2009-12-31

1

Składniki bionieorganiczne

organizmu

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

2

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

3

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

Mikropierwiastki

Istotne pierwiastki mogą wchodzić w skład:

–

enzymów –

•

Cu – dysmutaza ponadtlenkowa, oksydazy aminowe

•

Zn – anhydraza węglanowa

•

Mn – arginaza, glikozylotransferaza

•

Se – peroksydaza glutationowa

–

hormonów - I - trijodotyronina

–

witaminy B12 - kobalt

–

metaloprotein

•

Fe w hemoglobinie i mioglobinie

•

Cu w ceruloplazminie

4

Specyficzność działania pierwiastków śladowych

Działanie pierwiastków śladowych in vivo jest całkowicie specyficzne.

Niedobór pierwiastka może być usunięty tylko przez ten sam pierwiastek.

Specyficzność wynika z właściwości:

wartościowość,
potencjał redox,
promień jonowy,
liczba koordynacyjna,
geometria koordynacji
powinowactwo do ligandu

W warunkach in vitro specyficzność ta jest zdecydowanie mniejsza.

5

Wchłanianie i przenoszenie pierwiastków

śladowych w ustroju

Wchłanianie pierwiastków odbywa się z udziałem specyficznych białek

transportowych

•

albuminy – Cr, Cu, Mn, Se, Zn

•

globuliny

–

transkobalamina – Co

–

transferyna – Cr, Fe, Mn

–

ceruloplazmina – Cu

− α

2

-makroglobulina – Mn, Zn

•

aminokwasy – Cu, Se

6

2009-12-31

2

Wchłanianie i przenoszenie pierwiastków

śladowych w ustroju

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 (+)

7

Funkcje jonów metali

w organizmach żywych - katalityczna

Metaloenzymy

– określona ilość jonów metalu silnie związanych z apoenzymem

•

jon metalu nie zmienia stopnia utlenienia w czasie katalizowanej reakcji
Zn

+2

, Mn

+2

, Ni

+2

, Mg

+2

, Cu

+2

- w reakcjach hydrolizy, dekarboksylacji,

transaminacji

•

jon metalu ulega procesom redox
Cu

+/2+

i Fe

+2/+3

- w cytochromach

Enzymy aktywowane przez jony metali

– wiązanie między jonem metalu a apoenzymem jest słabe

8

Funkcje jonów metali

w organizmach żywych

Strukturalna – jony wapnia

hydroksyapatyt: Ca

10

(PO

4

)

6

(OH)

2

[ 3 Ca

3

(PO

4

)

2

.

Ca(OH)

2

]

Przekazywanie sygnałów hormonalnych

-

jony wapnia: śródkomórkowy przekaźnik w mechanizmie działania
hormonów, np. wazopresyny

-

jod stanowi integralną część trijodotyroniny i tyroksyny (hormonów
tarczycy)

9

Funkcje jonów metali

w organizmach żywych

Udział w obronie antyoksydacyjnej

dysmutaza ponadtlenkowa

katalaza

peroksydaza glutationowa

Udział w strukturze leków

cis-platyna

tiojabłczan złota

10

11

Grupa 1

Grupa 1 -- litowce

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 wyst

ę

puje we wszystkich tkankach . Lit podlega koncentracji w emalii z

ę

bów i

przypuszczalnie zapobiega próchnicy. Nagromadza si

ę

on te

ż

w nerkch i trzustce oraz w

innych organach mi

ąż

szowych, a jego st

ęż

enie w surowicy jest wska

ź

nikiem niedoboru.

Własno

ś

ci

Sole litu s

ą

stosowane w leczeniu depresji. W czasie leczenia nale

ż

y utrzyma

ć

st

ęż

enie

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

ęż

enie toksyczne wynosi

ponad 2 mmol/l.

Działanie toksyczne

Objawy toksyczne mog

ą

dotyczy

ć

wielu narz

ą

dów: układu nerwowego - dr

ż

enie

mi

ęś

ni, zmiany w EEG, nerwu wzrokowego, niezborno

ść

, zawroty głowy, układu

pokarmowego - nudno

ś

ci, wymioty, biegunka, obrz

ę

k

ś

linianek, bóle brzucha,

ś

liniotok,

wzd

ę

cia brzucha) układu moczowego - cukromocz, białkomocz, skóry - tr

ą

dzik,

sucho

ść

, wypadanie włosów, owrzodzenia, obrz

ę

ki), układu endokrynnego -

nadczynno

ść

gruczołów przytarczycznych, impotencja), układu krwiotwórczego -

zwi

ę

kszona leukocytoza.

2009-12-31

3

13

Brak

Zmniejszenie st

ęż

enia litu powoduj

ą

; mocznik,

pochodne ksantyny,

ś

rodki alkalizuj

ą

ce. Brak litu w

organizmach ssaków zakłóca metabolizm białek i
osłabia reprodukcj

ę

.

Nadmiar

Podwy

ż

szenie zawarto

ść

litu w wodzie pitnej (twardej)

mo

ż

e wpływa

ć

korzystnie na układ kr

ąż

enia, a

zwłaszcza przeciwdziała

ć

chorobie wie

ń

cowej.

Dawka

W organizmie człowieka jest obecna zaledwie jedna
tysi

ę

czna grama litu, a dzienne zapotrzebowanie na ten

pierwiastek nie przekracza jednej dziesi

ę

ciotysi

ę

cznej

grama. Twarda woda zawiera zawsze du

ż

o litu

Preparaty litu stosowane s

ą

w chorobach psychicznych i

układu kr

ąż

enia.

Potas

•

Główny kation płynu śródkomórkowego

•

Udział w czynności nerwów, mięśni i ATP-azy

•

Metabolizm – regulowany przez aldosteron

•

Wchłanianie wymaga białek transportowych

•

Transport i magazynowanie składników mineralnych wymaga
swoistych białek.

•

Wydalany jest z kałem (nie wchłonięte składniki pokarmowe),
moczem, potem lub żółcią.

14

15

Potas (K)

Sód i potas steruj

ą

cał

ą

gospodark

ą

elektrolitów i maj

ą

wpływ na

równowag

ę

kwasowo-zasadow

ą

organizmu, odgrywaj

ą

główn

ą

rol

ę

przy

przewodzeniu bod

ź

ców we wszystkich komórkach nerwowych. Potas

bierze udział w regulacji czynno

ś

ci serca i funkcji nerek.

Własno

ś

ci

Potas jest jonem wewn

ą

trzkomórkowym, wpływaj

ą

cym na prawidłowe

utrzymanie gospodarki wodno-elektrolitowej organizmu. Jest niezb

ę

dny

do syntezy białek, bierze tak

ż

e udział w metabolizmie w

ę

glowodanów.

Wpływa na prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego i

mi

ęś

niowego. Ogrywa zasadnicz

ą

rol

ę

przy aktywno

ś

ci mi

ęś

nia

sercowego. Wewn

ą

trzkomórkowe st

ęż

enie potasu spełnia wiele

metabolicznie wa

ż

nych funkcji, ł

ą

cznie z biosyntez

ą

białek. Potas i sód

odgrywaj

ą

główna rol

ę

przy przewodzeniu bod

ź

ców we wszystkich

komórkach nerwowych. Od potasu zale

ż

y: dotlenienie mózgu, działanie

mi

ęś

ni, funkcjonowanie i zaopatrzenie komórek, funkcjonowanie nerek,

gospodarka wodna organizmu, prawidłowa czynno

ść

serca, przemiana

w

ę

glowodanowa. Potas jest wyj

ą

tkowo wa

ż

ny przy skurczach włókien

mi

ęś

niowych, syntezie białek, glikogenu oraz przemianach glukozy.

16

Grupa 2

Grupa 2 -- berylowce

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

Ca –

– w budownictwie,

w budownictwie,

Be, Mg

Be, Mg –

– do produkcji stopów,

do produkcji stopów,

Mg jest składnikiem chlorofilu.

Mg jest składnikiem chlorofilu.

17

Wyst

ę

powanie

Magnez jest jednym z najpospolitszych pierwiastków, wyst

ę

puje w skorupie ziemskiej w ilo

ś

ci

2,74% pod postaci

ą

minerałów: dolomitu, magnezytu, kizerytu, biszofitu, karnalitu, kainitu i

szenitu. W wodzie morskiej wyst

ę

puje w ilo

ś

ci około 1200 ppm, w postaci roztworu soli Mg2+.

Produkty spo

ż

ywcze, b

ę

d

ą

ce najlepszymi

ź

ródłami 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 skórk

ą

- 104 mg

czekolada

Magnez (Mg)

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

mięśni przed zniszczeniem, bierze udział w syntezie znacznej ilości enzymów, odgrywa kluczową rolę w

biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi.

Własności

Magnez bierze udział w różnych procesach metabolicznych. Odgrywa ważną rolę w procesie skurczu mięśni

(w tym mięśnia sercowego), - utrzymuje normalny rytm serca. wpływa na pobudliwość nerwowo-mięśniową

(antagonista wapnia). Wpływa także korzystnie na proces krzepnięcia krwi - jest stabilizatorem płytek krwi i

fibrynogenu. Stymuluje mechanizmy obronne organizmu, wpływa na prawidłowy rozwój układu kostnego, a

także wywiera działanie uspokajające. Magnez jest makroelementem niezbędnym do prawidłowego

funkcjonowania komórek; Witamina B6 (pirydoksyna) zwiększa syntezę GABA, który pełni funkcję

neuroprzekaźnika w organizmie, ale ułatwia wchłanianie magnezu z przewodu pokarmowego. Dzięki

synergicznemu działaniu obu składników preparat usuwa stany niepokoju o podłożu psychicznym lub

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

zawrotom głowy. Magnez jest konieczny dla właściwego metabolizmu wapnia i witaminy C Magnez wywiera

wpływ na metabolizm sodu, potasu, i wapnia. Magnez potrzebny jest do syntezy białek, chroni naczynia

włosowate mięśni przed uszkodzeniem, bierze udział w syntezie znacznej ilości enzymów, odgrywa kluczową

rolę w biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi. Wymienione procesy podlegają

zaburzeniom przy niedoborze magnezu, który jest przyczyna także innych dysfunkcji metabolicznych w

organizmie, głównie w komórkach mięśni gładkich i mięśnia sercowego. Magnez spełnia rolę w profilaktyce i

terapii różnych chorób oraz zapobiega nadpobudliwości nerwowej, depresji i wegetatywnej dystonii.

18

2009-12-31

4

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

rytmu serca, zmianami psychicznymi -- objawami depresyjnymi,

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

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

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 odgrywaj

ą

te

ż

du

żą

rol

ę

w

utrzymywaniu ci

ś

nienia osmotycznego krwi i innych tkanek, oraz uczestnicz

ą

w

przekazywaniu sygnałów w układzie nerwowym.

Zapotrzebowanie na magnez u osób dorosłych wynosi 300-400 mg na dob

ę

i

chocia

ż

w naturalnym

ś

rodowisku bogato wyst

ę

puje w spo

ż

ywanych przez

człowieka pokarmach, jest go coraz mniej w wyniku nawo

ż

enia chemicznego

gleby zwi

ą

zkami zawieraj

ą

cymi potas oraz stosowania nadmiernej ilo

ś

ci

konserwantów

ż

ywno

ś

ci. Inne przyczyny niedoboru magnezu to: nadu

ż

ywanie

alkoholu, picie kawy, stosowanie hormonalnych

ś

rodków antykoncepcyjnych,

stres, spo

ż

ywanie nadmiernych ilo

ś

ci tłuszczów, niewydolno

ść

nerek.

Objawami niedoboru magnezu mog

ą

by

ć

: nagłe zawroty głowy, bolesne

skurcze łydek, uczucie odr

ę

twienia i mrowienia w ko

ń

czynach, wzmo

ż

one

wypadanie włosów, łamanie si

ę

paznokci, próchnica z

ę

bów, rozdra

ż

nienie, l

ę

ki,

trudno

ś

ci w koncentracji, zaburzenia snu, nocne poty, kołatanie serca, arytmia,

bóle głowy, mdło

ś

ci, biegunki, drganie jednej z powiek.

Magnez.

stanowi do 0,5% masy ciała

ok. 60% magnezu przypada na kości

jest on aktywatorem wielu enzymów

wraz z jonami sodu i potasu, stabilizuje zwartą strukturę polianionowych
makrocząsteczek

tworzą one kompleksy z kwasami nukleinowymi zobojętniając ich ujemnie
naładowane grupy fosforanowe.

stabilizuje strukturę rybosomów

21

Magnez

Jony magnezowe

regulują procesy oksydoredukcji,

mają wpływ na gospodarkę lipidową oraz

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.

22

•

Wapń (Ca, łac. calcium) - pierwiastek chemiczny z grupy metali ziem
alkalicznych w układzie okresowym.

•

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

•

Wapń i jego związki znane były od starożytności. Humphry Davy w 1808 r.
wyizolował go w stanie czystym i udowodnił analitycznie, że jest
pierwiastkiem.

•

Wapń występuje na górnych warstwach Ziemi w ilości 3,54%. Główne
minerały to kalcyt, aragonit, marmury, kreda, wapienie, gips, anhydryt,
dolomit, fluoryt, apatyt oraz wiele krzemianów.

•

Wapń jest dość aktywnym metalem i w odpowiednich warunkach reaguje z
wodą, ale nie tak gwałtownie jak metale alkaliczne. Gwałtownie reaguje z
większością kwasów mineralnych i wieloma organicznymi.

•

Najważniejsze związki wapnia to tlenek wapnia, nadtlenek wapnia,
wodorotlenek wapnia oraz wiele soli jak np: węglan wapnia, azotan wapnia
czy węglik wapnia.

23

Wapń (Ca)

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

odpowiedzialny za skurcze włókien mięśniowych, bierze udział w wielu procesach

ezymatycznych, odgrywa znaczącą rolę przy regulacji pracy serca, działa przeciwalergicznie,

uszczelnia błony biologicznie.

Własności

Wapń jest ważnym składnikiem mineralnym organizmu wpływającym na prawidłowe

funkcjonowanie wielu mechanizmów regulacyjnych. Jest niezbędny w wielu procesach, m.in.

przewodnictwie nerwowo-mięśniowym, czynności mięśni, prawidłowym rozwoju układu

kostnego, procesach krzepnięcia krwi, aktywacji niektórych enzymów, przepuszczalności błon.

Wapń występuje w organizmie w ilościach przekraczających znacznie ilości jakiegokolwiek

innego pierwiastka. Około 99% wapnia występuje w kośćcu. Zjonizowany wapń odgrywa ważną

rolę w krzepnięciu krwi, w utrzymaniu właściwej pobudliwości serca, mięśni i nerwów. Bierze

udział w przepuszczalności błon komórkowych. Od wapnia zależy działanie wielu enzymów,

funkcjonowanie mięśni, gojenie się ran, hormonalna transmisja bodźców, mocne kości,

odprężone nerwy, optymizm, entuzjazm, pogodny, wyrównany nastrój, prawidłowa czynność

serca, prawidłowa krzepliwość krwi, przyswajanie żelaza w organizmie, zdrowe zęby, zdrowy sen.

Wapń umożliwia przewodzenie impulsów nerwowych, jest odpowiedzialny za skurcze włókien

mięśniowych, bierze udział w wielu procesach enzymatycznych, odgrywa znaczącą rolę przy

regulacji pracy serca, działa przeciwalergiczne, uszczelnia błony biologiczne..

24

2009-12-31

5

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

110–

–120

120

Brokuły

Brokuły

48

48

Jogurt

Jogurt

130

130–

–170

170

Brukselka

Brukselka

57

57

Kefir

Kefir

103

103

Jarmuż

Jarmuż

157

157

Maślanka

Maślanka

110

110

Kapusta

Kapusta

46

46--77

77

Sery

Sery
podpuszczkowe

podpuszczkowe

390

390--1380

1380

Fasola (sucha)

Fasola (sucha)

163

163

Sery twarogowe

Sery twarogowe

55

55--96

96

Fasola szparagowa

Fasola szparagowa

65

65

Sery topione

Sery topione

370

370

Jaja kurze całe

Jaja kurze całe

47

47

Lody

Lody

125

125--155

155

Podsumowanie

Prawidłowe zaopatrzenie organizmu w wap

ń

ma istotne znaczenie w prawidłowym

rozwoju oraz w profilaktyce szeregu chorób cywilizacyjnych, takich jak osteoporoza,
otyło

ść

, cukrzyca typu 2, nadci

ś

nienie t

ę

tnicze, niektóre nowotwory. Najlepszym

sposobem zapewnienia wła

ś

ciwej poda

ż

y tego makroelementu jest odpowiednio

wysokie spo

ż

ycie mleka i jego przetworów (jogurty, kefir, ma

ś

lanka, sery twarogowe i

podpuszczokwe). Jak wskazuj

ą

badania jest to najlepsze i najefektywniejsze

ź

ródło

wapnia. Wyrabianie w dzieciach nawyku spo

ż

ywania mleka oraz produktów mlecznych

jest istotnym i wa

ż

nym elementem profilaktyki wymienionych schorze

ń

. Obserwacje

Sawickiego i wsp. [20] wykazuj

ą

,

ż

e zwyczaj ten zostaje zachowany w pó

ź

-niejszych

okresach

ż

ycia.

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 s

ą

cztery z

nich - 84, 86, 87 i 88, które te

ż

stanowi

ą

naturalny skład izotopowy tego

pierwiastka. Promieniotwórczy izotop 90Sr jest jednym z najgro

ź

niejszych

produktów wybuchów j

ą

drowych. Gromadzi si

ę

w tkance kostnej, emituje silne

promieniowanie

β

, a jego czas połowicznego zaniku wynosi a

ż

29 lat.

Wyst

ę

puje w skorupie ziemskiej w ilo

ś

ciach 370 ppm, w postaci dwóch

minerałów - celestyn (siarczan) i stroncjanit (w

ę

glan).

Stront został uznany za pierwiastek w 1790 roku przez A. Crawforda,
wyodr

ę

bniony przez H. Davy'ego w Londynie. Nazwa pochodzi od szkockiej

miejscowo

ś

ci Strontian.

Tworzy tlenki, wodorotlenki, fluorki oraz sole kwasów organicznych.

Stront (Sr)

Nawet małe dawki tego pierwiastka pokrywają dzienne zapotrzebowanie organizmu.

Istotnym czynnikiem jest stosunek Ca/Sr, przy obniżeniu, którego zachodzą deformacje

kośća lub inne zespoły chorobowe.

Własności Rola tego pierwiastka nie jest do końca wyjaśniona. Prawdopodobnie stront

odgrywa rolę w procesach wzrostu kości, ma też zapobiegać próchnicy zębów. Być może ma

udział w procesach energetycznych komórek. We krwi zawartość strontu wynosi

0,4ą0,1umol/l.

Dawka Dawka dzienna dostarczana z pożywieniem wynosi ok. 200 ug i różni się w zależności

od regionu geograficznego.

Działanie toksyczne Toksycznych stężeń strontu w organizmach zwierzęcych nie

odnotowano. Nadmiar strontu może wywoływać zaburzenia metabolizmu wapnia i

fosforanu a także miedzi i kobaltu. Ważnym czynnikiem jest stosunek Ca/Sr, przy jego
obniżeniu może dojść do deformacji kośćca i innych zespołów chorobowych. Zatrucie

strontem-90 prowadzi do uszkodzeń kości i szpiku kostnego

28

Znaczenie biologiczne - żadne. Pierwiastek ten może być tak samo przyswajany jak

wapń przez organizm i zastępować go we wszystkich funkcjach, np. wbudowywując się
w tkankę kostną. Gdy wchłaniane są jego izotopy stabilne, wówczas nie ma to żadnego

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

pozostaje on długo w organizmie i napromieniowuje go od wewnątrz przez długie lata

uniemożliwiając skuteczne przeprowadzenie odkażenia organizmu po jego

wchłonięciu.

Stront jest srebrzystoszarym, miękkim metalem. Na jego powierzchni, tak jak to jest w

przypadku glinu, tworzy się ochronna warstwa tlenków. Oczyszczona powierzchnia jest

jednak bardzo reaktywna - czysty stront reaguje wybuchowo z wodą i może zapalić się

na powietrzu.

Stront w czystej postaci jest stosowany jako dodatek do niektórych gatunków szkła -

np. stosowanych do produkcji ekranów telewizyjnych. Ze względu na to, że barwi

płomień intensywnym, karmino-czerwonym kolorem jego sole są dodawane do ogni

sztucznych i rakiet sygnałowych

29

Bar jest metalem, bardziej miękkim niż cynk lecz twardszym niż ołów. Naturalny

pierwiastek jest mieszaniną siedmiu izotopów trwałych: 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba,

136Ba, 137Ba i 138Ba. W przyrodzie występuje przede wszystkim w postaci minerałów,

takich jak baryt (BaSO

4

) oraz witeryt (BaCO

3

).

Wolny bar jest bardzo aktywny chemicznie. Na powietrzu szybko utlenia się do tlenku

BaO i nadtlenku BaO

2

. W związkach występuje na +II stopniu utlenienia. Rozkłada

wodę, tworząc wodór i wodorotlenek Ba(OH)

2

, który jest mocną zasadą; nasycony

roztwór tego wodorotlenku zwany jest wodą barytową.

Sole baru są bezbarwne, zawierają kation Ba

2+

. Rozpuszczalne sole baru są silnie

trujące.

30

2009-12-31

6

Bar (Ba)

Własności

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

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

Pierwiastek ten może być silnie toksyczny jeśli występuje w łatwo rozpuszczalnych w

wodzie związkach: chlorku baru BaCl2, azotanu baru Ba(NO3)2 czy węglanu baru

BaCO3. Związki trudno rozpuszczalne w wodzie jak np. siarczan baru nie są szkodliwe

dla organizmu i są wykorzystywane jako tzw. papka barytowa w rentgenologii do

prześwietlenia żołądka czy jelit.

Toksyczną dawką dla człowieka jest 200 mg baru, a dzienna pobierana w pożywieniu

ocenia się na 600-750 ug. Wysokie stężenie baru w wodzie można łączyć z

wystąpieniem wysokiego ciśnienia krwi i chorobami serca. Zatrucie barem w

początkowym stadium objawia się zaburzeniami żołądkowo-jelitowymi, następnie

niedowładem mięśni, zwłaszcza kończyn górnych i szyi, ponadto trudnościami w

oddychaniu.

Bar działa także hamująco na proces mineralizacji kości, w których jest łatwo

odkładany. Mechanizm toksycznego działania tego pierwiastka polega na wypieraniu

potasu i wiązaniu anionów siarczanowych.

31

32

Grupa 13

Grupa 13 -- glinowce

glinowce

Glinowce: bor(B)

Glinowce: bor(B) –

– półmetal, glin (Al), gal(Ga), ind(In), tal(Tl).

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

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

(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

Al –

– w przemyśle chemicznym, elektrycznym,

w przemyśle chemicznym, elektrycznym,

pozostałe

pozostałe –

– dodatki do stopów.

dodatki do stopów.

Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0009%. Ważniejsze minerały boru to:

boraks, kernit, kolemanit i aszaryt.

Z punktu widzenia odżywiania, bogatym źródłem boru są świeże warzywa i owoce, a

wśród tych ostatnich przede wszystkim orzechy.

33

Bor (B)

Wpływa na metabolizm wapnia, fosforu i fluoru oraz na wiele procesów enzymatycznych. Bor podnosi

poziom hormonów sterydowych u człowieka, dzięki czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega

osteoporozie. Ma wpływ na aktywność komórek mózgowych oraz na cały system immunologiczny.

Własności Bor nie jest jeszcze zaliczany do pierwiastków niezbędnych dla człowieka i zwierząt, ale korzystne

oddziaływanie na funkcjonowanie organizmów wskazuje na potrzebę uwzględniania jego zawartości w

pożywieniu i paszy. Fizjologiczna rola boru nie jest dokładnie zbadana. Pojawiają się informacje o jego

wpływie na metabolizm wapnia, fosforu i fluoru. Przypuszczalnie bor podnosi poziom hormonów

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

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

zarówno przez przewód pokarmowy i drogą oddechową 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 wydalany. Najdłużej zatrzymywany jest w komórkach nerwowych. W wątrobie nerkach i mózgu

stwierdzono zbliżone ilości.

Działanie toksyczne Zatrucia borem zdarzają się wskutek nadmiernego spożywania związków tego

pierwiastka (używanego w przetwórstwie w niektórych krajach). Objawy zatrucia to: niezborność ruchów,

uszkodzenia nerek, spadek hemoglobiny, zmiany skórne oraz zaburzenia przewodu pokarmowego,

podrażnienie błon śluzowych, uszkodzenia układu nerwowego.

Dawka 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.

34

Znaczenie biologiczne

Bor jest niezbędny do prawidłowego wzrostu roślin. Odpowiada za transport

związków organicznych w łyku (głównie cukrów), wpływa na prawidłowy

wzrost łagiewki pyłkowej (jego brak powoduje zahamowanie jej wzrostu),

wpływa na wytworzenie elementów płciowych u roślin. Jest pierwiastkiem,

który bardzo trudno przemieszcza się w roślinie. Jego niedobór może

powodować zgorzel liści sercowych i suchą zgniliznę korzeni buraka.

Bor ma również wpływ na organizm człowieka, przede wszystkim na jego

kościec. Przypuszcza się, iż jest niezbędny do prawidłowej gospodarki

wapniowej organizmu. Razem z wapniem, magnezem i witaminą D reguluje

metabolizm, wzrost, rozwój tkanki kostnej.

Jego niedobór powoduje utratę wapnia i demineralizację kości.

35

Znaczenie biologiczne

Glin dla zwierząt w nadmiarze może być rakotwórczy. Podejrzewa się, iż powoduje

chorobę Alzheimera u ludzi. Z tych powodów gotowanie kwaśnych potraw w garnkach

z aluminium jest niewskazane, ponieważ kwas wzmaga rozpuszczalność glinu.

Codziennie w pożywieniu, między innymi w warzywach i herbacie, przyjmujemy około

12 mg glinu.

Wodorowęglan glinu Al(HCO3)3, ortofosforan glinu AlPO4, oraz krzemian glinu

Al2(SiO3)3, są stosowane jako leki przy nadkwasocie.

36

2009-12-31

7

37

Grupa 14

Grupa 14 -- węglowce

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

C -- możliwość tworzenia połączeń C

możliwość tworzenia połączeń C –

– C i C

C i C –

– H, Si

H, Si -- możliwość tworzenia

możliwość tworzenia

połączeń Si

połączeń Si –

– H (silany 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

C –

– zastosowanie powszechne,

zastosowanie powszechne,

Si

Si –

– półprzewodniki, składnik szkła

półprzewodniki, składnik szkła

38

Grupa 15

Grupa 15 -- azotowce

azotowce

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

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

(Bi).

(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

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

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

N, P –

– pierwiastki biogenne

pierwiastki biogenne

Rola:

Rola:

N

N –

– petrochemia, nawozy sztuczne,

petrochemia, nawozy sztuczne,

tworzywa syntetyczne,

tworzywa syntetyczne,
P

P -- nawozy

nawozy

39

Grupa 16

Grupa 16 -- tlenowce

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

O –

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

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

Rola:

Rola:

O

O –

– pierwiastek biogenny, hutnictwo,

pierwiastek biogenny, hutnictwo,

medycyna, S

medycyna, S –

– pierwiastek biogenny,

pierwiastek biogenny,

przemysł chemiczny

przemysł chemiczny

Selen.

pierwiastek niezbędny dla organizmu

składnik enzymów oksydacyjno-redukcyjnych i cytochromów

występuje w peroksydazie glutationowej

w organizmie selen tworzy z metalami toksycznymi trudno rozpuszczalne

selenki

niedobór selenu powoduje:

uszkodzenie mięśnia sercowego,

choroby układu kostnego,

ograniczenie sprawności układu odpornościowego,

zwiększa także ryzyko choroby nadciśnieniowej i nowotworów.

40

41

Grupa 17

Grupa 17 -- fluorowce

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

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

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

połączeniach występują na stopniu utlenienia od --I do VII.

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.

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

42

2009-12-31

8

Fluor – występowanie w przyrodzie

•

fluoryt

Ca F

2

•

apatyt

3 Ca

3

(PO

4

)

2

.

CaF

2

•

kriolit

Na

3

AlF

6

43

Fluor - wchłanianie

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

dziennie spożywanej ilości fluorków

40-50% pobranych związków ulega wchłonięciu w żołądku

większość związków fluoru przyswajana jest w górnej części jelita

cienkiego.

44

Fluor – wchłanianie, interakcje

kationy wielowartościowe hamują wchłanianie

związków fluoru – Ca

+2

, Mg

+2

, Al

+3

chlorek sodu ogranicza przyswajanie

substancje tłuszczowe ułatwiają wchłanianie związków

fluoru.

45

Fluor – występowanie w organizmie

w osoczu krwi fluorki występują w postaci

jonowej

niejonowej

wysokie pH krwi oraz jej hematokryt powodują wzrost stężenia fluorków

są obecne we wszystkich płynach ustrojowych: żółci, ślinie, moczu, w
ilościach zależnych od stężenia w osoczu

są transportowane przez łożysko

46

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

47

Aktywność biologiczna fluorków

głównym składnikiem nieorganicznym kości i zębów jest hydroksyapatyt

Ca

10

(PO

4

)

6

(OH)

2

Ca

3

(PO

4

)

2

.

Ca(OH)

2

hydroksyapatyt związany jest z węglanami i cytrynianami.

stosunek wapnia do fosforanów w fazie krystalicznej apatytu kości jest

mniejszy niż w apatycie naturalnym.

fluorek zastąpuje grupę hydroksylową hydroksyapatytu tworząc fluoroapatyt

w stosunku do hydroksyapatytu jest on znacznie bardziej twardy, ale

jednocześnie wzrasta jego kruchość.

48

2009-12-31

9

Toksyczność fluorków

fluorki w dużych dawkach mają działanie teratogenne

fluor z metalami dwuwartościowymi tworzy fluorki

powoduje u dzieci zaburzenia rozwojowe

wpływa niekorzystnie na pobieranie i metabolizm jodu

ma działanie neurotoksyczne

49

Aktywność biologiczna fluorków

– płytka bakteryjna

(1)

Fluorki obecne w w płytce nazębnej powodują:

hamowanie procesu deminaralizacji

wzmaganie procesu remineralizacji

redukcja gradientu protonowego (fluorki hamują bakteryjną ATP-
azę protonową)

zapobieganie tworzenia gradientu protonowego

zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy

50

Aktywność biologiczna fluorków

– płytka bakteryjna

(2)

Fluorki obecne w w płytce nazębnej powodują:

zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy

oddziaływanie na przepuszczalność błony komórkowej

hamowanie enolazy – zmienia przemianę cukrów w bakteriach

redukcja produkcji polisacharydów zewnątrzkomórkowych

ograniczenie zapasów tłuszczów

zmiana stosunku glukany/fruktazy w płytce nazębnej.

51

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

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

kwasów.

53

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

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

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

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

Przy trój-- i czterododatnim stopniu utlenienia metalu związki mają

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

, albo meta związków -- HMeO

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.

Cynk

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

występuje on głównie wewnątrzkomórkowo.

stanowi centrum aktywne wielu enzymów

występuje w wielu białkach wiążących kwasy nukleinowe

poprawia metabolizm, przyspiesza gojenie się ran i poprawia sprawność
umysłową

niedobór cynku powoduje zaburzenia układu kostnego, funkcji
rozrodczych, stany zapalne skóry, sprzyja procesom miażdżycowym

54

2009-12-31

10

Molibden.

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

wchodzi on w skład centrów aktywnych enzymów odpowiedzialnych za
procesy oksydacyjno-redukcyjne.

ma zdolność do ulegania dwuelektronowym reakcjom redoks na
stopniach utlenienia między 6 a 4.

nadmiar jest toksyczny - powoduje:

deformacje kości podobne do gośćca,

skłonność do próchnicy zębów

zaburzenia gospodarki lipidowej i białkowej.

55

Kobalt.

w największych ilościach występuje w narządach miąższowych i
mięśniach

jest on składnikiem witaminy B12, która odgrywa rolę w:

w wytwarzaniu krwinek czerwonych

metabolizmie białek oraz

kwasów nukleinowych.

niedobór witaminy B12 powoduje niedokrwistość i zmiany w
narządach miąższowych

nadmiar kobaltu powoduje czerwienicę, uszkodzenie narządów
miąższowych – nerek, wątroby, uszkodzenie osłonek mielinowych,
kardiomiopatię.

56

Kadm.

charakteryzuje się wybitnymi właściwościami akumulującymi.

okres półtrwania w organizmie (10 – 30 lat) przyczynia się do odkładania się, wraz
z wiekiem, głównie w nerkach, gdzie gromadzi się do 50% całego kadmu.

działa na systemy enzymatyczne komórek, wypierając i zastępując inne
fizjologiczne metale (Cu, Zn, Se) z metaloenzymów

wiąże się z grupami czynnymi –SH białek:

łatwo wiąże się z metalotioneiną, niskocząsteczkowym białkiem cytoplazmatycznym,
bogatym w reszty cysteinowe, która wiąże dwuwartościowe kationy cynku, miedzi,
selenu

nadmiar kadmu prowadzi do zaburzeń czynności nerek, metabolizmu wapnia i
funkcji rozrodczych, rozwoju choroby nadciśnieniowej oraz zmian nowotworowych,
głównie nerek i gruczołu krokowego.

57

Ołów.

w organizmiei jest odkładany w postaci nierozpuszczalnych związków ołowiu, w
kościach i w tkankach miękkich

toksyczne działanie ołowiu ujawnia się na poziomie molekularnym, hamuje wiele
enzymów, w tym syntazę porfobilinogenową, podstawowy składnik w syntezie
hemu

wiąże się z kwasami nukleinowymi i aminokwasami białek

zakłóca metabolizm niezbędnych pierwiastków śladowych działając
antagonistycznie na inne metale m.in. przyspiesza wydalanie miedzi i żelaza z
organizmu

podwyższenie poziomu miedzi, wapnia i fosforu w diecie obniża pobieranie ołowiu
przez organizm

skutkami toksyczności ołowiu są zaburzenia w hematopoezie, nadciśnienie
tętnicze, neuropatie i uszkodzenia mózgu

58

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

59