Składniki
Składniki
bionieorganiczne
bionieorganiczne
organizmu
organizmu
Zakład Analizy Leków
Zakład Analizy Leków
2
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 (g/g, ng/g tkanki)
zapotrzebowanie na mikropierwiastki wynosi mniej
niż 100 mg w ciągu doby
3
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
4
Mikropierwiastki
Mikropierwiastki
Istotne pierwiastki mogą wchodzić w skład:
Istotne pierwiastki mogą wchodzić w skład:
–
enzymów –
enzymów –
Cu – dysmutaza ponadtlenkowa, oksydazy
Cu – dysmutaza ponadtlenkowa, oksydazy
aminowe
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
5
Specyficzność działania
Specyficzność działania
pierwiastków śladowych
pierwiastków śladowych
Działanie pierwiastków śladowych
Działanie pierwiastków śladowych
in vivo
in vivo
jest całkowicie
jest całkowicie
specyficzne.
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
specyficzność ta jest zdecydowanie
mniejsza.
mniejsza.
6
6
Wchłanianie i przenoszenie
Wchłanianie i przenoszenie
pierwiastków śladowych w
pierwiastków śladowych w
ustroju
ustroju
Wchłanianie pierwiastków odbywa się z udziałem
Wchłanianie pierwiastków odbywa się z udziałem
specyficznych białek transportowych
specyficznych 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
2
2
-makroglobulina – Mn, Zn
-makroglobulina – Mn, Zn
aminokwasy
aminokwasy
– Cu, Se
– Cu, Se
7
7
Wchłanianie i przenoszenie
Wchłanianie i przenoszenie
pierwiastków śladowych w
pierwiastków śladowych w
ustroju
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
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
związanych z
apoenzymem
apoenzymem
jon metalu nie zmienia stopnia utlenienia w czasie katalizowanej
jon metalu nie zmienia stopnia utlenienia w czasie katalizowanej
reakcji
reakcji
Zn
Zn
+2
+2
, Mn
, Mn
+2
+2
, Ni
, Ni
+2
+2
, Mg
, Mg
+2
+2
, Cu
, Cu
+2
+2
- w reakcjach hydrolizy,
- w reakcjach hydrolizy,
dekarboksylacji, transaminacji
dekarboksylacji, 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
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
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
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
(dla litu n=2, dla sodu n=3, itd.), który jest łatwo
oddawany przez pierwiastki a atomy przechodzą w jony
oddawany przez pierwiastki a atomy przechodzą w jony
jednododatnie. Wszystkie litowce są metalami. Niskie potencjały
jednododatnie. Wszystkie litowce są metalami. Niskie potencjały
jonizacyjne litowców powodują iż metale te są silnymi reduktorami.
jonizacyjne litowców powodują iż metale te są silnymi reduktorami.
Występowanie
Występowanie
:
:
Sód i potas są dość powszechnymi składnikami
Sód i potas są dość powszechnymi składnikami
litosfery (po ok. 2,5%); występują w postaci związków najczęściej
litosfery (po ok. 2,5%); występują w postaci związków najczęściej
jako chlorki, siarczany, węglany, itd.
jako chlorki, siarczany, węglany, itd.
Właściwości chemiczne
Właściwości chemiczne
:
:
Litowce, jak również ich tlenki, łatwo reagują z wodą tworząc
Litowce, jak również ich tlenki, łatwo reagują z wodą tworząc
mocne zasady (NaOH i KOH).
mocne zasady (NaOH i KOH).
Podczas spalania litowców w powietrzu lub tlenie tworzą tlenki, a
Podczas spalania litowców w powietrzu lub tlenie tworzą tlenki, a
także nadtlenki i ponadtlenki.
także 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
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
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
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
Transport i magazynowanie składników
mineralnych wymaga swoistych białek.
mineralnych 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
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
16
Grupa 2 - berylowce
Grupa 2 - berylowce
Berylowce: beryl (Be), magnez (Mg), wapń (Ca), stront (Sr),
Berylowce: beryl (Be), magnez (Mg), wapń (Ca), stront (Sr),
bar (Ba), rad (Ra)
bar (Ba), rad (Ra)
.
.
W stanie podstawowym wykazują konfigurację elektronów
W stanie podstawowym wykazują konfigurację elektronów
walencyjnych ns
walencyjnych ns
2
2
. Z powodu mniejszych promieni od litowców,
. Z powodu mniejszych promieni od litowców,
berylowce posiadają nieco większą gęstość, twardość, mniejszą
berylowce posiadają nieco większą gęstość, twardość, mniejszą
lotność i wyższe potencjały jonizacyjne
lotność i wyższe potencjały 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
związkach na drugim stopniu utlenienia, głównie jako dwudodatnie
jony.
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
Berylowce z wyjątkiem berylu, ogrzewane z węglem tworzą węgliki
MeC
MeC
2
2
. Najbardziej znanym jest CaC
. Najbardziej znanym jest CaC
2
2
(karbid), z którego otrzymuje
(karbid), z którego otrzymuje
się acetylen.
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
17
Występowanie
Magnez jest jednym z najpospolitszych pierwiastków, występuje w skorupie ziemskiej w
ilości 2,74% pod postacią minerałów: dolomitu, magnezytu, kizerytu,
,
,
i
. W wodzie morskiej występuje w ilości około 1200 ppm, w
postaci roztworu soli Mg2+.
Produkty spożywcze, będące najlepszymi źródłami magnezu (w 100g produktu):
pestki
- 520 mg
gorzkie - 420 mg
natka
- 291 mg
- 250 mg
- 218 mg
orzechy - 130-190 mg
biała - 169 mg
ze skórką - 104 mg
18
18
Magnez (Mg)
Magnez (Mg)
Potrzebny do syntezy białek, odgrywa bardzo ważną rolę przy skurczach
Potrzebny do syntezy białek, odgrywa bardzo ważną rolę przy skurczach
mięśni, chroni naczynia włosowate mięśni przed zniszczeniem, bierze udział
mięśni, chroni naczynia włosowate mięśni przed zniszczeniem, bierze udział
w syntezie znacznej ilości enzymów, odgrywa kluczową rolę w
w syntezie znacznej ilości enzymów, odgrywa kluczową rolę w
biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi.
biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi.
Własności
Własności
Magnez bierze udział w różnych procesach metabolicznych. Odgrywa ważną
Magnez bierze udział w różnych procesach metabolicznych. Odgrywa ważną
rolę w procesie skurczu mięśni (w tym mięśnia sercowego), - utrzymuje
rolę w procesie skurczu mięśni (w tym mięśnia sercowego), - utrzymuje
normalny rytm serca. wpływa na pobudliwość nerwowo-mięśniową
normalny rytm serca. wpływa na pobudliwość nerwowo-mięśniową
(antagonista wapnia). Wpływa także korzystnie na proces krzepnięcia krwi -
(antagonista wapnia). Wpływa także korzystnie na proces krzepnięcia krwi -
jest stabilizatorem płytek krwi i fibrynogenu. Stymuluje mechanizmy obronne
jest stabilizatorem płytek krwi i fibrynogenu. Stymuluje mechanizmy obronne
organizmu, wpływa na prawidłowy rozwój układu kostnego, a także wywiera
organizmu, wpływa na prawidłowy rozwój układu kostnego, a także wywiera
działanie uspokajające. Magnez jest makroelementem niezbędnym do
działanie uspokajające. Magnez jest makroelementem niezbędnym do
prawidłowego funkcjonowania komórek; Witamina B6 (pirydoksyna) zwiększa
prawidłowego funkcjonowania komórek; Witamina B6 (pirydoksyna) zwiększa
syntezę GABA, który pełni funkcję neuroprzekaźnika w organizmie, ale
syntezę GABA, który pełni funkcję neuroprzekaźnika w organizmie, ale
ułatwia wchłanianie magnezu z przewodu pokarmowego. Dzięki
ułatwia wchłanianie magnezu z przewodu pokarmowego. Dzięki
synergicznemu działaniu obu składników preparat usuwa stany niepokoju o
synergicznemu działaniu obu składników preparat usuwa stany niepokoju o
podłożu psychicznym lub somatycznym, nie upośledzając zdolności uczenia
podłożu psychicznym lub somatycznym, nie upośledzając zdolności uczenia
się i koncentracji. Zapobiega także stresom, bólom i zawrotom głowy. Magnez
się i koncentracji. Zapobiega także stresom, bólom i zawrotom głowy. Magnez
jest konieczny dla właściwego metabolizmu wapnia i witaminy C Magnez
jest konieczny dla właściwego metabolizmu wapnia i witaminy C Magnez
wywiera wpływ na metabolizm sodu, potasu, i wapnia. Magnez potrzebny jest
wywiera wpływ na metabolizm sodu, potasu, i wapnia. Magnez potrzebny jest
do syntezy białek, chroni naczynia włosowate mięśni przed uszkodzeniem,
do syntezy białek, chroni naczynia włosowate mięśni przed uszkodzeniem,
bierze udział w syntezie znacznej ilości enzymów, odgrywa kluczową rolę w
bierze udział w syntezie znacznej ilości enzymów, odgrywa kluczową rolę w
biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi. Wymienione
biochemicznych przemianach energetycznych cukru we krwi. Wymienione
procesy podlegają zaburzeniom przy niedoborze magnezu, który jest
procesy podlegają zaburzeniom przy niedoborze magnezu, który jest
przyczyna także innych dysfunkcji metabolicznych w organizmie, głównie w
przyczyna także innych dysfunkcji metabolicznych w organizmie, głównie w
komórkach mięśni gładkich i mięśnia sercowego. Magnez spełnia rolę w
komórkach mięśni gładkich i mięśnia sercowego. Magnez spełnia rolę w
profilaktyce i terapii różnych chorób oraz zapobiega nadpobudliwości
profilaktyce i terapii różnych chorób oraz zapobiega nadpobudliwości
nerwowej, depresji i wegetatywnej dystonii.
nerwowej, depresji i wegetatywnej dystonii.
19
19
Brak
Brak
Niedobór magnezu objawia się wzmożonym napięciem
Niedobór magnezu objawia się wzmożonym napięciem
mięśniowym, drżeniem mięśniowym, skurczami mięśni, w
mięśniowym, drżeniem mięśniowym, skurczami mięśni, w
skrajnych przypadkach osłabieniem, nudnościami i wymiotami,
skrajnych przypadkach osłabieniem, nudnościami i wymiotami,
napadami tężyczki, zaburzeniami rytmu serca, zmianami
napadami tężyczki, zaburzeniami rytmu serca, zmianami
psychicznymi - objawami depresyjnymi, drażliwością, stanami
psychicznymi - objawami depresyjnymi, drażliwością, stanami
lękowymi, omamami, zaburzeniami snu.Zapotrzebowanie
lękowymi, omamami, zaburzeniami snu.Zapotrzebowanie
dobowe na magnez wynosi około 300 mg i wzrasta przy
dobowe na magnez wynosi około 300 mg i wzrasta przy
przyspieszonym pasażu przez przewód pokarmowy, nadmiernym
przyspieszonym pasażu przez przewód pokarmowy, nadmiernym
spożyciu alkoholu, sytuacjach stresowych, nadmiernym wysiłku.
spożyciu alkoholu, sytuacjach stresowych, nadmiernym wysiłku.
Przy deficycie występują biegunka, dolegliwości kostne, mdłości,
Przy deficycie występują biegunka, dolegliwości kostne, mdłości,
nerwowość, niepokój, stan zgubienia, osłabienie mięśni, stany
nerwowość, niepokój, stan zgubienia, osłabienie mięśni, stany
depresyjne, ubytki w zębach, uczucie mrowienia w rękach i
depresyjne, ubytki w zębach, uczucie mrowienia w rękach i
nogach, zakłócenia w prawidłowej czynności serca. Do
nogach, zakłócenia w prawidłowej czynności serca. Do
zapewnienia prawidłowej pracy serca niezbędny jest magnez.
zapewnienia prawidłowej pracy serca niezbędny jest magnez.
Objawami niedoboru są również: zaburzenia wzrostu i rozwoju
Objawami niedoboru są również: zaburzenia wzrostu i rozwoju
psychicznego, osłabienie, skurcze mięśni, depresja, zaburzenia w
psychicznego, osłabienie, skurcze mięśni, depresja, zaburzenia w
pracy serca, nerwowość.
pracy serca, nerwowość.
Dawka
Dawka
Dawkowanie: Mężczyźni: 370mg Kobiety: 300mg. Dzienne
Dawkowanie: Mężczyźni: 370mg Kobiety: 300mg. Dzienne
zapotrzebowanie magnezu przez człowieka wynosi 300-400
zapotrzebowanie magnezu przez człowieka wynosi 300-400
mg/dobę. Przyswajalność magnezu dla organizmu jest
mg/dobę. Przyswajalność magnezu dla organizmu jest
zróżnicowana i kształtuje się na poziomie 40% dawki w
zróżnicowana i kształtuje się na poziomie 40% dawki w
pożywieniu. Stopień przyswajalności zależy od właściwości
pożywieniu. Stopień przyswajalności zależy od właściwości
organizmu oraz od antagonistycznego wpływu innych
organizmu oraz od antagonistycznego wpływu innych
pierwiastków.
pierwiastków.
20
20
Magnez wchodzi w skład
, jony magnezu odgrywają też dużą
rolę w utrzymywaniu
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
oraz stosowania nadmiernej ilości konserwantów żywności. Inne
przyczyny niedoboru magnezu to: nadużywanie alkoholu, picie kawy,
stosowanie hormonalnych środków antykoncepcyjnych,
,
spożywanie nadmiernych ilości tłuszczów, niewydolność
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,
, bóle głowy,
mdłości,
, drganie jednej z powiek.
21
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
tworzą one kompleksy z kwasami nukleinowymi
zobojętniając ich ujemnie naładowane grupy
zobojętniając ich ujemnie naładowane grupy
fosforanowe.
fosforanowe.
stabilizuje strukturę rybosomów
stabilizuje strukturę rybosomów
22
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
23
Wapń
Wapń
(
(
Ca
Ca
calcium
calcium
) -
) -
z grupy
z grupy
w
.
.
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.
w
w
r. wyizolował go w stanie czystym i udowodnił
r. wyizolował go w stanie czystym i udowodnił
analitycznie, że jest pierwiastkiem.
analitycznie, że jest pierwiastkiem.
Wapń występuje na górnych warstwach Ziemi w ilości 3,54%.
Wapń występuje na górnych warstwach Ziemi w ilości 3,54%.
Główne minerały to
Główne minerały to
,
,
,
,
,
, anhydryt, dolomit, fluoryt, apatyt oraz wiele krzemianów.
, anhydryt, dolomit, fluoryt, apatyt oraz wiele krzemianów.
Wapń jest dość aktywnym metalem i w odpowiednich warunkach
Wapń jest dość aktywnym metalem i w odpowiednich warunkach
reaguje z wodą, ale nie tak gwałtownie jak metale alkaliczne.
reaguje z wodą, ale nie tak gwałtownie jak metale alkaliczne.
Gwałtownie reaguje z większością kwasów mineralnych i wieloma
Gwałtownie reaguje z większością kwasów mineralnych i wieloma
organicznymi.
organicznymi.
Najważniejsze związki wapnia to tlenek wapnia,
Najważniejsze związki wapnia to tlenek wapnia,
nadtlenek
nadtlenek
wapnia
wapnia
, wodorotlenek wapnia oraz wiele soli jak np: węglan
, wodorotlenek wapnia oraz wiele soli jak np: węglan
wapnia, azotan wapnia czy węglik wapnia.
wapnia, azotan wapnia czy węglik wapnia.
24
24
Wapń (Ca)
Wapń (Ca)
Dba o zdrowie, mocne kości i zęby, umożliwia przewodzenie
Dba o zdrowie, mocne kości i zęby, umożliwia przewodzenie
impulsów nerwowych, jest odpowiedzialny za skurcze włókien
impulsów nerwowych, jest odpowiedzialny za skurcze włókien
mięśniowych, bierze udział w wielu procesach ezymatycznych,
mięśniowych, bierze udział w wielu procesach ezymatycznych,
odgrywa znaczącą rolę przy regulacji pracy serca, działa
odgrywa znaczącą rolę przy regulacji pracy serca, działa
przeciwalergicznie, uszczelnia błony biologicznie.
przeciwalergicznie, uszczelnia błony biologicznie.
Własności
Własności
Wapń jest ważnym składnikiem mineralnym organizmu wpływającym
Wapń jest ważnym składnikiem mineralnym organizmu wpływającym
na prawidłowe funkcjonowanie wielu mechanizmów regulacyjnych.
na prawidłowe funkcjonowanie wielu mechanizmów regulacyjnych.
Jest niezbędny w wielu procesach, m.in. przewodnictwie nerwowo-
Jest niezbędny w wielu procesach, m.in. przewodnictwie nerwowo-
mięśniowym, czynności mięśni, prawidłowym rozwoju układu
mięśniowym, czynności mięśni, prawidłowym rozwoju układu
kostnego, procesach krzepnięcia krwi, aktywacji niektórych
kostnego, procesach krzepnięcia krwi, aktywacji niektórych
enzymów, przepuszczalności błon. Wapń występuje w organizmie w
enzymów, przepuszczalności błon. Wapń występuje w organizmie w
ilościach przekraczających znacznie ilości jakiegokolwiek innego
ilościach przekraczających znacznie ilości jakiegokolwiek innego
pierwiastka. Około 99% wapnia występuje w kośćcu. Zjonizowany
pierwiastka. Około 99% wapnia występuje w kośćcu. Zjonizowany
wapń odgrywa ważną rolę w krzepnięciu krwi, w utrzymaniu
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
przepuszczalności błon komórkowych. Od wapnia zależy działanie
wielu enzymów, funkcjonowanie mięśni, gojenie się ran, hormonalna
wielu enzymów, funkcjonowanie mięśni, gojenie się ran, hormonalna
transmisja bodźców, mocne kości, odprężone nerwy, optymizm,
transmisja bodźców, mocne kości, odprężone nerwy, optymizm,
entuzjazm, pogodny, wyrównany nastrój, prawidłowa czynność
entuzjazm, pogodny, wyrównany nastrój, prawidłowa czynność
serca, prawidłowa krzepliwość krwi, przyswajanie żelaza w
serca, prawidłowa krzepliwość krwi, przyswajanie żelaza w
organizmie, zdrowe zęby, zdrowy sen. Wapń umożliwia przewodzenie
organizmie, zdrowe zęby, zdrowy sen. Wapń umożliwia przewodzenie
impulsów nerwowych, jest odpowiedzialny za skurcze włókien
impulsów nerwowych, jest odpowiedzialny za skurcze włókien
mięśniowych, bierze udział w wielu procesach enzymatycznych,
mięśniowych, bierze udział w wielu procesach enzymatycznych,
odgrywa znaczącą rolę przy regulacji pracy serca, działa
odgrywa znaczącą rolę przy regulacji pracy serca, działa
przeciwalergiczne, uszczelnia błony biologiczne..
przeciwalergiczne, uszczelnia błony biologiczne..
25
25
Brak
Brak
Przy deficycie wapnia mogą wystąpić odznaki jak: skurcze
Przy deficycie wapnia mogą wystąpić odznaki jak: skurcze
mięśni, uczucie mrowienia i drętwienia w rękach i nogach,
mięśni, uczucie mrowienia i drętwienia w rękach i nogach,
ból w stawach, zwolnienie tętna. Następnymi objawami są:
ból w stawach, zwolnienie tętna. Następnymi objawami są:
bicie serca, krwotoki, zaburzenia snu, stany lękowe,
bicie serca, krwotoki, zaburzenia snu, stany lękowe,
zaburzenia chodu, złamania kości, zaburzenia wzrostu u
zaburzenia chodu, złamania kości, zaburzenia wzrostu u
dzieci. Objawami niedoboru są : krzywica u dzieci,
dzieci. Objawami niedoboru są : krzywica u dzieci,
osteoporoza u dorosłych.
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
równoznaczne z dostatecznym wykorzystaniem zawartego
w nim wapnia. Sensowniej jest bogate w wapń produkty
w nim wapnia. Sensowniej jest bogate w wapń produkty
spożywać razem z większymi posiłkami. Stosunkowo duża
spożywać razem z większymi posiłkami. Stosunkowo duża
masa głównego posiłku pobudza wytwarzanie kwasu
masa głównego posiłku pobudza wytwarzanie kwasu
żołądkowego. Nadto żołądek opróżnia się w wolniejszym
żołądkowego. Nadto żołądek opróżnia się w wolniejszym
tempie, w związku z czym możliwe jest pełniejsze
tempie, w związku z czym możliwe jest pełniejsze
wykorzystanie zasobów wapniowych. Na tej samej zasadzie
wykorzystanie zasobów wapniowych. Na tej samej zasadzie
w wielu przypadkach nie jest zbyt skuteczne łykanie
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
uwolniony, przechodzi do jelita i zostaje bezużytecznie
wydalony. Dawkowanie: Dorośli: 900mg/dobę
wydalony. Dawkowanie: Dorośli: 900mg/dobę
26
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
Fasola
szparagowa
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
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
28
Stront (Sr)
Stront (Sr)
Nawet małe dawki tego pierwiastka pokrywają dzienne
Nawet małe dawki tego pierwiastka pokrywają dzienne
zapotrzebowanie organizmu. Istotnym czynnikiem jest stosunek
zapotrzebowanie organizmu. Istotnym czynnikiem jest stosunek
Ca/Sr, przy obniżeniu, którego zachodzą deformacje kośća lub
Ca/Sr, przy obniżeniu, którego zachodzą deformacje kośća lub
inne zespoły chorobowe.
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,
Prawdopodobnie stront odgrywa rolę w procesach wzrostu kości,
ma też zapobiegać próchnicy zębów. Być może ma udział w
ma też zapobiegać próchnicy zębów. Być może ma udział w
procesach energetycznych komórek. We krwi zawartość strontu
procesach energetycznych komórek. We krwi zawartość strontu
wynosi 0,4ą0,1umol/l.
wynosi 0,4ą0,1umol/l.
Dawka
Dawka
Dawka dzienna dostarczana z pożywieniem wynosi ok. 200
Dawka dzienna dostarczana z pożywieniem wynosi ok. 200
ug i różni się w zależności od regionu geograficznego.
ug i różni się w zależności od regionu geograficznego.
Działanie toksyczne
Działanie toksyczne
Toksycznych stężeń strontu w organizmach
Toksycznych stężeń strontu w organizmach
zwierzęcych nie odnotowano. Nadmiar strontu może wywoływać
zwierzęcych nie odnotowano. Nadmiar strontu może wywoływać
zaburzenia metabolizmu wapnia i fosforanu a także miedzi i
zaburzenia metabolizmu wapnia i fosforanu a także miedzi i
kobaltu. Ważnym czynnikiem jest stosunek Ca/Sr, przy jego
kobaltu. Ważnym czynnikiem jest stosunek Ca/Sr, przy jego
obniżeniu może dojść do deformacji kośćca i innych zespołów
obniżeniu może dojść do deformacji kośćca i innych zespołów
chorobowych. Zatrucie strontem-90 prowadzi do uszkodzeń kości
chorobowych. Zatrucie strontem-90 prowadzi do uszkodzeń kości
i szpiku kostnego
i szpiku kostnego
29
29
Znaczenie biologiczne - żadne. Pierwiastek ten może być tak
Znaczenie biologiczne - żadne. Pierwiastek ten może być tak
samo przyswajany jak wapń przez organizm i zastępować go
samo przyswajany jak wapń przez organizm i zastępować go
we wszystkich funkcjach, np. wbudowywując się w tkankę
we wszystkich funkcjach, np. wbudowywując się w tkankę
kostną. Gdy wchłaniane są jego izotopy stabilne, wówczas nie
kostną. Gdy wchłaniane są jego izotopy stabilne, wówczas nie
ma to żadnego wpływu na fukcjonowanie organizmu. Gdy
ma to żadnego wpływu na fukcjonowanie organizmu. Gdy
jednak jest to izotop 90Sr, wówczas pozostaje on długo w
jednak jest to izotop 90Sr, wówczas pozostaje on długo w
organizmie i napromieniowuje go od wewnątrz przez długie
organizmie i napromieniowuje go od wewnątrz przez długie
lata uniemożliwiając skuteczne przeprowadzenie odkażenia
lata uniemożliwiając skuteczne przeprowadzenie odkażenia
organizmu po jego wchłonięciu.
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 glinu, tworzy się
powierzchni, tak jak to jest w przypadku glinu, tworzy się
ochronna warstwa tlenków. Oczyszczona powierzchnia jest
ochronna warstwa tlenków. Oczyszczona powierzchnia jest
jednak bardzo reaktywna - czysty stront reaguje wybuchowo
jednak bardzo reaktywna - czysty stront reaguje wybuchowo
z wodą i może zapalić się na powietrzu.
z wodą i może zapalić się na powietrzu.
Stront w czystej postaci jest stosowany jako dodatek do
Stront w czystej postaci jest stosowany jako dodatek do
niektórych gatunków szkła - np. stosowanych do produkcji
niektórych gatunków szkła - np. stosowanych do produkcji
ekranów telewizyjnych. Ze względu na to, że barwi płomień
ekranów telewizyjnych. Ze względu na to, że barwi płomień
intensywnym, karmino-czerwonym kolorem jego sole są
intensywnym, karmino-czerwonym kolorem jego sole są
dodawane do
dodawane do
ogni sztucznych
ogni sztucznych
i
i
rakiet sygnałowych
rakiet sygnałowych
30
30
Bar jest metalem, bardziej miękkim niż cynk lecz twardszym
Bar jest metalem, bardziej miękkim niż cynk lecz twardszym
niż ołów. Naturalny pierwiastek jest mieszaniną siedmiu
niż ołów. Naturalny pierwiastek jest mieszaniną siedmiu
izotopów trwałych: 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba,
izotopów trwałych: 130Ba, 132Ba, 134Ba, 135Ba, 136Ba,
137Ba i 138Ba. W przyrodzie występuje przede wszystkim w
137Ba i 138Ba. W przyrodzie występuje przede wszystkim w
postaci minerałów, takich jak baryt (BaSO
postaci minerałów, takich jak baryt (BaSO
4
4
) oraz witeryt
) oraz witeryt
(BaCO
(BaCO
3
3
).
).
Wolny bar jest bardzo aktywny chemicznie. Na powietrzu
Wolny bar jest bardzo aktywny chemicznie. Na powietrzu
szybko utlenia się do tlenku BaO i nadtlenku BaO
szybko utlenia się do tlenku BaO i nadtlenku BaO
2
2
. W
. W
związkach występuje na +II stopniu utlenienia. Rozkłada
związkach występuje na +II stopniu utlenienia. Rozkłada
wodę, tworząc wodór i wodorotlenek Ba(OH)
wodę, tworząc wodór i wodorotlenek Ba(OH)
2
2
, który jest
, który jest
mocną zasadą; nasycony roztwór tego wodorotlenku zwany
mocną zasadą; nasycony roztwór tego wodorotlenku zwany
jest wodą barytową.
jest wodą barytową.
Sole baru są bezbarwne, zawierają kation Ba
Sole baru są bezbarwne, zawierają kation Ba
2+
2+
.
.
Rozpuszczalne sole baru są silnie trujące.
Rozpuszczalne sole baru są silnie trujące.
31
31
Bar (Ba)
Bar (Ba)
Własności
Własności
Zawartość we krwi człowieka wynosi 0,5 -2,4 ug/l. W
Zawartość we krwi człowieka wynosi 0,5 -2,4 ug/l. W
organizmie człowieka najwięcej baru gromadzi się w kościach
organizmie człowieka najwięcej baru gromadzi się w kościach
(70 ug/g).
(70 ug/g).
Pierwiastek ten może być silnie toksyczny jeśli występuje w
Pierwiastek ten może być silnie toksyczny jeśli występuje w
łatwo rozpuszczalnych w wodzie związkach: chlorku baru
łatwo rozpuszczalnych w wodzie związkach: chlorku baru
BaCl2, azotanu baru Ba(NO3)2 czy węglanu baru BaCO3.
BaCl2, azotanu baru Ba(NO3)2 czy węglanu baru BaCO3.
Związki trudno rozpuszczalne w wodzie jak np. siarczan baru
Związki trudno rozpuszczalne w wodzie jak np. siarczan baru
nie są szkodliwe dla organizmu i są wykorzystywane jako tzw.
nie są szkodliwe dla organizmu i są wykorzystywane jako tzw.
papka barytowa w rentgenologii do prześwietlenia żołądka
papka barytowa w rentgenologii do prześwietlenia żołądka
czy jelit.
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
pobierana w pożywieniu ocenia się na 600-750 ug. Wysokie
stężenie baru w wodzie można łączyć z wystąpieniem
stężenie baru w wodzie można łączyć z wystąpieniem
wysokiego ciśnienia krwi i chorobami serca. Zatrucie barem w
wysokiego ciśnienia krwi i chorobami serca. Zatrucie barem w
początkowym stadium objawia się zaburzeniami żołądkowo-
początkowym stadium objawia się zaburzeniami żołądkowo-
jelitowymi, następnie niedowładem mięśni, zwłaszcza
jelitowymi, następnie niedowładem mięśni, zwłaszcza
kończyn górnych i szyi, ponadto trudnościami w oddychaniu.
kończyn górnych i szyi, ponadto trudnościami w oddychaniu.
Bar działa także hamująco na proces mineralizacji kości, w
Bar działa także hamująco na proces mineralizacji kości, w
których jest łatwo odkładany. Mechanizm toksycznego
których jest łatwo odkładany. Mechanizm toksycznego
działania tego pierwiastka polega na wypieraniu potasu i
działania tego pierwiastka polega na wypieraniu potasu i
wiązaniu anionów siarczanowych.
wiązaniu anionów siarczanowych.
32
32
Grupa 13 - glinowce
Grupa 13 - glinowce
Glinowce: bor(B) – półmetal, glin (Al), gal(Ga), ind(In),
Glinowce: bor(B) – półmetal, glin (Al), gal(Ga), ind(In),
tal(Tl).
tal(Tl).
Pierwiastki 13 grupy mają trzy elektrony
Pierwiastki 13 grupy mają trzy elektrony
wartościowości, dwa sparowane w orbitalu s i jeden
wartościowości, dwa sparowane w orbitalu s i jeden
niesparowany w orbitalu p - (s
niesparowany w orbitalu p - (s
2
2
p).
p).
Występowanie:
Występowanie:
Al jest bardzo rozpowszechniony w przyrodzie, stanowi on 7,5%
Al jest bardzo rozpowszechniony w przyrodzie, stanowi on 7,5%
ogólnej masy pierwiastków wchodzących w skład skorupy
ogólnej masy pierwiastków wchodzących w skład skorupy
ziemskiej. Występuje w przyrodzie jedynie w postaci różnych
ziemskiej. Występuje w przyrodzie jedynie w postaci różnych
połączeń z innymi pierwiastkami, głównie jako składnik
połączeń z innymi pierwiastkami, głównie jako składnik
glinokrzemianów i tlenku glinowego.
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
Tworzy związki na +III stopniu utlenienia, tlenek i wodorotlenek
mają charakter amfoteryczny
mają charakter amfoteryczny
Rola:
Rola:
Al – w przemyśle chemicznym, elektrycznym,
Al – w przemyśle chemicznym, elektrycznym,
pozostałe – dodatki do stopów.
pozostałe – dodatki do stopów.
33
33
Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0009%.
Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0009%.
Ważniejsze minerały boru to: boraks,
Ważniejsze minerały boru to: boraks,
kernit
kernit
,
,
kolemanit
kolemanit
i
i
aszaryt
aszaryt
.
.
Z punktu widzenia odżywiania, bogatym źródłem boru są
Z punktu widzenia odżywiania, bogatym źródłem boru są
świeże warzywa i owoce, a wśród tych ostatnich przede
świeże warzywa i owoce, a wśród tych ostatnich przede
wszystkim orzechy.
wszystkim orzechy.
34
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,
enzymatycznych. Bor podnosi poziom hormonów sterydowych u człowieka,
dzięki czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega osteoporozie. Ma
dzięki czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega osteoporozie. Ma
wpływ na aktywność komórek mózgowych oraz na cały system
wpływ na aktywność komórek mózgowych oraz na cały system
immunologiczny.
immunologiczny.
Własności
Własności
Bor nie jest jeszcze zaliczany do pierwiastków niezbędnych dla
Bor nie jest jeszcze zaliczany do pierwiastków niezbędnych dla
człowieka i zwierząt, ale korzystne oddziaływanie na funkcjonowanie
człowieka i zwierząt, ale korzystne oddziaływanie na funkcjonowanie
organizmów wskazuje na potrzebę uwzględniania jego zawartości w
organizmów wskazuje na potrzebę uwzględniania jego zawartości w
pożywieniu i paszy. Fizjologiczna rola boru nie jest dokładnie zbadana.
pożywieniu i paszy. Fizjologiczna rola boru nie jest dokładnie zbadana.
Pojawiają się informacje o jego wpływie na metabolizm wapnia, fosforu i
Pojawiają się informacje o jego wpływie na metabolizm wapnia, fosforu i
fluoru. Przypuszczalnie bor podnosi poziom hormonów sterydowych u
fluoru. Przypuszczalnie bor podnosi poziom hormonów sterydowych u
człowieka, dzięki czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega
człowieka, dzięki czemu wpływa na przyswajalność wapnia i zapobiega
osteoporozie. Wspomina się o korzystnym oddziaływaniu boru w chorobach
osteoporozie. Wspomina się o korzystnym oddziaływaniu boru w chorobach
reumatycznych. Bor jest łatwo wchłaniany zarówno przez przewód
reumatycznych. Bor jest łatwo wchłaniany zarówno przez przewód
pokarmowy i drogą oddechową i natychmiast następuje wzrost jego stężenia
pokarmowy i drogą oddechową i natychmiast następuje wzrost jego stężenia
w nerkach, a także mózgu, wątrobie i tkance tłuszczowej. Bor nie jest
w nerkach, a także mózgu, wątrobie i tkance tłuszczowej. Bor nie jest
kumulowany w organizmie człowieka i jest szybko wydalany. Najdłużej
kumulowany w organizmie człowieka i jest szybko wydalany. Najdłużej
zatrzymywany jest w komórkach nerwowych. W wątrobie nerkach i mózgu
zatrzymywany jest w komórkach nerwowych. W wątrobie nerkach i mózgu
stwierdzono zbliżone ilości.
stwierdzono zbliżone ilości.
Działanie toksyczne
Działanie toksyczne
Zatrucia borem zdarzają się wskutek nadmiernego
Zatrucia borem zdarzają się wskutek nadmiernego
spożywania związków tego pierwiastka (używanego w przetwórstwie w
spożywania związków tego pierwiastka (używanego w przetwórstwie w
niektórych krajach). Objawy zatrucia to: niezborność ruchów, uszkodzenia
niektórych krajach). Objawy zatrucia to: niezborność ruchów, uszkodzenia
nerek, spadek hemoglobiny, zmiany skórne oraz zaburzenia przewodu
nerek, spadek hemoglobiny, zmiany skórne oraz zaburzenia przewodu
pokarmowego, podrażnienie błon śluzowych, uszkodzenia układu nerwowego.
pokarmowego, podrażnienie błon śluzowych, uszkodzenia układu nerwowego.
Dawka
Dawka
Dobowa dawka boru spożywanego w pokarmach wynosi od 0,3 do 3
Dobowa dawka boru spożywanego w pokarmach wynosi od 0,3 do 3
mg. Głównym źródłe boru są rośliny strączkowe, orzechy oraz niektóre owoce
mg. Głównym źródłe boru są rośliny strączkowe, orzechy oraz niektóre owoce
i warzywa.
i warzywa.
35
35
Znaczenie biologiczne
Znaczenie biologiczne
Bor jest niezbędny do prawidłowego wzrostu roślin.
Bor jest niezbędny do prawidłowego wzrostu roślin.
Odpowiada za transport związków organicznych w łyku
Odpowiada za transport związków organicznych w łyku
(głównie cukrów), wpływa na prawidłowy wzrost
(głównie cukrów), wpływa na prawidłowy wzrost
łagiewki pyłkowej (jego brak powoduje zahamowanie
łagiewki pyłkowej (jego brak powoduje zahamowanie
jej wzrostu), wpływa na wytworzenie elementów
jej wzrostu), wpływa na wytworzenie elementów
płciowych u roślin. Jest pierwiastkiem, który bardzo
płciowych u roślin. Jest pierwiastkiem, który bardzo
trudno przemieszcza się w roślinie. Jego niedobór może
trudno przemieszcza się w roślinie. Jego niedobór może
powodować zgorzel liści sercowych i suchą zgniliznę
powodować zgorzel liści sercowych i suchą zgniliznę
korzeni buraka.
korzeni buraka.
Bor ma również wpływ na organizm człowieka, przede
Bor ma również wpływ na organizm człowieka, przede
wszystkim na jego kościec. Przypuszcza się, iż jest
wszystkim na jego kościec. Przypuszcza się, iż jest
niezbędny do prawidłowej gospodarki wapniowej
niezbędny do prawidłowej gospodarki wapniowej
organizmu. Razem z wapniem, magnezem i witaminą D
organizmu. Razem z wapniem, magnezem i witaminą D
reguluje metabolizm, wzrost, rozwój tkanki kostnej.
reguluje metabolizm, wzrost, rozwój tkanki kostnej.
Jego niedobór powoduje utratę wapnia i
Jego niedobór powoduje utratę wapnia i
demineralizację
demineralizację
kości.
kości.
36
36
Znaczenie biologiczne
Znaczenie biologiczne
Glin dla zwierząt w nadmiarze może być rakotwórczy.
Glin dla zwierząt w nadmiarze może być rakotwórczy.
Podejrzewa się, iż powoduje chorobę Alzheimera u ludzi. Z
Podejrzewa się, iż powoduje chorobę Alzheimera u ludzi. Z
tych powodów gotowanie kwaśnych potraw w garnkach z
tych powodów gotowanie kwaśnych potraw w garnkach z
aluminium jest niewskazane, ponieważ kwas wzmaga
aluminium jest niewskazane, ponieważ kwas wzmaga
rozpuszczalność glinu. Codziennie w pożywieniu, między
rozpuszczalność glinu. Codziennie w pożywieniu, między
innymi w warzywach i herbacie, przyjmujemy około 12 mg
innymi w warzywach i herbacie, przyjmujemy około 12 mg
glinu.
glinu.
Wodorowęglan glinu
Wodorowęglan glinu
Al(HCO3)3, ortofosforan glinu AlPO4, oraz
Al(HCO3)3, ortofosforan glinu AlPO4, oraz
krzemian glinu
krzemian glinu
Al2(SiO3)3, są stosowane jako leki przy
Al2(SiO3)3, są stosowane jako leki przy
nadkwasocie.
nadkwasocie.
37
37
Grupa 14 - węglowce
Grupa 14 - węglowce
Węglowce: węgiel (C), krzem (Si), german (Ge), cyna (Sn),
Węglowce: węgiel (C), krzem (Si), german (Ge), cyna (Sn),
ołów (Pb).
ołów (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
Wszystkie węglowce mogą tworzyć wiązania kowalencyjne. W grupie
ze wzrostem masy atomowej zmienia się charakter pierwiastków.
ze wzrostem masy atomowej zmienia się charakter pierwiastków.
Węgiel jest typowym niemetalem, natomiast cyna i ołów są
Węgiel jest typowym niemetalem, natomiast cyna i ołów są
typowymi metalami.
typowymi 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
C - możliwość tworzenia połączeń C – C i C – H, Si - możliwość
tworzenia połączeń Si – H (silany Si
tworzenia połączeń Si – H (silany Si
n
n
H
H
2n+2
2n+2
). Sn i Pb posiadają
). Sn i Pb posiadają
właściwości typowo metaliczne.
właściwości typowo metaliczne.
Rola:
Rola:
C – zastosowanie powszechne,
C – zastosowanie powszechne,
Si – półprzewodniki, składnik szkła
Si – półprzewodniki, składnik szkła
38
38
Grupa 15 - azotowce
Grupa 15 - 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 -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
39
Grupa 16 - tlenowce
Grupa 16 - tlenowce
Tlenowce: tlen (O), siarka (S), selen (Se), tellur (Te) oraz
Tlenowce: tlen (O), siarka (S), selen (Se), tellur (Te) oraz
polon (Po).
polon (Po).
Atomy pierwiastków tej grupy mają na zewnętrznej
Atomy pierwiastków tej grupy mają na zewnętrznej
powłoce 6 elektronów o konfiguracji s
powłoce 6 elektronów o konfiguracji s
2
2
p
p
4
4
. Tworząc wiązania tlenowce
. Tworząc wiązania tlenowce
uzupełniają walencyjną powłokę elektronową do oktetu przyjmując
uzupełniają walencyjną powłokę elektronową do oktetu przyjmując
dwa elektrony, tworząc spolaryzowane wiązania atomowe.
dwa elektrony, 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
, natomiast nie tworzą
( z wyjątkiem Te i Po) jonów dodatnich. Najbardziej elektroujemny O
( z wyjątkiem Te i Po) jonów dodatnich. Najbardziej elektroujemny O
może posiadać najwyższy stopień utlenienia II (w związkach z
może posiadać najwyższy stopień utlenienia II (w związkach z
fluorem), natomiast pozostałe pierwiastki grupy mogą mieć
fluorem), natomiast pozostałe pierwiastki grupy mogą mieć
dodatnie stopnie utlenienia od II do VI.
dodatnie stopnie utlenienia od II do VI.
Charakterystyczną cechą tlenowców, a zwłaszcza siarki i selenu,
Charakterystyczną cechą tlenowców, a zwłaszcza siarki i selenu,
jest zdolność tworzenia różnych krystalicznych odmian
jest zdolność tworzenia różnych krystalicznych odmian
alotropowych .
alotropowych .
Występowanie:
Występowanie:
O – ok. 50% składu chemicznego atmosfery, wód i skorupy
O – ok. 50% składu chemicznego atmosfery, wód i skorupy
ziemskiej)
ziemskiej)
Rola:
Rola:
O – pierwiastek biogenny, hutnictwo,
O – pierwiastek biogenny, hutnictwo,
medycyna, S – pierwiastek biogenny,
medycyna, S – pierwiastek biogenny,
przemysł chemiczny
przemysł chemiczny
40
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
zwiększa także ryzyko choroby nadciśnieniowej i
nowotworów.
nowotworów.
41
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
. F
występuje jedynie na -I stopniu utlenienia. Pozostałe fluorowce mają
występuje jedynie na -I stopniu utlenienia. Pozostałe fluorowce mają
zdolność do tworzenia wiązań z wykorzystaniem orbitala typu d.
zdolność do tworzenia wiązań z wykorzystaniem orbitala typu d.
Dlatego w połączeniach występują na stopniu utlenienia od -I do VII.
Dlatego w połączeniach występują na stopniu utlenienia od -I do VII.
Właściwości chemiczne:
Właściwości chemiczne:
Fluorowce są utleniaczami (F najsilniejszy). Wszystkie fluorowce
Fluorowce są utleniaczami (F najsilniejszy). Wszystkie fluorowce
reagują z metalami, a także i z wieloma niemetalami. Wszystkie
reagują z metalami, a także i z wieloma niemetalami. Wszystkie
fluorowce tworzą z wodorem fluorowcowodory typu HX (HF, HCl, HBr i
fluorowce tworzą z wodorem fluorowcowodory typu HX (HF, HCl, HBr i
HI).
HI).
Wszystkie fluorowce tworzą połączenia z tlenem, tworząc różne tlenki.
Wszystkie fluorowce tworzą połączenia z tlenem, tworząc różne tlenki.
42
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
43
Fluor – występowanie w
Fluor – występowanie w
przyrodzie
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
kriolit
kriolit
Na
Na
3
3
AlF
AlF
6
6
44
44
Fluor - wchłanianie
Fluor - wchłanianie
jama ustna – wchłania się nie więcej niż 1% całkowitej
jama ustna – wchłania się nie więcej niż 1% całkowitej
ilości dziennie spożywanej ilości fluorków
ilości dziennie spożywanej ilości fluorków
40-50% pobranych związków ulega wchłonięciu w
40-50% pobranych związków ulega wchłonięciu w
żołądku
żołądku
większość związków fluoru przyswajana jest w górnej
większość związków fluoru przyswajana jest w górnej
części jelita cienkiego.
części jelita cienkiego.
45
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
46
Fluor – występowanie w
Fluor – występowanie w
organizmie
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,
są obecne we wszystkich płynach ustrojowych: żółci,
ślinie, moczu, w ilościach zależnych od stężenia w
ślinie, moczu, w ilościach zależnych od stężenia w
osoczu
osoczu
są transportowane przez łożysko
są transportowane przez łożysko
47
47
Aktywność biologiczna
Aktywność biologiczna
fluorków
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
48
Aktywność biologiczna
Aktywność biologiczna
fluorków
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
stosunek wapnia do fosforanów w fazie krystalicznej
apatytu kości jest mniejszy niż w apatycie naturalnym.
apatytu kości jest mniejszy niż w apatycie naturalnym.
fluorek zastąpuje grupę hydroksylową hydroksyapatytu
fluorek zastąpuje grupę hydroksylową hydroksyapatytu
tworząc fluoroapatyt
tworząc fluoroapatyt
w stosunku do hydroksyapatytu jest on znacznie bardziej
w stosunku do hydroksyapatytu jest on znacznie bardziej
twardy, ale jednocześnie wzrasta jego kruchość.
twardy, ale jednocześnie wzrasta jego kruchość.
49
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
50
Aktywność biologiczna
Aktywność biologiczna
fluorków
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
redukcja gradientu protonowego (fluorki hamują
bakteryjną ATP-azę protonową)
bakteryjną ATP-azę protonową)
zapobieganie tworzenia gradientu protonowego
zapobieganie tworzenia gradientu protonowego
zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy
zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy
51
51
Aktywność biologiczna
Aktywność biologiczna
fluorków
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
redukcja produkcji polisacharydów
zewnątrzkomórkowych
zewnątrzkomórkowych
ograniczenie zapasów tłuszczów
ograniczenie zapasów tłuszczów
zmiana stosunku glukany/fruktazy w płytce nazębnej.
zmiana stosunku glukany/fruktazy w płytce nazębnej.
52
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
53
4. Zasady zawierające metal grup pobocznych na stopniu
4. Zasady zawierające metal grup pobocznych na stopniu
utlenienia I, o ogólnym wzorze MeOH, są związkami
utlenienia I, o ogólnym wzorze MeOH, są związkami
nietrwałymi, rzadkimi i są z reguły mocnymi elektrolitami,
nietrwałymi, rzadkimi i są z reguły mocnymi elektrolitami,
chociaż na ogół trudno rozpuszczalnymi w wodzie (np. AgOH).
chociaż na ogół trudno rozpuszczalnymi w wodzie (np. AgOH).
Bardziej trwałymi są słabe zasady o wzorze ogólnym Me(OH)
Bardziej trwałymi są słabe zasady o wzorze ogólnym Me(OH)
2
2
.
.
Przy trój- i czterododatnim stopniu utlenienia metalu związki
Przy trój- i czterododatnim stopniu utlenienia metalu związki
mają charakter amfoteryczny, przy czym mogą mieć strukturę
mają charakter amfoteryczny, przy czym mogą mieć strukturę
ortozwiązków, np. Me(OH)
ortozwiązków, 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
, albo
meta związków - HMeO
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
W przypadku gdy metale grup pobocznych występują na VI i
VII stopniu utlenienia, tworzą się nietrwałe dość mocne kwasy
VII stopniu utlenienia, tworzą się nietrwałe dość mocne kwasy
o wzorach ogólnych H
o wzorach 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
spotykaną u metali grup głównych jest zdolność
tworzenia związków zabarwionych.
tworzenia związków zabarwionych.
Sole miedzi mają zwykle barwę zieloną lub niebieską, kobaltu
Sole miedzi mają zwykle barwę zieloną lub niebieską, kobaltu
różową, niklu zieloną, nadmanganianu fioletową, sole chromu
różową, niklu zieloną, nadmanganianu fioletową, sole chromu
od niebieskiej poprzez zieloną do żółtej.
od niebieskiej poprzez zieloną do żółtej.
54
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
55
Molibden
Molibden
.
.
występuje głównie w tkance kostnej, a także w nerkach,
występuje głównie w tkance kostnej, a także w nerkach,
wątrobie i zębach
wątrobie i zębach
wchodzi on w skład centrów aktywnych enzymów
wchodzi on w skład centrów aktywnych enzymów
odpowiedzialnych za procesy oksydacyjno-redukcyjne.
odpowiedzialnych za procesy oksydacyjno-redukcyjne.
ma zdolność do ulegania dwuelektronowym reakcjom
ma zdolność do ulegania dwuelektronowym reakcjom
redoks na stopniach utlenienia między 6 a 4.
redoks na 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
56
Kobalt.
Kobalt.
w największych ilościach występuje w narządach
w największych ilościach występuje w narządach
miąższowych i mięśniach
miąższowych 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
nadmiar kobaltu powoduje czerwienicę, uszkodzenie
narządów miąższowych – nerek, wątroby, uszkodzenie
narządów miąższowych – nerek, wątroby, uszkodzenie
osłonek mielinowych, kardiomiopatię.
osłonek mielinowych, kardiomiopatię.
57
57
Kadm.
Kadm.
charakteryzuje się wybitnymi właściwościami
charakteryzuje się wybitnymi właściwościami
akumulującymi
akumulującymi
.
.
okres półtrwania w organizmie (10 – 30 lat) przyczynia się do
okres półtrwania w organizmie (10 – 30 lat) przyczynia się do
odkładania się, wraz z wiekiem, głównie w nerkach, gdzie gromadzi
odkładania się, wraz z wiekiem, głównie w nerkach, gdzie gromadzi
się do 50% całego kadmu.
się do 50% całego kadmu.
działa na systemy enzymatyczne komórek, wypierając i zastępując
działa na systemy enzymatyczne komórek, wypierając i zastępując
inne fizjologiczne metale (Cu, Zn, Se) z metaloenzymów
inne 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
cytoplazmatycznym, bogatym w reszty cysteinowe, która wiąże
dwuwartościowe kationy cynku, miedzi, selenu
dwuwartościowe kationy cynku, miedzi, selenu
nadmiar kadmu prowadzi do zaburzeń czynności nerek,
nadmiar kadmu prowadzi do zaburzeń czynności nerek,
metabolizmu wapnia i funkcji rozrodczych, rozwoju choroby
metabolizmu wapnia i funkcji rozrodczych, rozwoju choroby
nadciśnieniowej oraz zmian nowotworowych, głównie nerek i
nadciśnieniowej oraz zmian nowotworowych, głównie nerek i
gruczołu krokowego.
gruczołu krokowego.
58
58
Ołów.
Ołów.
w organizmiei jest odkładany w postaci nierozpuszczalnych
w organizmiei jest odkładany w postaci nierozpuszczalnych
związków ołowiu, w kościach i w tkankach miękkich
związków ołowiu, w kościach i w tkankach miękkich
toksyczne działanie ołowiu ujawnia się na poziomie molekularnym,
toksyczne działanie ołowiu ujawnia się na poziomie molekularnym,
hamuje wiele enzymów, w tym syntazę porfobilinogenową,
hamuje wiele enzymów, w tym syntazę porfobilinogenową,
podstawowy składnik w syntezie hemu
podstawowy składnik w 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
antagonistycznie na inne metale m.in. przyspiesza wydalanie
miedzi i żelaza z organizmu
miedzi i żelaza z organizmu
podwyższenie poziomu miedzi, wapnia i fosforu w diecie obniża
podwyższenie poziomu miedzi, wapnia i fosforu w diecie obniża
pobieranie ołowiu przez organizm
pobieranie ołowiu przez organizm
skutkami toksyczności ołowiu są zaburzenia w hematopoezie,
skutkami toksyczności ołowiu są zaburzenia w hematopoezie,
nadciśnienie tętnicze, neuropatie i uszkodzenia mózgu
nadciśnienie tętnicze, neuropatie i uszkodzenia mózgu
59
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