobojętniając

tworzą one kompleksy z kwasami nukleinowymi zobojętniając

ich ujemnie naładowane grupy fosforanowe.

ich ujemnie naładowane grupy fosforanowe.



stabilizuje strukturę rybosomów

stabilizuje strukturę rybosomów

22

Magnez

Magnez

Jony magnezowe

Jony magnezowe



regulują procesy oksydoredukcji,

regulują procesy oksydoredukcji,



mają wpływ na gospodarkę lipidową oraz

mają wpływ na gospodarkę lipidową oraz



poziom katecholamin i przepuszczalność błon komórkowych.

poziom katecholamin i przepuszczalność błon komórkowych.

Niedobór magnezu zaburza procesy prowadząc do dysfunkcji

metabolicznej, głównie komórek mięśni gładkich i mięśnia sercowego.

Magnez spełnia istotną rolę w profilaktyce i terapii

różnych chorób, w tym zapobiega nadpobudliwości

nerwowej i depresji.

23



Wapń

Wapń

(

(

Ca

Ca

,

,

łac.

łac.

calcium

calcium

) -

) -

pierwiastek chemiczny

pierwiastek chemiczny

z grupy

z grupy

metali ziem alkalicznych

metali ziem alkalicznych

w

w

układzie okresowym

układzie okresowym

.

.



Izotopy stabilne wapnia to 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca.

Izotopy stabilne wapnia to 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca i 48Ca.



Wapń i jego związki znane były od starożytności.

Wapń i jego związki znane były od starożytności.

Humphry

Humphry

Davy

Davy

w

w

1808

1808

r. wyizolował go w stanie czystym i udowodnił analitycznie, że

r. wyizolował go w stanie czystym i udowodnił analitycznie, że

jest pierwiastkiem.

jest pierwiastkiem.



Wapń występuje na górnych warstwach Ziemi w ilości 3,54%. Główne

Wapń występuje na górnych warstwach Ziemi w ilości 3,54%. Główne

minerały to

minerały to

kalcyt

kalcyt

,

,

aragonit

aragonit

,

,

marmury

marmury

,

,

kreda

kreda

,

,

wapienie

wapienie

,

,

gips

gips

,

,

anhydryt

anhydryt

,

,

dolomit

dolomit

,

,

fluoryt

fluoryt

,

,

apatyt

apatyt

oraz wiele

oraz wiele

krzemianów

krzemianów

.

.



Wapń jest dość aktywnym metalem i w odpowiednich warunkach

Wapń jest dość aktywnym metalem i w odpowiednich warunkach

reaguje z

reaguje z

wodą

wodą

, ale nie tak gwałtownie jak

, ale nie tak gwałtownie jak

metale alkaliczne

metale alkaliczne

.

.

Gwałtownie reaguje z większością

Gwałtownie reaguje z większością

kwasów

kwasów

mineralnych i wieloma

mineralnych i wieloma

organicznymi.

organicznymi.



Najważniejsze związki wapnia to

Najważniejsze związki wapnia to

tlenek wapnia

tlenek wapnia

,

,

nadtlenek wapnia

nadtlenek wapnia

,

,

wodorotlenek wapnia

wodorotlenek wapnia

oraz wiele soli jak np:

oraz wiele soli jak np:

węglan wapnia

węglan wapnia

,

,

azotan wapnia

azotan wapnia

czy

czy

węglik wapnia

węglik wapnia

.

.

24

Wapń (Ca)

Wapń (Ca)

Dba o zdrowie, mocne kości i zęby, umożliwia przewodzenie impulsów

Dba o zdrowie, mocne kości i zęby, umożliwia przewodzenie impulsów

nerwowych, jest odpowiedzialny za skurcze włókien mięśniowych, bierze

nerwowych, jest odpowiedzialny za skurcze włókien mięśniowych, bierze

udział w wielu procesach ezymatycznych, odgrywa znaczącą rolę przy

udział w wielu procesach ezymatycznych, odgrywa znaczącą rolę przy

regulacji pracy serca, działa przeciwalergicznie, uszczelnia błony biologicznie.

regulacji pracy serca, działa przeciwalergicznie, uszczelnia błony biologicznie.

Własności

Własności

Wapń jest ważnym składnikiem mineralnym organizmu wpływającym na

Wapń jest ważnym składnikiem mineralnym organizmu wpływającym na

prawidłowe funkcjonowanie wielu mechanizmów regulacyjnych. Jest

prawidłowe funkcjonowanie wielu mechanizmów regulacyjnych. Jest

niezbędny w wielu procesach, m.in. przewodnictwie nerwowo-mięśniowym,

niezbędny w wielu procesach, m.in. przewodnictwie nerwowo-mięśniowym,

czynności mięśni, prawidłowym rozwoju układu kostnego, procesach

czynności mięśni, prawidłowym rozwoju układu kostnego, procesach

krzepnięcia krwi, aktywacji niektórych enzymów, przepuszczalności błon.

krzepnięcia krwi, aktywacji niektórych enzymów, przepuszczalności błon.

Wapń występuje w organizmie w ilościach przekraczających znacznie ilości

Wapń występuje w organizmie w ilościach przekraczających znacznie ilości

jakiegokolwiek innego pierwiastka. Około 99% wapnia występuje w kośćcu.

jakiegokolwiek innego pierwiastka. Około 99% wapnia występuje w kośćcu.

Zjonizowany wapń odgrywa ważną rolę w krzepnięciu krwi, w utrzymaniu

Zjonizowany wapń odgrywa ważną rolę w krzepnięciu krwi, w utrzymaniu

właściwej pobudliwości serca, mięśni i nerwów. Bierze udział w

właściwej pobudliwości serca, mięśni i nerwów. Bierze udział w

przepuszczalności błon komórkowych. Od wapnia zależy działanie wielu

przepuszczalności błon komórkowych. Od wapnia zależy działanie wielu

enzymów, funkcjonowanie mięśni, gojenie się ran, hormonalna transmisja

enzymów, funkcjonowanie mięśni, gojenie się ran, hormonalna transmisja

bodźców, mocne kości, odprężone nerwy, optymizm, entuzjazm, pogodny,

bodźców, mocne kości, odprężone nerwy, optymizm, entuzjazm, pogodny,

wyrównany nastrój, prawidłowa czynność serca, prawidłowa krzepliwość

wyrównany nastrój, prawidłowa czynność serca, prawidłowa krzepliwość

krwi, przyswajanie żelaza w organizmie, zdrowe zęby, zdrowy sen. Wapń

krwi, przyswajanie żelaza w organizmie, zdrowe zęby, zdrowy sen. Wapń

umożliwia przewodzenie impulsów nerwowych, jest odpowiedzialny za

umożliwia przewodzenie impulsów nerwowych, jest odpowiedzialny za

skurcze włókien mięśniowych, bierze udział w wielu procesach

skurcze włókien mięśniowych, bierze udział w wielu procesach

enzymatycznych, odgrywa znaczącą rolę przy regulacji pracy serca, działa

enzymatycznych, odgrywa znaczącą rolę przy regulacji pracy serca, działa

przeciwalergiczne, uszczelnia błony biologiczne..

przeciwalergiczne, uszczelnia błony biologiczne..

25

Brak

Brak

Przy deficycie wapnia mogą wystąpić odznaki jak: skurcze mięśni,

Przy deficycie wapnia mogą wystąpić odznaki jak: skurcze mięśni,

uczucie mrowienia i drętwienia w rękach i nogach, ból w stawach,

uczucie mrowienia i drętwienia w rękach i nogach, ból w stawach,

zwolnienie tętna. Następnymi objawami są: bicie serca, krwotoki,

zwolnienie tętna. Następnymi objawami są: bicie serca, krwotoki,

zaburzenia snu, stany lękowe, zaburzenia chodu, złamania kości,

zaburzenia snu, stany lękowe, zaburzenia chodu, złamania kości,

zaburzenia wzrostu u dzieci. Objawami niedoboru są : krzywica u

zaburzenia wzrostu u dzieci. Objawami niedoboru są : krzywica u

dzieci, osteoporoza u dorosłych.

dzieci, osteoporoza u dorosłych.

Dawka

Dawka

Uwalnianie jonów wapnia wymaga kwaśnego środowiska.

Uwalnianie jonów wapnia wymaga kwaśnego środowiska.

Środowisko takie zapewnia sok żołądkowy. Po czterdziestce

Środowisko takie zapewnia sok żołądkowy. Po czterdziestce

organizm człowieka wytwarza często coraz mniej kwasu

organizm człowieka wytwarza często coraz mniej kwasu

żołądkowego. Zjedzenie kęsa sera nie musi być wcale

żołądkowego. Zjedzenie kęsa sera nie musi być wcale

równoznaczne z dostatecznym wykorzystaniem zawartego w nim

równoznaczne z dostatecznym wykorzystaniem zawartego w nim

wapnia. Sensowniej jest bogate w wapń produkty spożywać razem

wapnia. Sensowniej jest bogate w wapń produkty spożywać razem

z większymi posiłkami. Stosunkowo duża masa głównego posiłku

z większymi posiłkami. Stosunkowo duża masa głównego posiłku

pobudza wytwarzanie kwasu żołądkowego. Nadto żołądek

pobudza wytwarzanie kwasu żołądkowego. Nadto żołądek

opróżnia się w wolniejszym tempie, w związku z czym możliwe jest

opróżnia się w wolniejszym tempie, w związku z czym możliwe jest

pełniejsze wykorzystanie zasobów wapniowych. Na tej samej

pełniejsze wykorzystanie zasobów wapniowych. Na tej samej

zasadzie w wielu przypadkach nie jest zbyt skuteczne łykanie

zasadzie w wielu przypadkach nie jest zbyt skuteczne łykanie

tabletek wapniowych. Minerał choć go dużo, nie zostaje

tabletek wapniowych. Minerał choć go dużo, nie zostaje

uwolniony, przechodzi do jelita i zostaje bezużytecznie wydalony.

uwolniony, przechodzi do jelita i zostaje bezużytecznie wydalony.

Dawkowanie: Dorośli: 900mg/dobę

Dawkowanie: Dorośli: 900mg/dobę

26

Produkt

Produkt

Zawartość Ca

Zawartość Ca

mg/100 g

mg/100 g

Produkt

Produkt

Zawartość Ca

Zawartość Ca

mg/100 g

mg/100 g

Mleko

Mleko

110–120

110–120

Brokuły

Brokuły

48

48

Jogurt

Jogurt

130–170

130–170

Brukselka

Brukselka

57

57

Kefir

Kefir

103

103

Jarmuż

Jarmuż

157

157

Maślanka

Maślanka

110

110

Kapusta

Kapusta

46-77

46-77

Sery

Sery

podpuszczkowe

podpuszczkowe

390-1380

390-1380

Fasola (sucha)

Fasola (sucha)

163

163

Sery twarogowe

Sery twarogowe

55-96

55-96

Fasola szparagowa

Fasola szparagowa

65

65

Sery topione

Sery topione

370

370

Jaja kurze całe

Jaja kurze całe

47

47

Lody

Lody

125-155

125-155

 

 

 

 

Podsumowanie

Prawidłowe zaopatrzenie organizmu w wapń ma istotne znaczenie w prawidłowym
rozwoju oraz w profilaktyce szeregu chorób cywilizacyjnych, takich jak osteoporoza,
otyłość, cukrzyca typu 2, nadciśnienie tętnicze, niektóre nowotwory. Najlepszym
sposobem zapewnienia właściwej podaży tego makroelementu jest odpowiednio wysokie
spożycie mleka i jego przetworów (jogurty, kefir, maślanka, sery twarogowe i
podpuszczokwe). Jak wskazują badania jest to najlepsze i najefektywniejsze źródło
wapnia. Wyrabianie w dzieciach nawyku spożywania mleka oraz produktów mlecznych
jest istotnym i ważnym elementem profilaktyki wymienionych schorzeń. Obserwacje
Sawickiego i wsp. [20] wykazują, że zwyczaj ten zostaje zachowany w póź-niejszych
okresach życia.

27

Stront (Sr,

łac.

strontium) -

pierwiastek chemiczny

z grupy

metali ziem alkalicznych w

układzie okresowym

.

Pierwiastek ten posiada 23 izotopy z przedziału mas 79-98. Trwałe są cztery z
nich - 84, 86, 87 i 88, które też stanowią naturalny skład izotopowy tego
pierwiastka. Promieniotwórczy izotop 90Sr jest jednym z najgroźniejszych
produktów wybuchów jądrowych. Gromadzi się w tkance kostnej, emituje silne

promieniowanie β

, a jego czas połowicznego zaniku wynosi aż 29 lat.

Występuje w skorupie ziemskiej w ilościach 370 ppm, w postaci dwóch
minerałów -

celestyn

(siarczan) i stroncjanit (węglan).

Stront został uznany za pierwiastek w

1790

roku przez

A.

Crawforda,

wyodrębniony przez

H.

Davy'ego w Londynie. Nazwa pochodzi od szkockiej

miejscowości

Strontian

.

Tworzy tlenki, wodorotlenki, fluorki oraz sole kwasów organicznych.

28

Stront (Sr)

Stront (Sr)

Nawet małe dawki tego pierwiastka pokrywają dzienne zapotrzebowanie

Nawet małe dawki tego pierwiastka pokrywają dzienne zapotrzebowanie

organizmu. Istotnym czynnikiem jest stosunek Ca/Sr, przy obniżeniu,

organizmu. Istotnym czynnikiem jest stosunek Ca/Sr, przy obniżeniu,

którego zachodzą deformacje kośća lub inne zespoły chorobowe.

którego zachodzą deformacje kośća lub inne zespoły chorobowe.

Własności

Własności

Rola tego pierwiastka nie jest do końca wyjaśniona.

Rola tego pierwiastka nie jest do końca wyjaśniona.

Prawdopodobnie stront odgrywa rolę w procesach wzrostu kości, ma też

Prawdopodobnie stront odgrywa rolę w procesach wzrostu kości, ma też

zapobiegać próchnicy zębów. Być może ma udział w procesach

zapobiegać próchnicy zębów. Być może ma udział w procesach

energetycznych komórek. We krwi zawartość strontu wynosi

energetycznych komórek. We krwi zawartość strontu wynosi

0,4ą0,1umol/l.

0,4ą0,1umol/l.

Dawka

Dawka

Dawka dzienna dostarczana z pożywieniem wynosi ok. 200 ug i

Dawka dzienna dostarczana z pożywieniem wynosi ok. 200 ug i

różni się w zależności od regionu geograficznego.

różni się w zależności od regionu geograficznego.

Działanie toksyczne

Działanie toksyczne

Toksycznych stężeń strontu w organizmach zwierzęcych

Toksycznych stężeń strontu w organizmach zwierzęcych

nie odnotowano. Nadmiar strontu może wywoływać zaburzenia

nie odnotowano. Nadmiar strontu może wywoływać zaburzenia

metabolizmu wapnia i fosforanu a także miedzi i kobaltu. Ważnym

metabolizmu wapnia i fosforanu a także miedzi i kobaltu. Ważnym

czynnikiem jest stosunek Ca/Sr, przy jego obniżeniu może dojść do

czynnikiem jest stosunek Ca/Sr, przy jego obniżeniu może dojść do

deformacji kośćca i innych zespołów chorobowych. Zatrucie strontem-90

deformacji kośćca i innych zespołów chorobowych. Zatrucie strontem-90

prowadzi do uszkodzeń kości i szpiku kostnego

prowadzi do uszkodzeń kości i szpiku kostnego

29

Znaczenie biologiczne

Znaczenie biologiczne

- żadne. Pierwiastek ten może być tak samo

- żadne. Pierwiastek ten może być tak samo

przyswajany jak

przyswajany jak

wapń

wapń

przez organizm i zastępować go we wszystkich

przez organizm i zastępować go we wszystkich

funkcjach, np. wbudowywując się w

funkcjach, np. wbudowywując się w

tkankę kostną

tkankę kostną

. Gdy wchłaniane

. Gdy wchłaniane

są jego izotopy stabilne, wówczas nie ma to żadnego wpływu na

są jego izotopy stabilne, wówczas nie ma to żadnego wpływu na

fukcjonowanie organizmu. Gdy jednak jest to izotop 90Sr, wówczas

fukcjonowanie organizmu. Gdy jednak jest to izotop 90Sr, wówczas

pozostaje on długo w organizmie i napromieniowuje go od wewnątrz

pozostaje on długo w organizmie i napromieniowuje go od wewnątrz

przez długie lata uniemożliwiając skuteczne przeprowadzenie

przez długie lata uniemożliwiając skuteczne przeprowadzenie

odkażenia organizmu po jego wchłonięciu.

odkażenia organizmu po jego wchłonięciu.

Stront jest srebrzystoszarym, miękkim metalem. Na jego

Stront jest srebrzystoszarym, miękkim metalem. Na jego

powierzchni, tak jak to jest w przypadku

powierzchni, tak jak to jest w przypadku

glinu

glinu

, tworzy się ochronna

, tworzy się ochronna

warstwa tlenków. Oczyszczona powierzchnia jest jednak bardzo

warstwa tlenków. Oczyszczona powierzchnia jest jednak bardzo

reaktywna - czysty stront reaguje wybuchowo z wodą i może zapalić

reaktywna - czysty stront reaguje wybuchowo z wodą i może zapalić

się na powietrzu.

się na powietrzu.

Stront w czystej postaci jest stosowany jako dodatek do niektórych

Stront w czystej postaci jest stosowany jako dodatek do niektórych

gatunków

gatunków

szkła

szkła

- np. stosowanych do produkcji ekranów

- np. stosowanych do produkcji ekranów

telewizyjnych. Ze względu na to, że barwi płomień intensywnym,

telewizyjnych. Ze względu na to, że barwi płomień intensywnym,

karmino-czerwonym kolorem jego sole są dodawane do

karmino-czerwonym kolorem jego sole są dodawane do

ogni sztucznych

ogni sztucznych

i

i

rakiet sygnałowych

rakiet sygnałowych

30

Bar jest metalem, bardziej miękkim niż

Bar jest metalem, bardziej miękkim niż

cynk

cynk

lecz twardszym niż

lecz twardszym niż

ołów

ołów

.

.

Naturalny pierwiastek jest mieszaniną siedmiu

Naturalny pierwiastek jest mieszaniną siedmiu

izotopów

izotopów

trwałych:

trwałych:

130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba i 138Ba. W przyrodzie

130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba, 137Ba i 138Ba. W przyrodzie

występuje przede wszystkim w postaci

występuje przede wszystkim w postaci

minerałów

minerałów

, takich jak

, takich jak

baryt

baryt

(BaSO

(BaSO

4

4

) oraz

) oraz

witeryt

witeryt

(BaCO

(BaCO

3

3

).

).

Wolny bar jest bardzo aktywny chemicznie. Na powietrzu szybko

Wolny bar jest bardzo aktywny chemicznie. Na powietrzu szybko

utlenia

utlenia

się do

się do

tlenku

tlenku

BaO i

BaO i

nadtlenku

nadtlenku

BaO

BaO

2

2

. W związkach występuje

. W związkach występuje

na +II stopniu utlenienia. Rozkłada wodę, tworząc

na +II stopniu utlenienia. Rozkłada wodę, tworząc

wodór

wodór

i

i

wodorotlenek

wodorotlenek

Ba(OH)

Ba(OH)

2

2

, który jest mocną zasadą; nasycony roztwór

, który jest mocną zasadą; nasycony roztwór

tego wodorotlenku zwany jest

tego wodorotlenku zwany jest

wodą barytową

wodą barytową

.

.

Sole baru są bezbarwne, zawierają kation Ba

Sole baru są bezbarwne, zawierają kation Ba

2+

2+

. Rozpuszczalne sole

. Rozpuszczalne sole

baru są silnie trujące.

baru są silnie trujące.

31

Bar (Ba)

Bar (Ba)

Własności

Własności

Zawartość we krwi człowieka wynosi 0,5 -2,4 ug/l. W organizmie

Zawartość we krwi człowieka wynosi 0,5 -2,4 ug/l. W organizmie

człowieka najwięcej baru gromadzi się w kościach (70 ug/g).

człowieka najwięcej baru gromadzi się w kościach (70 ug/g).

Pierwiastek ten może być silnie toksyczny jeśli występuje w łatwo

Pierwiastek ten może być silnie toksyczny jeśli występuje w łatwo

rozpuszczalnych w wodzie związkach: chlorku baru BaCl2, azotanu

rozpuszczalnych w wodzie związkach: chlorku baru BaCl2, azotanu

baru Ba(NO3)2 czy węglanu baru BaCO3. Związki trudno

baru Ba(NO3)2 czy węglanu baru BaCO3. Związki trudno

rozpuszczalne w wodzie jak np. siarczan baru nie są szkodliwe dla

rozpuszczalne w wodzie jak np. siarczan baru nie są szkodliwe dla

organizmu i są wykorzystywane jako tzw. papka barytowa w

organizmu i są wykorzystywane jako tzw. papka barytowa w

rentgenologii do prześwietlenia żołądka czy jelit.

rentgenologii do prześwietlenia żołądka czy jelit.

Toksyczną dawką dla człowieka jest 200 mg baru, a dzienna

Toksyczną dawką dla człowieka jest 200 mg baru, a dzienna

pobierana w pożywieniu ocenia się na 600-750 ug. Wysokie stężenie

pobierana w pożywieniu ocenia się na 600-750 ug. Wysokie stężenie

baru w wodzie można łączyć z wystąpieniem wysokiego ciśnienia

baru w wodzie można łączyć z wystąpieniem wysokiego ciśnienia

krwi i chorobami serca. Zatrucie barem w początkowym stadium

krwi i chorobami serca. Zatrucie barem w początkowym stadium

objawia się zaburzeniami żołądkowo-jelitowymi, następnie

objawia się zaburzeniami żołądkowo-jelitowymi, następnie

niedowładem mięśni, zwłaszcza kończyn górnych i szyi, ponadto

niedowładem mięśni, zwłaszcza kończyn górnych i szyi, ponadto

trudnościami w oddychaniu.

trudnościami w oddychaniu.

Bar działa także hamująco na proces mineralizacji kości, w których

Bar działa także hamująco na proces mineralizacji kości, w których

jest łatwo odkładany. Mechanizm toksycznego działania tego

jest łatwo odkładany. Mechanizm toksycznego działania tego

pierwiastka polega na wypieraniu potasu i wiązaniu anionów

pierwiastka polega na wypieraniu potasu i wiązaniu anionów

siarczanowych.

siarczanowych.

32

Grupa 13 - glinowce

Grupa 13 - glinowce

Glinowce: bor(B) – półmetal, glin (Al), gal(Ga), ind(In), tal(Tl).

Glinowce: bor(B) – półmetal, glin (Al), gal(Ga), ind(In), tal(Tl).

Pierwiastki 13 grupy mają trzy elektrony wartościowości, dwa sparowane

Pierwiastki 13 grupy mają trzy elektrony wartościowości, dwa sparowane

w orbitalu s i jeden niesparowany w orbitalu p - (s

w orbitalu s i jeden niesparowany w orbitalu p - (s

2

2

p).

p).

Występowanie:

Występowanie:

Al jest bardzo rozpowszechniony w przyrodzie, stanowi on 7,5% ogólnej

Al jest bardzo rozpowszechniony w przyrodzie, stanowi on 7,5% ogólnej

masy pierwiastków wchodzących w skład skorupy ziemskiej. Występuje

masy pierwiastków wchodzących w skład skorupy ziemskiej. Występuje

w przyrodzie jedynie w postaci różnych połączeń z innymi pierwiastkami,

w przyrodzie jedynie w postaci różnych połączeń z innymi pierwiastkami,

głównie jako składnik glinokrzemianów i tlenku glinowego.

głównie jako składnik glinokrzemianów i tlenku glinowego.

Właściwości chemiczne:

Właściwości chemiczne:

Czysty glin jest bardzo reaktywny (pokrywa się Al

Czysty glin jest bardzo reaktywny (pokrywa się Al

2

2

O

O

3

3

)

)

Tworzy związki na +III stopniu utlenienia, tlenek i wodorotlenek mają

Tworzy związki na +III stopniu utlenienia, tlenek i wodorotlenek mają

charakter amfoteryczny

charakter amfoteryczny

Rola:

Rola:

Al – w przemyśle chemicznym, elektrycznym,

Al – w przemyśle chemicznym, elektrycznym,

pozostałe – dodatki do stopów.

pozostałe – dodatki do stopów.

33

Zawartość w górnych warstwach

Zawartość w górnych warstwach

Ziemi

Ziemi

wynosi 0,0009%. Ważniejsze

wynosi 0,0009%. Ważniejsze

minerały

minerały

boru to:

boru to:

boraks

boraks

,

,

kernit

kernit

,

,

kolemanit

kolemanit

i

i

aszaryt

aszaryt

.

.

Z punktu widzenia odżywiania, bogatym źródłem boru są świeże

Z punktu widzenia odżywiania, bogatym źródłem boru są świeże

warzywa

warzywa

i

i

owoce

owoce

, a wśród tych ostatnich przede wszystkim

, a wśród tych ostatnich przede wszystkim

orzechy

orzechy

.

.

34

Bor (B)

Bor (B)

Wpływa na metabolizm wapnia, fosforu i fluoru oraz na wiele procesów

Wpływa na metabolizm wapnia, fosforu i fluoru oraz na wiele procesów

enzymatycznych. Bor podnosi poziom hormonów sterydowych u człowieka, dzięki

enzymatycznych. Bor podnosi poziom hormonów sterydowych u człowieka, dzięki

czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega osteoporozie. Ma wpływ na

czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega osteoporozie. Ma wpływ na

aktywność komórek mózgowych oraz na cały system immunologiczny.

aktywność komórek mózgowych oraz na cały system immunologiczny.

Własności

Własności

Bor nie jest jeszcze zaliczany do pierwiastków niezbędnych dla człowieka i

Bor nie jest jeszcze zaliczany do pierwiastków niezbędnych dla człowieka i

zwierząt, ale korzystne oddziaływanie na funkcjonowanie organizmów wskazuje na

zwierząt, ale korzystne oddziaływanie na funkcjonowanie organizmów wskazuje na

potrzebę uwzględniania jego zawartości w pożywieniu i paszy. Fizjologiczna rola boru

potrzebę uwzględniania jego zawartości w pożywieniu i paszy. Fizjologiczna rola boru

nie jest dokładnie zbadana. Pojawiają się informacje o jego wpływie na metabolizm

nie jest dokładnie zbadana. Pojawiają się informacje o jego wpływie na metabolizm

wapnia, fosforu i fluoru. Przypuszczalnie bor podnosi poziom hormonów sterydowych u

wapnia, fosforu i fluoru. Przypuszczalnie bor podnosi poziom hormonów sterydowych u

człowieka, dzięki czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega osteoporozie.

człowieka, dzięki czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega osteoporozie.

Wspomina się o korzystnym oddziaływaniu boru w chorobach reumatycznych. Bor jest

Wspomina się o korzystnym oddziaływaniu boru w chorobach reumatycznych. Bor jest

łatwo wchłaniany zarówno przez przewód pokarmowy i drogą oddechową i

łatwo wchłaniany zarówno przez przewód pokarmowy i drogą oddechową i

natychmiast następuje wzrost jego stężenia w nerkach, a także mózgu, wątrobie i

natychmiast następuje wzrost jego stężenia w nerkach, a także mózgu, wątrobie i

tkance tłuszczowej. Bor nie jest kumulowany w organizmie człowieka i jest szybko

tkance tłuszczowej. Bor nie jest kumulowany w organizmie człowieka i jest szybko

wydalany. Najdłużej zatrzymywany jest w komórkach nerwowych. W wątrobie nerkach

wydalany. Najdłużej zatrzymywany jest w komórkach nerwowych. W wątrobie nerkach

i mózgu stwierdzono zbliżone ilości.

i mózgu stwierdzono zbliżone ilości.

Działanie toksyczne

Działanie toksyczne

Zatrucia borem zdarzają się wskutek nadmiernego spożywania

Zatrucia borem zdarzają się wskutek nadmiernego spożywania

związków tego pierwiastka (używanego w przetwórstwie w niektórych krajach).

związków tego pierwiastka (używanego w przetwórstwie w niektórych krajach).

Objawy zatrucia to: niezborność ruchów, uszkodzenia nerek, spadek hemoglobiny,

Objawy zatrucia to: niezborność ruchów, uszkodzenia nerek, spadek hemoglobiny,

zmiany skórne oraz zaburzenia przewodu pokarmowego, podrażnienie błon śluzowych,

zmiany skórne oraz zaburzenia przewodu pokarmowego, podrażnienie błon śluzowych,

uszkodzenia układu nerwowego.

uszkodzenia układu nerwowego.

Dawka

Dawka

Dobowa dawka boru spożywanego w pokarmach wynosi od 0,3 do 3 mg.

Dobowa dawka boru spożywanego w pokarmach wynosi od 0,3 do 3 mg.

Głównym źródłe boru są rośliny strączkowe, orzechy oraz niektóre owoce i warzywa.

Głównym źródłe boru są rośliny strączkowe, orzechy oraz niektóre owoce i warzywa.

35

Znaczenie biologiczne

Znaczenie biologiczne

Bor jest niezbędny do prawidłowego wzrostu

Bor jest niezbędny do prawidłowego wzrostu

roślin

roślin

.

.

Odpowiada za transport

Odpowiada za transport

związków organicznych

związków organicznych

w

w

łyku

łyku

(głównie

(głównie

cukrów

cukrów

), wpływa na prawidłowy wzrost

), wpływa na prawidłowy wzrost

łagiewki pyłkowej

łagiewki pyłkowej

(jego brak powoduje zahamowanie jej

(jego brak powoduje zahamowanie jej

wzrostu), wpływa na wytworzenie elementów płciowych u

wzrostu), wpływa na wytworzenie elementów płciowych u

roślin. Jest pierwiastkiem, który bardzo trudno przemieszcza

roślin. Jest pierwiastkiem, który bardzo trudno przemieszcza

się w roślinie. Jego niedobór może powodować

się w roślinie. Jego niedobór może powodować

zgorzel liści sercowych i suchą zgniliznę korzeni buraka

zgorzel liści sercowych i suchą zgniliznę korzeni buraka

.

.

Bor ma również wpływ na

Bor ma również wpływ na

organizm

organizm

człowieka

człowieka

, przede

, przede

wszystkim na jego kościec. Przypuszcza się, iż jest niezbędny

wszystkim na jego kościec. Przypuszcza się, iż jest niezbędny

do prawidłowej gospodarki

do prawidłowej gospodarki

wapniowej

wapniowej

organizmu. Razem z

organizmu. Razem z

wapniem

wapniem

,

,

magnezem

magnezem

i

i

witaminą D

witaminą D

reguluje

reguluje

metabolizm

metabolizm

,

,

wzrost, rozwój

wzrost, rozwój

tkanki kostnej

tkanki kostnej

.

.

Jego niedobór powoduje utratę

Jego niedobór powoduje utratę

wapnia

wapnia

i

i

demineralizację

demineralizację

kości.

kości.

36

Znaczenie biologiczne

Znaczenie biologiczne

Glin dla zwierząt w nadmiarze może być

Glin dla zwierząt w nadmiarze może być

rakotwórczy

rakotwórczy

. Podejrzewa się,

. Podejrzewa się,

iż powoduje

iż powoduje

chorobę Alzheimera

chorobę Alzheimera

u ludzi. Z tych powodów gotowanie

u ludzi. Z tych powodów gotowanie

kwaśnych potraw w garnkach z aluminium jest niewskazane,

kwaśnych potraw w garnkach z aluminium jest niewskazane,

ponieważ kwas wzmaga

ponieważ kwas wzmaga

rozpuszczalność

rozpuszczalność

glinu. Codziennie w

glinu. Codziennie w

pożywieniu, między innymi w

pożywieniu, między innymi w

warzywach

warzywach

i

i

herbacie

herbacie

, przyjmujemy

, przyjmujemy

około 12 mg glinu.

około 12 mg glinu.

Wodorowęglan glinu

Wodorowęglan glinu

Al(HCO3)3, ortofosforan glinu

Al(HCO3)3, ortofosforan glinu

AlPO4, oraz

AlPO4, oraz

krzemian glinu

krzemian glinu

Al2(SiO3)3, są stosowane jako

Al2(SiO3)3, są stosowane jako

leki

leki

przy

przy

nadkwasocie.

nadkwasocie.

37

Grupa 14 - węglowce

Grupa 14 - węglowce

Węglowce: węgiel (C), krzem (Si), german (Ge), cyna (Sn), ołów

Węglowce: węgiel (C), krzem (Si), german (Ge), cyna (Sn), ołów

(Pb).

(Pb).

W stanie podstawowym mają konfigurację s

W stanie podstawowym mają konfigurację s

2

2

p

p

2

2

. Wykazują tendencje

. Wykazują tendencje

zarówno do oddania jak i pobrania elektronów.

zarówno do oddania jak i pobrania elektronów.

Wszystkie węglowce mogą tworzyć wiązania kowalencyjne. W grupie ze

Wszystkie węglowce mogą tworzyć wiązania kowalencyjne. W grupie ze

wzrostem masy atomowej zmienia się charakter pierwiastków.

wzrostem masy atomowej zmienia się charakter pierwiastków.

Węgiel jest typowym niemetalem, natomiast cyna i ołów są typowymi

Węgiel jest typowym niemetalem, natomiast cyna i ołów są typowymi

metalami.

metalami.

Występowanie:

Występowanie:

Węgiel (CO

Węgiel (CO

2

2

, węglany, węgliki) i krzem (krzemiany, glinokrzemiany)

, węglany, węgliki) i krzem (krzemiany, glinokrzemiany)

odgrywają podstawową rolę w przyrodzie. Węgiel jest nieodzownym

odgrywają podstawową rolę w przyrodzie. Węgiel jest nieodzownym

składnikiem przyrody ożywionej, a krzem przyrody martwej.

składnikiem przyrody ożywionej, a krzem przyrody martwej.

Właściwości chemiczne:

Właściwości chemiczne:

C - możliwość tworzenia połączeń C – C i C – H, Si - możliwość tworzenia

C - możliwość tworzenia połączeń C – C i C – H, Si - możliwość tworzenia

połączeń Si – H (silany Si

połączeń Si – H (silany Si

n

n

H

H

2n+2

2n+2

). Sn i Pb posiadają właściwości typowo

). Sn i Pb posiadają właściwości typowo

metaliczne.

metaliczne.

Rola:

Rola:

C – zastosowanie powszechne,

C – zastosowanie powszechne,

Si – półprzewodniki, składnik szkła

Si – półprzewodniki, składnik szkła

38

Grupa 15 - azotowce

Grupa 15 - azotowce

Azotowce: azot (N), fosfor (P), arsen (As), antymon (Sb) i

Azotowce: azot (N), fosfor (P), arsen (As), antymon (Sb) i

bizmut (Bi).

bizmut (Bi).

W stanie podstawowym posiadają w zewnętrznej powłoce po pięć

W stanie podstawowym posiadają w zewnętrznej powłoce po pięć

elektronów o konfiguracji s

elektronów o konfiguracji s

2

2

p

p

3

3

. Mogą przyłączać trzy elektrony i tworzyć

. Mogą przyłączać trzy elektrony i tworzyć

związki, w których występują na -III stopniu utlenienia lub w reakcjach z

związki, w których występują na -III stopniu utlenienia lub w reakcjach z

bardziej od siebie elektroujemnymi pierwiastkami angażować w wiązania

bardziej od siebie elektroujemnymi pierwiastkami angażować w wiązania

pewną liczbę elektronów i uzyskiwać dodatnie stopnie utlenienia (do V).

pewną liczbę elektronów i uzyskiwać dodatnie stopnie utlenienia (do V).

Właściwości chemiczne:

Właściwości chemiczne:

Duże zróżnicowanie charakteru chemicznego: N i P są typowymi

Duże zróżnicowanie charakteru chemicznego: N i P są typowymi

niemetalami (tworzą tlenki kwasowe), As i Sb są pierwiastkami

niemetalami (tworzą tlenki kwasowe), As i Sb są pierwiastkami

półmetalicznymi, Bi jest typowym metalem (tworzy tlenki zasadowe).

półmetalicznymi, Bi jest typowym metalem (tworzy tlenki zasadowe).

W stanie wolnym pierwiastki V grupy posiadają stosunkowo małą

W stanie wolnym pierwiastki V grupy posiadają stosunkowo małą

reaktywność chemiczną. W związkach występują na stopniu utlenienia V

reaktywność chemiczną. W związkach występują na stopniu utlenienia V

(z wyjątkiem fosforowych) i mają charakter średnich lub silnych

(z wyjątkiem fosforowych) i mają charakter średnich lub silnych

utleniaczy.

utleniaczy.

Występowanie:

Występowanie:

N, P – pierwiastki biogenne

N, P – pierwiastki biogenne

Rola:

Rola:

N – petrochemia, nawozy sztuczne,

N – petrochemia, nawozy sztuczne,

tworzywa syntetyczne,

tworzywa syntetyczne,

P - nawozy

P - nawozy

39

Grupa 16 - tlenowce

Grupa 16 - tlenowce

Tlenowce: tlen (O), siarka (S), selen (Se), tellur (Te) oraz polon

Tlenowce: tlen (O), siarka (S), selen (Se), tellur (Te) oraz polon

(Po).

(Po).

Atomy pierwiastków tej grupy mają na zewnętrznej powłoce 6

Atomy pierwiastków tej grupy mają na zewnętrznej powłoce 6

elektronów o konfiguracji s

elektronów o konfiguracji s

2

2

p

p

4

4

. Tworząc wiązania tlenowce uzupełniają

. Tworząc wiązania tlenowce uzupełniają

walencyjną powłokę elektronową do oktetu przyjmując dwa elektrony,

walencyjną powłokę elektronową do oktetu przyjmując dwa elektrony,

tworząc spolaryzowane wiązania atomowe.

tworząc spolaryzowane wiązania atomowe.

Właściwości chemiczne:

Właściwości chemiczne:

Wszystkie tlenowce (z wyjątkiem O), tworzą w roztworach wodnych

Wszystkie tlenowce (z wyjątkiem O), tworzą w roztworach wodnych

samodzielnie istniejące aniony dwuujemne X

samodzielnie istniejące aniony dwuujemne X

2-

2-

, natomiast nie tworzą ( z

, natomiast nie tworzą ( z

wyjątkiem Te i Po) jonów dodatnich. Najbardziej elektroujemny O może

wyjątkiem Te i Po) jonów dodatnich. Najbardziej elektroujemny O może

posiadać najwyższy stopień utlenienia II (w związkach z fluorem),

posiadać najwyższy stopień utlenienia II (w związkach z fluorem),

natomiast pozostałe pierwiastki grupy mogą mieć dodatnie stopnie

natomiast pozostałe pierwiastki grupy mogą mieć dodatnie stopnie

utlenienia od II do VI.

utlenienia od II do VI.

Charakterystyczną cechą tlenowców, a zwłaszcza siarki i selenu, jest

Charakterystyczną cechą tlenowców, a zwłaszcza siarki i selenu, jest

zdolność tworzenia różnych krystalicznych odmian alotropowych .

zdolność tworzenia różnych krystalicznych odmian alotropowych .

Występowanie:

Występowanie:

O – ok. 50% składu chemicznego atmosfery, wód i skorupy ziemskiej)

O – ok. 50% składu chemicznego atmosfery, wód i skorupy ziemskiej)

Rola:

Rola:

O – pierwiastek biogenny, hutnictwo,

O – pierwiastek biogenny, hutnictwo,

medycyna, S – pierwiastek biogenny,

medycyna, S – pierwiastek biogenny,

przemysł chemiczny

przemysł chemiczny

40

Selen.

Selen.



pierwiastek niezbędny dla organizmu

pierwiastek niezbędny dla organizmu



składnik enzymów oksydacyjno-redukcyjnych i cytochromów

składnik enzymów oksydacyjno-redukcyjnych i cytochromów



występuje w peroksydazie glutationowej

występuje w peroksydazie glutationowej



w organizmie selen tworzy z metalami toksycznymi trudno

w organizmie selen tworzy z metalami toksycznymi trudno

rozpuszczalne selenki

rozpuszczalne selenki



niedobór selenu powoduje:

niedobór selenu powoduje:



uszkodzenie mięśnia sercowego,

uszkodzenie mięśnia sercowego,



choroby układu kostnego,

choroby układu kostnego,



ograniczenie sprawności układu odpornościowego,

ograniczenie sprawności układu odpornościowego,



zwiększa także ryzyko choroby nadciśnieniowej i nowotworów.

zwiększa także ryzyko choroby nadciśnieniowej i nowotworów.

41

Grupa 17 - fluorowce

Grupa 17 - fluorowce

Fluorowce: fluor (F), chlor (Cl), brom (Br), jod (I), astat (At)

Fluorowce: fluor (F), chlor (Cl), brom (Br), jod (I), astat (At)

.

.

Mają w powłoce walencyjnej konfigurację elektronową s

Mają w powłoce walencyjnej konfigurację elektronową s

2

2

p

p

5

5

. F występuje

. F występuje

jedynie na -I stopniu utlenienia. Pozostałe fluorowce mają zdolność do

jedynie na -I stopniu utlenienia. Pozostałe fluorowce mają zdolność do

tworzenia wiązań z wykorzystaniem orbitala typu d. Dlatego w

tworzenia wiązań z wykorzystaniem orbitala typu d. Dlatego w

połączeniach występują na stopniu utlenienia od -I do VII.

połączeniach występują na stopniu utlenienia od -I do VII.

Właściwości chemiczne:

Właściwości chemiczne:

Fluorowce są utleniaczami (F najsilniejszy). Wszystkie fluorowce reagują z

Fluorowce są utleniaczami (F najsilniejszy). Wszystkie fluorowce reagują z

metalami, a także i z wieloma niemetalami. Wszystkie fluorowce tworzą z

metalami, a także i z wieloma niemetalami. Wszystkie fluorowce tworzą z

wodorem fluorowcowodory typu HX (HF, HCl, HBr i HI).

wodorem fluorowcowodory typu HX (HF, HCl, HBr i HI).

Wszystkie fluorowce tworzą połączenia z tlenem, tworząc różne tlenki.

Wszystkie fluorowce tworzą połączenia z tlenem, tworząc różne tlenki.

42

Fluor

Fluor



niemetal



masa atomowa 18,9984



konfiguracja elektronowa 1s

2

2s

2

2p

5



występuje w postaci cząsteczki F

2



stopień utlenienia -1



żółto-zielony gaz



13 miejsce pod względem

rozpowszechnienia w przyrodzie

43

Fluor – występowanie w przyrodzie

Fluor – występowanie w przyrodzie



fluoryt

fluoryt

Ca F

Ca F

2

2



apatyt

apatyt

3 Ca

3 Ca

3

3

(PO

(PO

4

4

)

)

2

2

.

.

CaF

CaF

2

2



kriolit

kriolit

Na

Na

3

3

AlF

AlF

6

6

44

Fluor - wchłanianie

Fluor - wchłanianie



jama ustna – wchłania się nie więcej niż 1% całkowitej ilości

jama ustna – wchłania się nie więcej niż 1% całkowitej ilości

dziennie spożywanej ilości fluorków

dziennie spożywanej ilości fluorków



40-50% pobranych związków ulega wchłonięciu w żołądku

40-50% pobranych związków ulega wchłonięciu w żołądku



większość związków fluoru przyswajana jest w górnej części

większość związków fluoru przyswajana jest w górnej części

jelita cienkiego.

jelita cienkiego.

45

Fluor – wchłanianie, interakcje

Fluor – wchłanianie, interakcje



kationy wielowartościowe hamują wchłanianie

kationy wielowartościowe hamują wchłanianie

związków fluoru – Ca

związków fluoru – Ca

+2

+2

, Mg

, Mg

+2

+2

, Al

, Al

+3

+3



chlorek sodu ogranicza przyswajanie

chlorek sodu ogranicza przyswajanie



substancje tłuszczowe ułatwiają wchłanianie

substancje tłuszczowe ułatwiają wchłanianie

związków fluoru.

związków fluoru.

46

Fluor – występowanie w organizmie

Fluor – występowanie w organizmie



w osoczu krwi fluorki występują w postaci

w osoczu krwi fluorki występują w postaci



jonowej

jonowej



niejonowej

niejonowej



wysokie pH krwi oraz jej hematokryt powodują wzrost

wysokie pH krwi oraz jej hematokryt powodują wzrost

stężenia fluorków

stężenia fluorków



są obecne we wszystkich płynach ustrojowych: żółci, ślinie,

są obecne we wszystkich płynach ustrojowych: żółci, ślinie,

moczu, w ilościach zależnych od stężenia w osoczu

moczu, w ilościach zależnych od stężenia w osoczu



są transportowane przez łożysko

są transportowane przez łożysko

47

Aktywność biologiczna fluorków

Aktywność biologiczna fluorków



wiążą się z enzymami:



w miejscu aktywnym



w naładowanych dodatnio domenach



mogą być ich:



aktywatorami (oksydaza błonowa NADPH)



inhibitorami



mają wpływ na szlaki przemian lipidowych i

węglowodanowych:



hamują działanie aldolazy (enzymu szlaku glikolizy)



prawdopodobnie uszkadzają komórki b wysp trzustki

48

Aktywność biologiczna fluorków

Aktywność biologiczna fluorków



głównym składnikiem nieorganicznym kości i zębów jest

głównym składnikiem nieorganicznym kości i zębów jest

hydroksyapatyt

hydroksyapatyt



Ca

Ca

10

10

(PO

(PO

4

4

)

)

6

6

(OH)

(OH)

2

2

Ca

Ca

3

3

(PO

(PO

4

4

)

)

2

2

.

.

Ca(OH)

Ca(OH)

2

2



hydroksyapatyt związany jest z węglanami i cytrynianami.

hydroksyapatyt związany jest z węglanami i cytrynianami.



stosunek wapnia do fosforanów w fazie krystalicznej apatytu

stosunek wapnia do fosforanów w fazie krystalicznej apatytu

kości jest mniejszy niż w apatycie naturalnym.

kości jest mniejszy niż w apatycie naturalnym.



fluorek zastąpuje grupę hydroksylową hydroksyapatytu tworząc

fluorek zastąpuje grupę hydroksylową hydroksyapatytu tworząc

fluoroapatyt

fluoroapatyt



w stosunku do hydroksyapatytu jest on znacznie bardziej twardy,

w stosunku do hydroksyapatytu jest on znacznie bardziej twardy,

ale jednocześnie wzrasta jego kruchość.

ale jednocześnie wzrasta jego kruchość.

49

Toksyczność fluorków

Toksyczność fluorków



fluorki w dużych dawkach mają działanie teratogenne

fluorki w dużych dawkach mają działanie teratogenne



fluor z metalami dwuwartościowymi tworzy fluorki

fluor z metalami dwuwartościowymi tworzy fluorki



powoduje u dzieci zaburzenia rozwojowe

powoduje u dzieci zaburzenia rozwojowe



wpływa niekorzystnie na pobieranie i metabolizm jodu

wpływa niekorzystnie na pobieranie i metabolizm jodu



ma działanie neurotoksyczne

ma działanie neurotoksyczne

50

Aktywność biologiczna fluorków

Aktywność biologiczna fluorków

– płytka bakteryjna

– płytka bakteryjna

(1)

(1)

Fluorki obecne w w płytce nazębnej powodują:

Fluorki obecne w w płytce nazębnej powodują:



hamowanie procesu deminaralizacji

hamowanie procesu deminaralizacji



wzmaganie procesu remineralizacji

wzmaganie procesu remineralizacji



redukcja gradientu protonowego (fluorki hamują bakteryjną

redukcja gradientu protonowego (fluorki hamują bakteryjną

ATP-azę protonową)

ATP-azę protonową)



zapobieganie tworzenia gradientu protonowego

zapobieganie tworzenia gradientu protonowego





zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy

zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy

51

Aktywność biologiczna fluorków

Aktywność biologiczna fluorków

– płytka bakteryjna

– płytka bakteryjna

(2)

(2)

Fluorki obecne w w płytce nazębnej powodują:

Fluorki obecne w w płytce nazębnej powodują:



zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy

zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy



oddziaływanie na przepuszczalność błony komórkowej

oddziaływanie na przepuszczalność błony komórkowej



hamowanie enolazy – zmienia przemianę cukrów w

hamowanie enolazy – zmienia przemianę cukrów w

bakteriach

bakteriach



redukcja produkcji polisacharydów zewnątrzkomórkowych

redukcja produkcji polisacharydów zewnątrzkomórkowych



ograniczenie zapasów tłuszczów

ograniczenie zapasów tłuszczów



zmiana stosunku glukany/fruktazy w płytce nazębnej.

zmiana stosunku glukany/fruktazy w płytce nazębnej.

52

Pierwiastki bloku d (pierwiastki przejściowe)

Pierwiastki bloku d (pierwiastki przejściowe)

Charakteryzują się innymi cechami niż metale rodzin głównych.

Charakteryzują się innymi cechami niż metale rodzin głównych.

Posiadają inne rozmieszczenie elektronów wartościowych. Elektrony te

Posiadają inne rozmieszczenie elektronów wartościowych. Elektrony te

występują nie tylko w powłoce zewnętrznej, lecz część znajduje się w

występują nie tylko w powłoce zewnętrznej, lecz część znajduje się w

powłokach głębszych, w których liczba elektronów może dochodzić do

powłokach głębszych, w których liczba elektronów może dochodzić do

18 lub 32. Elektrony niekompletnych powłok wewnętrznych również

18 lub 32. Elektrony niekompletnych powłok wewnętrznych również

biorą udział w wiązaniach chemicznych,

biorą udział w wiązaniach chemicznych,

1.

1.

Wszystkie pierwiastki przejściowe są metalami

Wszystkie pierwiastki przejściowe są metalami

. Zależnie

. Zależnie

jednak od podgrupy, do której należą, różnią się właściowościami.

jednak od podgrupy, do której należą, różnią się właściowościami.

Energie jonizacji pierwiastków przejściowych mają wartości pośrednie

Energie jonizacji pierwiastków przejściowych mają wartości pośrednie

pomiędzy wartościami energii jonizacji pierwiastków bloku s i

pomiędzy wartościami energii jonizacji pierwiastków bloku s i

pierwiastków bloku p.

pierwiastków bloku p.

2.

2.

Charakterystyczną cechą pierwiastków przejściowych jest

Charakterystyczną cechą pierwiastków przejściowych jest

ich zmienny stopień utlenienia, która może przyjmować

ich zmienny stopień utlenienia, która może przyjmować

wszystkie wartości od II (lub I) do maksymalnej w danej

wszystkie wartości od II (lub I) do maksymalnej w danej

podgrupie.

podgrupie.

3.

3.

W połączeniach z tlenem i wodorem metale grup pobocznych

W połączeniach z tlenem i wodorem metale grup pobocznych

tworzą zasady, związki amfoteryczne albo kwasy

tworzą zasady, związki amfoteryczne albo kwasy

.

.

Przy rzadko występującym wśród metali grup pobocznych stopniu

Przy rzadko występującym wśród metali grup pobocznych stopniu

utlenienia I i stopniu utlenienia II mamy do czynienia ze związkami

utlenienia I i stopniu utlenienia II mamy do czynienia ze związkami

typu zasad, a przy stopniu utlenienia III, IV związki mają charakter

typu zasad, a przy stopniu utlenienia III, IV związki mają charakter

amfoterów, a przy stopniu utlenienia V, VI, VII - kwasów.

amfoterów, a przy stopniu utlenienia V, VI, VII - kwasów.

53

4. Zasady zawierające metal grup pobocznych na stopniu utlenienia I,

4. Zasady zawierające metal grup pobocznych na stopniu utlenienia I,

o ogólnym wzorze MeOH, są związkami nietrwałymi, rzadkimi i są z

o ogólnym wzorze MeOH, są związkami nietrwałymi, rzadkimi i są z

reguły mocnymi elektrolitami, chociaż na ogół trudno rozpuszczalnymi

reguły mocnymi elektrolitami, chociaż na ogół trudno rozpuszczalnymi

w wodzie (np. AgOH). Bardziej trwałymi są słabe zasady o wzorze

w wodzie (np. AgOH). Bardziej trwałymi są słabe zasady o wzorze

ogólnym Me(OH)

ogólnym Me(OH)

2

2

.

.

Przy trój- i czterododatnim stopniu utlenienia metalu związki mają

Przy trój- i czterododatnim stopniu utlenienia metalu związki mają

charakter amfoteryczny, przy czym mogą mieć strukturę ortozwiązków,

charakter amfoteryczny, przy czym mogą mieć strukturę ortozwiązków,

np. Me(OH)

np. Me(OH)

3

3

, Me(OH)

, Me(OH)

4

4

, H

, H

3

3

MeO

MeO

3

3

, H

, H

4

4

MeO

MeO

4

4

, albo meta związków - HMeO

, albo meta związków - HMeO

2

2

i H

i H

2

2

MeO

MeO

3

3

.

.

W przypadku gdy metale grup pobocznych występują na VI i VII

W przypadku gdy metale grup pobocznych występują na VI i VII

stopniu utlenienia, tworzą się nietrwałe dość mocne kwasy o wzorach

stopniu utlenienia, tworzą się nietrwałe dość mocne kwasy o wzorach

ogólnych H

ogólnych H

2

2

MeO

MeO

4

4

, HMeO

, HMeO

4

4

.

.

5.

5.

Ważną również cechą metali przejściowych, rzadziej

Ważną również cechą metali przejściowych, rzadziej

spotykaną u metali grup głównych jest zdolność tworzenia

spotykaną u metali grup głównych jest zdolność tworzenia

związków zabarwionych.

związków zabarwionych.

Sole miedzi mają zwykle barwę zieloną lub niebieską, kobaltu różową,

Sole miedzi mają zwykle barwę zieloną lub niebieską, kobaltu różową,

niklu zieloną, nadmanganianu fioletową, sole chromu od niebieskiej

niklu zieloną, nadmanganianu fioletową, sole chromu od niebieskiej

poprzez zieloną do żółtej.

poprzez zieloną do żółtej.

54

Cynk

Cynk



zawartość w organizmie wynosi ok. 1,5 – 2 g,

zawartość w organizmie wynosi ok. 1,5 – 2 g,



występuje on głównie wewnątrzkomórkowo.

występuje on głównie wewnątrzkomórkowo.



stanowi centrum aktywne wielu enzymów

stanowi centrum aktywne wielu enzymów



występuje w wielu białkach wiążących kwasy nukleinowe

występuje w wielu białkach wiążących kwasy nukleinowe



poprawia metabolizm, przyspiesza gojenie się ran i poprawia

poprawia metabolizm, przyspiesza gojenie się ran i poprawia

sprawność umysłową

sprawność umysłową



niedobór cynku powoduje zaburzenia układu kostnego, funkcji

niedobór cynku powoduje zaburzenia układu kostnego, funkcji

rozrodczych, stany zapalne skóry, sprzyja procesom miażdżycowym

rozrodczych, stany zapalne skóry, sprzyja procesom miażdżycowym

55

Molibden

Molibden

.

.



występuje głównie w tkance kostnej, a także w nerkach, wątrobie i

występuje głównie w tkance kostnej, a także w nerkach, wątrobie i

zębach

zębach



wchodzi on w skład centrów aktywnych enzymów odpowiedzialnych

wchodzi on w skład centrów aktywnych enzymów odpowiedzialnych

za procesy oksydacyjno-redukcyjne.

za procesy oksydacyjno-redukcyjne.



ma zdolność do ulegania dwuelektronowym reakcjom redoks na

ma zdolność do ulegania dwuelektronowym reakcjom redoks na

stopniach utlenienia między 6 a 4.

stopniach utlenienia między 6 a 4.



nadmiar jest toksyczny - powoduje:

nadmiar jest toksyczny - powoduje:



deformacje kości podobne do gośćca,

deformacje kości podobne do gośćca,



skłonność do próchnicy zębów

skłonność do próchnicy zębów



zaburzenia gospodarki lipidowej i białkowej.

zaburzenia gospodarki lipidowej i białkowej.

56

Kobalt.

Kobalt.



w największych ilościach występuje w narządach miąższowych

w największych ilościach występuje w narządach miąższowych

i mięśniach

i mięśniach



jest on składnikiem witaminy B12, która odgrywa rolę w:

jest on składnikiem witaminy B12, która odgrywa rolę w:



w wytwarzaniu krwinek czerwonych

w wytwarzaniu krwinek czerwonych



metabolizmie białek oraz

metabolizmie białek oraz



kwasów nukleinowych.

kwasów nukleinowych.



niedobór witaminy B12 powoduje niedokrwistość i zmiany

niedobór witaminy B12 powoduje niedokrwistość i zmiany

w narządach miąższowych

w narządach miąższowych



nadmiar kobaltu powoduje czerwienicę, uszkodzenie narządów

nadmiar kobaltu powoduje czerwienicę, uszkodzenie narządów

miąższowych – nerek, wątroby, uszkodzenie osłonek mielinowych,

miąższowych – nerek, wątroby, uszkodzenie osłonek mielinowych,

kardiomiopatię.

kardiomiopatię.

57

Kadm.

Kadm.

charakteryzuje się wybitnymi właściwościami

charakteryzuje się wybitnymi właściwościami

akumulującymi

akumulującymi

.

.



okres półtrwania w organizmie (10 – 30 lat) przyczynia się do odkładania

okres półtrwania w organizmie (10 – 30 lat) przyczynia się do odkładania

się, wraz z wiekiem, głównie w nerkach, gdzie gromadzi się do 50% całego

się, wraz z wiekiem, głównie w nerkach, gdzie gromadzi się do 50% całego

kadmu.

kadmu.



działa na systemy enzymatyczne komórek, wypierając i zastępując inne

działa na systemy enzymatyczne komórek, wypierając i zastępując inne

fizjologiczne metale (Cu, Zn, Se) z metaloenzymów

fizjologiczne metale (Cu, Zn, Se) z metaloenzymów



wiąże się z grupami czynnymi –SH białek:

wiąże się z grupami czynnymi –SH białek:



łatwo wiąże się z metalotioneiną, niskocząsteczkowym białkiem

łatwo wiąże się z metalotioneiną, niskocząsteczkowym białkiem

cytoplazmatycznym, bogatym w reszty cysteinowe, która wiąże dwuwartościowe

cytoplazmatycznym, bogatym w reszty cysteinowe, która wiąże dwuwartościowe

kationy cynku, miedzi, selenu

kationy cynku, miedzi, selenu



nadmiar kadmu prowadzi do zaburzeń czynności nerek, metabolizmu

nadmiar kadmu prowadzi do zaburzeń czynności nerek, metabolizmu

wapnia i funkcji rozrodczych, rozwoju choroby nadciśnieniowej oraz zmian

wapnia i funkcji rozrodczych, rozwoju choroby nadciśnieniowej oraz zmian

nowotworowych, głównie nerek i gruczołu krokowego.

nowotworowych, głównie nerek i gruczołu krokowego.

58

Ołów.

Ołów.



w organizmiei jest odkładany w postaci nierozpuszczalnych związków

w organizmiei jest odkładany w postaci nierozpuszczalnych związków

ołowiu, w kościach i w tkankach miękkich

ołowiu, w kościach i w tkankach miękkich



toksyczne działanie ołowiu ujawnia się na poziomie molekularnym, hamuje

toksyczne działanie ołowiu ujawnia się na poziomie molekularnym, hamuje

wiele enzymów, w tym syntazę porfobilinogenową, podstawowy składnik w

wiele enzymów, w tym syntazę porfobilinogenową, podstawowy składnik w

syntezie hemu

syntezie hemu



wiąże się z kwasami nukleinowymi i aminokwasami białek

wiąże się z kwasami nukleinowymi i aminokwasami białek



zakłóca metabolizm niezbędnych pierwiastków śladowych działając

zakłóca metabolizm niezbędnych pierwiastków śladowych działając

antagonistycznie na inne metale m.in. przyspiesza wydalanie miedzi i żelaza

antagonistycznie na inne metale m.in. przyspiesza wydalanie miedzi i żelaza

z organizmu

z organizmu



podwyższenie poziomu miedzi, wapnia i fosforu w diecie obniża pobieranie

podwyższenie poziomu miedzi, wapnia i fosforu w diecie obniża pobieranie

ołowiu przez organizm

ołowiu przez organizm



skutkami toksyczności ołowiu są zaburzenia w hematopoezie, nadciśnienie

skutkami toksyczności ołowiu są zaburzenia w hematopoezie, nadciśnienie

tętnicze, neuropatie i uszkodzenia mózgu

tętnicze, neuropatie i uszkodzenia mózgu

59

Rtęć

Rtęć



źródłem wchłaniania tego pierwiastka przez ludzi są tkanki ryb skażonych tym

pierwiastkiem



pośrednim źródłem rtęci jest mięso zwierząt domowych karmionych mączką

otrzymaną ze skażonych ryb



toksyczne działanie rtęci wynika z jej dużego powinowactwa do grup -SH -COOH i –

NH

2

aminokwasów białek



ma działanie mutagenne i teratogenne



akilowe pochodne rtęci łatwo przedostają się do komórek mózgowych, naruszając

barierę krew-mózg, powodują uszkodzenia komórek mózgowych i zaburzają

metabolizm układu nerwowego



toksyczność może zmniejszać selen, ograniczając tworzenie połączeń aminokwasów

białek z rtęcią