Dəyişən valentli metal ionlarının xelatatorları. Metal ionlarının bioqeyri-üzvi kimyası

Dəyişən valentliyə malik metal ionları (Fe2+, Cu+, Mo3+ və s.) canlı orqanizmlərdə ikili rol oynayır: bir tərəfdən onlar çoxlu sayda fermentlər üçün zəruri kofaktorlardır, digər tərəfdən isə onlar üçün təhlükə yaradırlar. hüceyrə həyatı, çünki onların mövcudluğu yüksək reaktiv hidroksil və alkoksi radikallarının əmələ gəlməsini artırır:

H202 + Me"n > OH' + OH" + Me(n+|)+

ROOOH + Men+ > 10* + OH" + Me(n+|>+.

Buna görə də, dəyişkən valentli metal ionlarını (ferritin, hemosiderin, transferrinlər; seruloplazmin; laktik və sidik turşuları; bəzi peptidlər) bağlayan və bununla da onların parçalanma prosesində iştirakının qarşısını alan xelat birləşmələri (yunan dilindən "xelat" - "crab pəncəsi") peroksidlərin reaksiyaları, bədənin antioksidan müdafiəsinin əhəmiyyətli bir komponentini təmsil edir. Serum zülallarını və hüceyrə reseptorlarını oksidləşmədən qoruyan əsasların xelatorlar olduğuna inanılır, çünki hüceyrələrarası mayelərdə hüceyrə membranlarından yaxşı nüfuz edən peroksidlərin fermentativ parçalanması yoxdur və ya əhəmiyyətli dərəcədə zəifləyir. Dəyişən valentli metal ionlarının xelatlaşdırıcı birləşmələrdən istifadə edərək sekvestrləşdirilməsinin yüksək etibarlılığını Tomas W. O'Halloran qrupu (model kimi maya hüceyrələrindən istifadə edilmişdir) aşkar etdiyi fakt sübut edir ki, sitoplazmada sərbəst* mis ionlarının konsentrasiyası 10"18 M-dən çox deyil - bu, hüceyrə başına 1 Cu atomundan az olan bir çox sifarişdir.

Yüksək ion bağlama qabiliyyətinə malik "peşəkar" chelators ilə yanaşı, "oksidləşdirici stress ilə aktivləşdirilmiş dəmir xelatatorları" da var. Bu birləşmələrin dəmirə olan yaxınlığı nisbətən aşağıdır, lakin oksidləşdirici stress şəraitində onlar xüsusi olaraq oksidləşirlər, bu da onları güclü dəmir bağlama qabiliyyətinə malik molekullara çevirir. Bu yerli aktivləşdirmə prosesinin bədəndə dəmir mübadiləsinə mane ola biləcək "güclü xelatatorların" potensial toksikliyini minimuma endirdiyinə inanılır. Bəzi xelatatorlar, məsələn, metallotioninlər məməlilərdə ağır metal atomlarını (Chn, Sb, Sh,...) bağlayır və onların detoksifikasiyasında iştirak edirlər.

DƏYƏNƏN VALENTLİ METAL İONLARININ CHELATÖRLƏRİ haqqında daha çox məlumat:

NovikA. A., İonova T.I.. Tibbdə həyat keyfiyyətinin öyrənilməsinə dair bələdçi. 2-ci nəşr / Ed. akad. RAMS Y.L.Şevçenko, - M.: ASC "OLMA Media Group" 2007, 2007
FƏSİL 3 ORTA VƏ YÜKSƏK TEZLİKLİ DƏYƏNİLƏN CƏRAYIN TERAPEVİK İSTİFADƏSİ
Bədən mövqeyinin dəyişməsi ilə sınaq (ortostatik test)
Ağır metal duzlarının farmakoloji fəaliyyət spektri

Bu fəsli öyrəndikdən sonra tələbə aşağıdakıları etməlidir:

bilmək

qələvi və qələvi torpaq metal ionlarının əsas ekoloji və fizioloji məlumatları, qurğuşunun insan orqanizminə təsiri, ağır metal atomlarının atmosfer və hidrosferdə miqrasiya formaları;

bacarmaq

Suyun müxtəlif məqsədlər üçün uyğunluğunu müəyyən etmək;

sahibi

- zəhərli metal ionlarının antropogen təsirlərindən qorunma üsulları.

Canlı sistemlərdə davranışlarından asılı olaraq maddələr, o cümlədən metal ionları beş növə bölünür: orqanizm üçün zəruridir; stimullaşdırıcılar; təsirsiz, zərərsiz; terapevtik agentlər; Toksik. Bir maddə orqanizm üçün zəruri hesab edilir, onun çatışmazlığı orqanizmdə funksional pozğunluqlara səbəb olur və bu maddəni ona daxil etməklə aradan qaldırıla bilər. Zərurət orqanizmə xas xüsusiyyətdir və onu stimullaşdırmadan fərqləndirmək lazımdır. Bir çox nümunə var, kimi stimullaşdırıcılar Həm əsas, həm də əsas olmayan metal ionları görünür. Bəzi metallar və metal ionları müəyyən konsentrasiyalarda olur inert, zərərsiz və orqanizmə heç bir təsiri yoxdur. Buna görə də inert metallar - Ta, Pt, Ag, Au tez-tez cərrahi implant kimi istifadə olunur. Bir çox metal ionları xidmət edə bilər terapevtik agentlər;

Şəkildə. 6.1, məsələn, dilənçidən kifayət qədər miqdarda verilən metal ionlarının konsentrasiyasının artmasına bədən toxumalarının bioloji reaksiyası haqqında bir fikir verir.

düyü. 6.1. Tələb olunan konsentrasiyadan asılı olaraq bioloji reaksiya(bərk əyri)və təhlükəlidir(kesik əyri)maddələr

(konsentrasiya miqyasına nisbətən iki əyrinin nisbi mövqeyi ixtiyaridir)

Möhkəm əyri sıfırdan başlayaraq artan konsentrasiya ilə dərhal müsbət cavabı göstərir (daxil olan zəruri maddənin bağlanma yerlərini doyurduğu və əslində olduqca mümkün olan hər hansı digər qarşılıqlı təsirlərə girmədiyi güman edilir). Bu bərk əyri bir çox metal ionları üçün geniş konsentrasiyaları əhatə edən optimal səviyyəni təsvir edir. Artan metal ion konsentrasiyasının müsbət təsiri maksimumdan keçir və mənfi dəyərlərə düşməyə başlayır: bədənin bioloji reaksiyası mənfi olur və metal zəhərli bir maddəyə çevrilir.

Kəsik əyriŞəkildə. 6.1 zəruri və ya stimullaşdırıcı maddənin təsirini göstərməyən tamamilə zərərli maddəyə bədənin bioloji reaksiyasını nümayiş etdirir. Bu əyri müəyyən bir geriləməni izləyir ki, bu da canlı orqanizmin zəhərli təsiri dominant olana qədər az miqdarda zəhərli maddəyə (həddi konsentrasiyaya) “dözə” biləcəyini göstərir.

Şəkildə. 6.1, əlbəttə ki, müəyyən bir ümumiləşdirici mənzərə təqdim edir; Hər bir maddənin "bioloji cavab - konsentrasiya" koordinatlarında özünəməxsus əyrisi var. Həmçinin rəqəmdən belə çıxır ki, əsas maddələr həddindən artıq istehlak edildikdə hətta zəhərli ola bilər. Həddindən artıq olan demək olar ki, hər hansı bir maddə qaçılmaz olaraq təhlükəli olur (bu təsir dolayı olsa belə), məsələn, digər zəruri maddələrin məhdud udulması səbəbindən. adlanan fizioloji proseslər kompleksi vasitəsilə heyvan orqanizmi maddələrin konsentrasiyasını optimal diapazonda saxlayır homeostaz.İstisnasız olaraq bütün əsas metal ionlarının konsentrasiyası homeostazın ciddi nəzarəti altındadır; Bir çox metal ionları üçün homeostazın ətraflı mexanizmi cari tədqiqat sahəsi olaraq qalır.

İnsan (və heyvanlar) orqanizmi üçün lazım olan metal ionlarının siyahısı cədvəldə verilmişdir. 6.1. Tədqiqat davam etdikcə və eksperimental üsullar daha da təkmilləşdikcə, əvvəllər zəhərli hesab edilən bəzi metallar indi vacib hesab olunur. Düzdür, Ni 2+-nın insan orqanizmi üçün zəruri olduğu hələ sübut olunmayıb. Ehtimal olunur ki, qalay kimi digər metallar da məməlilər üçün vacib sayıla bilər. Cədvəlin ikinci sütunu. 6.1 verilmiş metal ionunun pH = 7-də mövcud olduğu formanı göstərir və digər liqandlarla birləşənə qədər qan plazmasında baş verə bilər. FeO(OH) və CuO bərk formada plazmada tapılmır, çünki həm Fe 3+, həm də Cu 2+ protein makromolekulları ilə komplekslər əmələ gətirir. Cədvəlin üçüncü sütununda. Cədvəl 6.1 yetkin insan orqanizmində normal olaraq mövcud olan hər bir əsas elementin tipik ümumi miqdarını göstərir. Müvafiq olaraq, plazmadakı metal ionlarının konsentrasiyası dördüncü sütunda verilmişdir. Və son sütun zəruri metal ionlarının hər biri üçün gündəlik qəbulun miqdarını tövsiyə edir, lakin bu tövsiyələr dəyişdirilə bilər.

Cədvəl 6.1

Əsas metal ionları

Pi I = 7-də forma	Qan plazmasında konsentrasiya, mmol	Gündəlik istehlak, g

Xarici müdaxiləyə cavab olaraq, canlı orqanizm zəhərli maddəni məhdudlaşdırmağa və ya hətta aradan qaldırmağa xidmət edən müəyyən detoksifikasiya mexanizmlərinə malikdir. Metal ionlarına münasibətdə xüsusi detoksifikasiya mexanizmlərinin öyrənilməsi erkən mərhələdədir. Bir çox metallar orqanizmdə aşağıdakı yollarla daha az zərərli formalara çevrilir: bağırsaq traktında həll olunmayan komplekslərin əmələ gəlməsi; qandakı metalın immobilizasiya oluna bildiyi digər toxumalara daşınması (məsələn, sümüklərdə Pb 2+); qaraciyər və böyrəklər tərəfindən daha az zəhərli və ya daha sərbəst forma çevrilməsi. Beləliklə, zəhərli ionların Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+ və başqalarının təsirinə cavab olaraq, insan qaraciyəri və böyrəkləri metalotioneinlərin - aşağı molekulyar çəkili zülalların sintezini artırır, təxminən 10 (61-dən) amin turşusu qalıqları sisteindir. Sulfhidril SH-rpynn yüksək məzmunu və yaxşı qarşılıqlı təşkili metal ionlarının güclü bağlanma imkanını təmin edir.

Metal ionlarının zəhərli olma mexanizmlərini təsəvvür etmək ümumiyyətlə asandır, lakin hər hansı bir xüsusi metal üçün dəqiq müəyyən etmək çətindir. Metal ionları bir çox zülalları sabitləşdirir və aktivləşdirir; Göründüyü kimi, U 3-ün fəaliyyəti üçün bütün fermentlər metal ionlarına ehtiyac duyur. Zülallarda bağlanma yerləri üçün əsas və zəhərli metal ionları arasındakı rəqabəti təsəvvür etmək çətin deyil. Bir çox protein makromolekullarında Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+ kimi zəhərli metal ionları ilə qarşılıqlı təsir göstərə bilən sərbəst sulfhidril qrupları var; Bu reaksiyanın sadalanan metal ionlarının toksikliyinin təzahürü üçün yol olduğuna inanılır.

Bununla belə, hansı protein makromolekullarının canlı orqanizmə ən ciddi ziyan vurduğu dəqiq müəyyən edilməmişdir. Zəhərli metal ionları bir çox toxuma arasında paylanır və ən böyük zərərin metal ionunun ən çox olduğu yerdə baş verəcəyinə zəmanət yoxdur. Bu, məsələn, Pb 2+ ionları üçün göstərilir: 90% -dən çoxu (orqanizmdəki miqdarı) sümüklərdə hərəkətsiz qalır, bədənin digər toxumalarında paylanan 10% səbəbindən zəhərli qalır. Həqiqətən də, sümüklərdə Pb 2+ ionlarının immobilizasiyasını detoksifikasiya mexanizmi hesab etmək olar. Genetik xəstəliklər (məsələn, artıq dəmir səviyyəsi ilə müşayiət olunan Cooley anemiyası) səbəb olan bu tip toksiklik bu fəsildə müzakirə edilmir.

İcmalımız metal ionlarının mümkün kanserogen aktivliyinə aid deyil. Captseroheppost - bu, heyvanın növündən, orqanından və onun inkişaf səviyyəsindən, digər maddələrlə sinergizmdən asılı olaraq mürəkkəb bir hadisədir. Metal ionları və onların kompleksləri də xidmət edə bilər antikanser agentləri. Metal ionunun toksikliyi adətən onun orqanizmə olan ehtiyacı ilə əlaqəli deyil. Bununla belə, toksiklik və zəruriliyin ümumi bir cəhəti var: ümumiyyətlə, metal ionlarının bir-biri ilə, eləcə də metal və qeyri-metal ionları arasında onların effektivliyinə ümumi töhfələrində qarşılıqlı asılılıq var. Əsas metal ionlarının mövcudluğu onların istehlak edilən qida ilə qarşılıqlı əlaqəsindən asılıdır; Pəhrizin sadə adekvatlığı bu vəziyyəti qane etmir. Məsələn, tərəvəzlərdən alınan dəmir, tərkibində kompleksləşən liqandların olması səbəbindən zəif sorulur və Zn 2+ ionlarının çoxluğu Cu 2+ udulmasına mane ola bilər. Eynilə, Zn 2+ çatışmazlığı olan sistemdə Cd 2+ toksikliyi daha qabarıq görünür, Pb 2+ toksikliyi isə Ca 2+ çatışmazlığı ilə ağırlaşır. Bu cür antaqonizm və qarşılıqlı asılılıq zərurət və toksikliyin səbəblərini izləmək və izah etmək cəhdlərini xeyli çətinləşdirir.

Bir çox metal ionları üçün, metalın böyük bir dozası ilə qəfil "vuruş" meydana gəldiyi zaman kəskin toksiklik baş verir; bu vəziyyətdə xroniki zəhərlənmə ilə müqayisədə digər təsirlər və simptomlar görünür; Xroniki zəhərlənmə metalın aşağı dozalarını qəbul edərkən, lakin uzun müddət ərzində baş verir.

Metal ionlarının ən ciddi zəhərli təsirləri adətən sənaye şəraitində baş verən tozun inhalyasiyası ilə baş verir. Xüsusilə təhlükəli olan 0,1 - 1 mikron diametrli hissəciklər, ağciyərlər tərəfindən effektiv şəkildə sorulur. Qeyd edək ki, ağciyərlər daha sonra bədən mayelərinə daxil olan metal ionlarını mədə-bağırsaq traktından on dəfə daha səmərəli şəkildə udur. Məsələn, radioaktiv nlutonium-239-dan (24,4 min il yarımparçalanma dövrü ilə aktiv alfa hissəcikləri buraxan) ən böyük təhlükə plutoniumun qidada udulmasından deyil, plutonium tozunun ağciyər toxuması tərəfindən udulmasından qaynaqlanır.

Uçucu metal birləşmələri, məsələn, civə, qurğuşun və qalayın karbonil və alkil birləşmələri ağciyərlər tərəfindən asanlıqla sorulur və kəskin metal zəhərlənməsinə səbəb ola bilər. Beləliklə, nəticə: metal ionlarının hər hansı bir inhalyasiyasından çəkinmək lazımdır!

Qələvi metal ionları. Qələvi metalların heç biri xüsusilə zəhərli deyil. Homeostaz hər iki əsas ion Na+ və K+ konsentrasiyasını normal fizioloji səviyyədə saxlayır (Cədvəl 6.1-ə baxın). Bu elementlərin hər ikisinin həzmdə rolu vacibdir. Spesifik fəaliyyətlərindən əlavə, bu metal ionları canlı orqanizmlərdə iki kritik rol oynayır: onlar membranın hər iki tərəfində osmotik tarazlığı təyin edir və HPO, HCO3 və bir çoxu anion olan üzvi molekullar kimi anionlara müsbət əks ionlar verir. Beləliklə, əsas hüceyrələrarası və hüceyrədaxili əks ionlar müvafiq olaraq Na + və K +-dır.

Digər qələvi metal ionları bəzi fizioloji proseslərdə Na + və K + ionları ilə rəqabət apara bilər. İnsan orqanizmində hüceyrədaxili maye K1 ionları ilə birlikdə təxminən 0,3 q Rb+ ehtiva edir. Kiçik miqdarda Cs+ da ola bilər; əhəmiyyətli miqdarda 37 Cs (T| 2 = 30 il) yalnız radioaktiv şüalanma halında görünür. Daxili mənbələrdən cinsiyyət vəzilərinin radioaktivliyinin ən yüksək dozası normal olaraq ildə 20 mrem təşkil edir və hüceyrədaxili mayelərdə mütləq mövcud olan təbii kaliumdan əldə edilir.

Litium. Li* 50 ildən artıqdır ki, manik-depressiv psixozun müalicəsində istifadə olunur; Böyük Britaniyada orta hesabla hər iki min insan onu dərman kimi qəbul edir. Li 2 C0 3-ün oral qəbulu qan plazmasında litiumun konsentrasiyasını 1 mM-ə qədər artırır ki, bu da bir çox xəstələrin əhval-ruhiyyəsindəki dəyişiklikləri əhəmiyyətli dərəcədə hamarlayır. Ancaq terapevtik təsir üçün zəruri olan metal səviyyəsi, təəssüf ki, böyrək funksiyasının və mərkəzi sinir sisteminin pozğunluqlarının inhibe edilməsi kimi toksik təsir göstərə bilər. Litium ionlarının təsirinin mahiyyəti hələ də aydın deyil; hüceyrədaxili qarşılıqlı əlaqəni dəyişə bilər. Li+ bir çox fermentlərə, o cümlədən qlikolizdə iştirak edən fermentlərə təsir göstərir. Bir çox biokimyaçılar Li +-nın Na b və ya K + ionlarını əvəz etdiyinə inanırlar, lakin onlar müvafiq olaraq litiumdan üç və ya altı dəfə böyükdürlər. Buna görə də, protein makromolekullarında belə bir əvəzləmə müvafiq metal boşluqların strukturunda dəyişikliyə səbəb olmalıdır; digər tərəfdən, Li + ionu Mg 2+ ionundan bir qədər böyükdür. Litium adətən Na+ və K+-dan daha güclü komplekslər əmələ gətirir, lakin Mg 2+-dan çox zəifdir. Psikozun müalicəsində litium və maqnezium müqayisəli konsentrasiyalarda istifadə olunur və Li + Mg 2+ ilə işğal olunmayan bağlayıcı yerləri tutur; bütün mümkün yerləri maqnezium tutursa, Li* Na+ və K+-nı sıxışdırır. Bütün bu qələvi metal ionları Mg 2+ ionundan 10 3 dəfədən çox sürətlə mübadilə reaksiyalarına girir. Məhz bu amil litiumun daxil olması ilə Mg tərkibli fermentlərin aktivliyinin dəyişməsini izah edə bilər.

Maqnezium. Mg 2+ ionu şəklində olan bu metal həm bitki, həm də heyvan orqanizmləri üçün lazımdır. Bitkilərdə Mg 2+ xlorofilin siklik quruluşunun pirol halqalarında dörd azot atomu ilə xelatlanır, azotla maqneziumun koordinasiyasının nadir bir halıdır. Heyvan orqanizmlərində Mg 2+ adenozin trifosfat (ATP) ilə əlaqəli hər bir reaksiyada zəruri kofaktordur. O, həmçinin hər bir zəncir halqasında mənfi yüklü fosfat qrupları olan DNT ikiqat sarmalını sabitləşdirmək üçün əks ion rolunu oynayır. Maqnezium ionlarının olması əlaqələrin düzgün cütləşməsi ehtimalını artırır. ATP kimi nukleozid fosfatlarla əlaqələndirildikdə, Mg 2+ yalnız fosfat qruplarına bağlanır. Mg 2+ ionları sinir-əzələ ötürülməsi və əzələlərin yığılması üçün mütləq lazımdır. Davamlı homeostaz praktiki olaraq sağlam insanlar üçün qan plazmasında Mg 2+ səviyyəsini 0,9 mM səviyyəsində saxlayır. Mg 2+ çatışmazlığı daha çox rast gəlinir və alkoqolizmdə bu məcburi bir vəziyyət kimi görünür. Şiddətli maqnezium çatışmazlığı olduqca nadir bir fenomen olduğundan, simptomlar haqqında çox az məlumat var. Bunun simptomları delirium tremens və sinir-əzələ təzahürləri, o cümlədən titrəmə, qıcolmalar, ətrafların uyuşması və titrəmədir. Aşağı Mg 2+ səviyyələri hipokalsemiyaya səbəb ola bilər ki, bu zaman metabolik cəhətdən labil olan mineral sümüklərdən mobilizasiya oluna bilməz. Həm Mg 2+, həm də Ca 2+ səviyyələri mənfi rəy mexanizmi vasitəsilə paratiroid hormonu tərəfindən idarə olunur. Maqnezium olduqca yüngül zəhərlidir. Böyük miqdarda Mg 2+ duzlarının qəbulu qusmağa səbəb olur. Turşu neytrallaşdıran dərmanlarda maqnezium qəbul edən böyrək çatışmazlığı olan xəstələrdə uzunmüddətli toksiklik əlamətləri müşahidə oluna bilər. Sonuncu mərkəzi sinir sisteminə, tənəffüs orqanlarına və ürək-damar sisteminə təsir göstərə bilər.

kalsium. İki qələvi ion Na~ və K+ və iki qələvi torpaq ionu Mg 2+ və Ca 2+ birlikdə insan orqanizmindəki metal ionlarının miqdarının 99%-dən çoxunu təşkil edir. Ca 2+ şəklində kalsium bədəndə digər metal ionlarına nisbətən daha çox olur. Onun 99%-dən çoxu hidroksoapatit Ca 5 (P0 4) 3 (0H) şəklində sümüklərin və diş minasının bir hissəsidir. Məhlulda kalsium əzələlərin yığılması, qanın laxtalanması, sinir impulsları, mikrotübüllərin əmələ gəlməsi, hüceyrələrarası əlaqə, hormonal reaksiyalar, ekzositoz, mayalanma, minerallaşma, həmçinin hüceyrələrin birləşməsi, yapışması və böyüməsi də daxil olmaqla bir çox proseslərdə mühüm rol oynayır. Kalsium ionunun sadalanan fəaliyyətlərinin bir çoxu Ca 2+ ionunun sabitləşdirə, aktivləşdirə və modullaşdıra bildiyi protein makromolekulları ilə qarşılıqlı əlaqədə iştirak edir. Ca 2+ ionları üçün zülallarda indiyə qədər məlum olan bütün bağlama yerləri oksigen atomlarından ibarətdir. Hüceyrələrarası və hüceyrədaxili mayelərdə Ca 2+ konsentrasiyası qradiyenti digər üç bioloji əhəmiyyətli qələvi və qələvi torpaq metal ionlarının (Na +, K, Mg 2+) qradiyentlərini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir.Hüceyrələrarası mayelərdə Ca 2+ sərbəst konsentrasiyası belədir. təqribən 1,3 mM, bir çox hüceyrədaxili mayelərdə isə bu, heyrətamiz dərəcədə aşağıdır (20,000 qat konsentrasiya qradiyenti üçün 0,1 µM və ya hətta daha aşağı). Stimullaşdırıldıqda aşağı hüceyrədaxili konsentrasiya 10 dəfə arta bilər ki, bu da zülalda konformasiya dəyişiklikləri ilə müşayiət olunur. mikromollar daxilində dissosiasiya sabitinə malik olan makromolekullar.Bəzi hüceyrədaxili zülalların mikromolyar səviyyədə kalsium konsentrasiyasının dəyişməsinə konformasiya həssaslığı Ca 2+-nın ikinci növ hüceyrədaxili vasitəçi kimi rolunun başa düşülməsinə səbəb olmuşdur.Tövsiyə olunan gündəlik doza ( 800 mq) Ca 2+ bir litr süd içməklə əldə edilə bilər - kalsiumla zəngin olan yeganə mənbədir. Kalsium çatışmazlığı böyümənin geriləməsi, pis dişlər və digər daha az aşkar qüsurlarda ifadə edilir. Belə gizli qüsurlardan biri Ca 2+ çatışmazlığı olan sistemdə arzuolunmaz və ya zəhərli metal ionlarının udulmasının artmasıdır. Bağırsaqdan udulmanı idarə edən homeostaz mexanizmi insanlarda Ca 2+ səviyyəsini idarə edir. Kalsium qeyri-toksik hesab olunur. Yumşaq toxumalarda sümük minerallarının çökməsi Ca 2+ ionlarının çox olması ilə deyil, vitamin D səviyyəsinin artması ilə əlaqədardır. Bununla belə, qida rasionunda Ca 2+-ın yüksək miqdarı orqanizmə lazım olan digər metalların bağırsaqda udulmasına mane ola bilər.

Barium və stronsium. Ba 2+, K+ ilə antaqonizminə görə zəhərlidir (lakin Ca 2+ ilə deyil). Bu əlaqə Ba 2+ və K+ ion radiuslarının oxşarlığının yükün eyniliyindən (iki qələvi yer ionu Ba 2+ və Ca 2+ fərqli radiuslara malikdir) daha böyük əhəmiyyətinin bariz nümunəsidir. Barium ionu əzələ zəhəridir, burada müalicə K + duzlarının venadaxili tətbiqindən ibarətdir. Ba 2+ ionları hələ də bağırsaqda olarkən, həll olunan duzları SO| qəbul edir _ sorulmayan, həll olunmayan barium sulfatın əmələ gəlməsinə səbəb olur. BaSO| mədə-bağırsaq tədqiqatları üçün radiopaq material kimi istifadə olunur. İnsan bədənində sümüklərdə təxminən 0,3 q Sr 2+ var. Bu məbləğ heç bir təhlükə yaratmır; lakin, stronsium son illərdə radioaktiv tullantılardan 90 Sr (G 1/2 = 28 il) şəklində geniş şəkildə çirklənmişdir.

berilyum. Be 2+ turşu mühitdə həll olunmayan hidroksid Be(OH) 2 əmələ gətirir ki, bu da bağırsaqda udulmanı azaldır. Berilyum tərkibli tozun inhalyasiyası ağciyərlərdə xroniki ağciyər qranulomatozuna (berilyum adlanır) və ya lezyonlara səbəb olur; xəstəlik yavaş inkişaf edir və çox vaxt ölümcül olur. Berilyum oksidinin fosforlu maddə kimi istifadə edildiyi flüoresan lampalar istehsal edən fabriklərin işçiləri berilyum xəstəliyinin qurbanı olublar. (Belə istehsal artıq dayandırılıb.) Berilyumun bədən çəkisinin milyonda biri dozası artıq öldürücüdür. Be 2+ bədəndə kolloid fosfat şəklində dövr edir və tədricən sümük skeletinə daxil olur. Hidroksid və fosfat komplekslərinin əmələ gəlməsi yuxarıda göstərilən prinsiplərə uyğun olaraq aparılır (kiçik ölçülü, lakin yüksək yük sıxlığına malik ikivalentli ionlara münasibətdə). Be 2 ~ bir çox fosfataz tipli fermentləri inhibə edir və qələvi fosfatazanın ən güclü məlum inhibitorudur. Berilyum həmçinin maqnezium və kalium tərəfindən aktivləşdirilmiş fermentləri inhibə edir və DNT replikasiyasını pozur. Xelat terapiyasının (etilendiamintetraasetik turşu kimi xelatlaşdırıcı maddələrin qəbulu) xroniki berillium zəhərlənməsindən əziyyət çəkən insanların orqanizmindən Be 2+-nın çıxarılmasında təsirsiz olduğu göstərilmişdir. Aydındır ki, berillium kimi gizli (uzunmüddətli) toksikliyi olan belə təhlükəli bir maddə ilə çox ehtiyatlı davranmaq lazımdır və onu dövriyyədən tamamilə çıxarmaq daha yaxşıdır.

Lantanidlər. Lantanidlərə atom nömrəsi 57 olan lantandan atom nömrəsi 71 olan lutetiuma qədər 15 element daxildir. Onların hamısı bioloji sistemlərdə yalnız +3 oksidləşmə vəziyyətində olur. Gadolinium Gd 3+ üçün - bu seriyanın orta üzvü (atom nömrəsi 64) - ion radiusu Ca 2+ ion radiusuna yaxından uyğun gəlir. Atom ölçüsündə oxşarlıq yük bərabərliyindən daha vacib olduğundan, lantanidlər bir çox bioloji sistemlərdə kalsiumu əvəz edir. Bu lantanid əvəzetməsi metal ionunun əsasən struktur rolunu oynadığı zaman əhəmiyyətli deyil, lakin metal ionu aktiv yerdə olduqda, inhibitor və ya aktivləşdirici təsir göstərə bilər. Lantanid ionları zülal makromolekullarında Ca 2+ ionlarının bağlanma yerlərinin müəyyən edilməsində çox geniş istifadə edilmişdir. Lantanid elementlərinin heç biri bioloji cəhətdən vacib deyil. Bitkilər lantanidlərin yığılmasına müqavimət göstərir və bununla da lantanidlərin insanlara əsasən qida zənciri vasitəsilə ötürülməsinə mane olur. Lantanidlər hidroksokomplekslərin və çöküntülərin əmələ gəlməsi başlayanda pH = 6-ya qədər aqua ion (3+) şəklində olur. Onların fosfatları da həll olunmur. Nəticədə lantanidlər bağırsaqda həll olunmayan komplekslər əmələ gətirir və buna görə də zəif sorulur. Onların heç biri zəhərli hesab edilmir.

Alüminium. Yer qabığında ən çox yayılmış metal olan alüminium canlı orqanizmlərdə nadir hallarda olur, ehtimal ki, mürəkkəb mineral yataqlarının bir hissəsi kimi əldə etmək çətindir. Tipik olaraq, yetkin insan orqanizmində 61 mq alüminium var, əsas hissəsi inhalyasiya nəticəsində ağciyərlərdə olur. Neytral məhlullarda olan yeganə alüminium kation A1 3+ həll olunmayan hidroksid A1(OH) 3 və onun əsasında yüksək dərəcədə çarpaz bağlı hidrokso- və okso birləşmələri əmələ gətirir. Məhz belə hissəciklərin əmələ gəlməsi və həll olunmayan A1P0 4 həzm sistemində A1 3+ udulmasını məhdudlaşdırır. Absorbsiyadan sonra alüminiumun ən yüksək konsentrasiyası beyində olur. Böyrək funksiyasının pisləşməsi bədənin A1 3+ ifraz etmək qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Yüksək səviyyəli alüminium AlP0 4 əmələ gəlməsi səbəbindən fosfatın tükənməsinə səbəb olur. Bu metalın yalnız aşağı səviyyələri suda və qidada mümkündür və belə konsentrasiyalarda A1 3+ ümumiyyətlə xüsusilə zəhərli deyil. Al 3+ (həmçinin Hg 2+ və Pb 2+) turşu yağışı olan şəhərlərin su təchizatı şəbəkəsinə daxil olması metal tərkibinin daha yüksək olmasına gətirib çıxarır ki, bu da artıq problemə çevrilir. Suya daxil olan metal ionları balıqlar üçün turşuluqdan daha ciddi təhlükə yarada bilər. Məhdud miqdarda Ca 2+ və Mg 2+ alüminiumun potensial toksikliyini artırır. A1 3+ toksiki təsiri qəbizlik və sinir pozğunluqları şəklində özünü göstərir. Beyində artan alüminium konsentrasiyası əsasən yaşlı insanlarda Alzheimer xəstəliyi, demans kimi pozğunluqlar və hətta ölümlə əlaqələndirilir. Bununla belə, müasir tibbi konsepsiyalara görə, alüminium çox güman ki, xəstəliyin əsas səbəbi deyil, onsuz da sağlam olmayan beyində toplanır və ya bir çox amillərdən biri kimi çıxış edir. Hər halda, yaşlı nəslin tərkibində alüminium olan tərəleyhinə vasitələrdən istifadə etməsi və həmçinin çoxlu miqdarda antasidləri (turşuluğu neytrallaşdıran dərmanlar) qəbul etməsi çox narahatedici əlamətdir. Suda yüksək A1 3+ konsentrasiyası ilə dializ edilən xəstələrdə “dializ demensiyası” inkişaf edə bilər.

Xrom. Xrom ənənəvi olaraq tələb olunan iz elementləri siyahısına daxil edilmişdir. İnsan bədənində bir çox toxuma arasında paylanmış təxminən 6 mq xrom var. Tələb olunan dozalar müəyyən edilməsə də, onlar çox kiçik olmalıdır. Tələb olunan xrom səviyyəsini kimyəvi və ya biokimyəvi üsullardan istifadə etməklə qiymətləndirmək çətindir. Xroma ehtiyacın səbəbi də məlum deyil. Cr 3+ ilk dəfə qlükoza tolerantlıq amilinin tərkib hissəsi kimi təklif edildiyi vaxtdan 25 il keçməsinə baxmayaraq, kompleksin özünün təbiəti naməlum olaraq qalır və belə bir kompleks üçün təklif edilən strukturların bəziləri əsassız görünür. pH = 7-də ən çox yayılmış birləşmə Cr(OH)2-dir, lakin onun inert, çoxnüvəli, mürəkkəb formasındadır. Hətta xrom(III) hexaaqua ionu şəklində su molekulunun həlledici ilə mübadiləsi bir neçə gün çəkir. Məhz bu ətalət Cr(III)-nin rolunu zahirən yalnız struktur funksiyalarla məhdudlaşdırır. Əgər xrom buna baxmayaraq sürətli reaksiyalarda iştirak edirsə, onda o, onlarda Cr (II) kimi çıxış edir. Şəkərlər xrom üçün potensial liqandlar kimi çıxış edə bilər. Qlükoza bu metalı bağlamaq üçün nisbətən zəif liqanddır, lakin bu məhdudiyyət bəzi üçvalentli xrom komplekslərində rol oynamaya bilər. Trivalent Cr(III) ən az zəhərli metal ionlarından biridir; güclü oksidləşdirici agent hexavalent Cr (VI) artıq daha zəhərlidir. pH-da

molibden. Bu metal adətən Mo(VI) şəklində olur və molibdat MoO|“ mədə-bağırsaq traktında adsorbsiya olunur. Molibden bitkilərdə nitrogenaz fermentinin kofaktoru kimi olur. Ksantin oksidaz (heyvanlarda sidik turşusunun əmələ gəlməsini katalizləyir) adenin dinukleotid kofaktorlarının bir hissəsi kimi iki Mo atomuna, səkkiz Fe atomuna və iki flavin halqasına malikdir. Molibden toksikliyi mis və ya kükürdün toksikliyi səviyyəsindədir. Molibdenlə zənginləşdirilmiş və misi tükənmiş yemlə qidalanan gövşəyən mal-qarada şişlər əmələ gəlir ki, bu da böyümənin zəifləməsi, qanazlığı və sümük xəstəlikləri ilə müşayiət olunur. İnsanlarda molibden və mis nisbəti oxşar olan bir pəhriz gut simptomlarına səbəb olur. Mis preparatlarının qəbulu heyvanlar molibdenlə zəhərləndikdə faydalıdır. Bədən üçün vacib olmayan və ksantin oksidaz fəaliyyətini maneə törədən molibden və onunla əlaqəli volfram xüsusilə zəhərli metallar hesab edilmir.

manqan. Manqan üçün bir neçə oksidləşmə vəziyyəti məlumdur, lakin bu metalın redoks reaksiyalarında iştirak etmədiyinə dair sübutlar var və yalnız Mn 2+ vacibdir; Mn 3+ pH > 0-da su ionu kimi qeyri-sabitdir və mürəkkəb formada olmadıqda, neytral məhlullarda asanlıqla Mn 2+-a qədər azalır. Manqan çatışmazlığının insan orqanizmində nəyə gətirib çıxardığı barədə heç bir məlumat yoxdur. Heyvanlarda onun çatışmazlığı sümük böyüməsinin pisləşməsinə, məhsuldar funksiyanın azalmasına və ehtimal ki, xolesterol sintezinin yatırılmasına səbəb olur. Manqan fermentlər üçün kofaktor ola bilər. Bir çox fermentlərin Mn 2+ ilə aktivləşdirilməsinə baxmayaraq, bu aktivləşdirmə spesifikdir, çünki Mg 2+ kimi digər metal ionları da bu məqsədlə təsirli olur. Qan plazmasında Mn 2+ konsentrasiyası Mg 2+ konsentrasiyasının yalnız mində birini təşkil edir. Manqan, xüsusilə Mn 2+ ionu şəklində demək olar ki, toksik deyil. Permanqanat ionu MnOj oksidləşdirici xüsusiyyətlərinə görə zəhərlidir. Ən çox yayılmış manqan zəhərlənməsi sənaye istehsalında onun oksidinin inhalyasiyası nəticəsində baş verir. Bu cür xroniki hərəkət manqanizmə səbəb ola bilər ki, bu zaman mərkəzi sinir sisteminə və beyinə ciddi, geri dönməz zərər verir. Göründüyü kimi, orqanizmdə manqan artıqlığı beynin ferment sistemlərinə təsir göstərir. Təəssüf ki, universal, təsirli antidotlar yoxdur, sadəcə olaraq orijinal səbəbi aradan qaldırmağa çalışırlar.

Dəmir. İnsan bədənində dəmirin miqdarı 4 g təşkil edir, bunun təxminən 70% -i, yəni. 3 q qırmızı qan hüceyrələrində hemoglobin şəklində, qalanın çoxu dəmir zülallarında, az miqdarda isə bəzi fermentlərdə olur. Tövsiyə olunan gündəlik 10-20 mq dəmir ehtiyacının yalnız 10-20% -i udulur, yaxşı homeostazı olan dəmir çatışmazlığı olan şəxslərdə bir az daha böyük məbləğ. Dəmirin udulması həll olunmayan hidroksidlərin, fosfatların və yağ turşuları ilə komplekslərin meydana gəlməsi ilə maneə törədir; həll olunan şəkər və askorbin turşusu xelatları tərəfindən təşviq edilir. Hemoqlobinin parçalanması ilə gündəlik ifraz olunan 25 mq dəmirin demək olar ki, hamısı qaraciyər tərəfindən effektiv şəkildə təkrar emal edilir və beləliklə, insan orqanizmində dəmirin ömrü 10 ildən çox olur. Buna görə gündə 1 mq-dan az udma bir insan üçün kifayətdir (istisna menstruasiya dövrüdür, bu müddət ərzində bir qadın təxminən 20 mq dəmir itirir). Dünyada ən çox rast gəlinən insan çatışmazlığı dəmir çatışmazlığıdır və bu, sənaye zonalarında yaşayan premenopozal qadınların 10%-ə qədərini təsir edir; bəzi qruplarda bu rəqəm 100%-ə qədər yüksəlir. Dəmir çatışmazlığı anemiyaya səbəb olur. Dəmir Fe(II) şəklində sorulur və qanda Fe(III)-ə qədər oksidləşir. Fe 3+ hətta turşulu sulu məhlullarda tamamilə həll olunmayan çöküntülər əmələ gətirdiyi üçün transferrin proteini Fe 3+-nı qana ötürür. Transferrinin Fe 3+ daşıma qabiliyyəti tükəndikdə qanda Fe(OH) 3 yığılır. Dəmir toksikliyi xüsusi qruplara təsir göstərir: ABŞ-da min uşaqdan hər il təxminən 10-u analar üçün hazırlanmış FeS0 4 mineral tabletləri udmaqdan ölür; dəmir qablarda yemək bişirildiyi yerdə; ağır qaraciyər disfunksiyasından əziyyət çəkən alkoqoliklər arasında. Dəmir toksikliyi mədə-bağırsaq xəstəlikləri, şok və qaraciyərin zədələnməsi ilə əlaqələndirilir.

Kobalt vitamin B12-nin əsas komponenti kimi tanınır, dörd əlaqəli pirol halqaları ilə kompleks korrin makrosiklinə xelatlanır. İnsanın B 12 vitamininə gündəlik tələbatı cəmi 3 mkq-dır və onun çatışmazlığı anemiya və böyümənin geriləməsi ilə nəticələnir. B12 vitamininin bir neçə forması məlumdur, bunlar metil qrupunun ötürülməsi reaksiyasında, həmçinin kobaltın oksidləşmə vəziyyətində dəyişikliyə məruz qaldığı digər reaksiyalarda fermentlər üçün kofaktor rolunu oynayır. Vitamin B 12-korrinoid halqasında birləşmədən kobalt bioloji sistemlərdə Co 2+ ionu şəklində olur. Bu ion müxtəlif növ koordinasiya polihedralarında dörd, beş və hətta altı donor atomu bağlamağa qadirdir. Zn 2+ da oxşar qabiliyyətə malikdir. Bu iki ion bütün koordinasiya nömrələri üçün eyni effektiv ion radiuslarına, eləcə də kifayət qədər müqayisə edilə bilən sabitlik sabitlərinə malikdir. Çoxlu liqandları olan komplekslərdə Co 2+ bəzi fermentlərdə Zn 2+ əvəz edir, çox vaxt aktiv fermentlər də verir. Cütləşməmiş ^/- elektronları olduğu üçün bəzi spektral üsullar sink tərkibli zülallarda spektral olaraq qeyri-aktiv sinkin xassələrini öyrənmək üçün Co 2+ istifadə edir. Həddindən artıq Co 2+ qırmızı qan hüceyrələrinin istehsalı üçün sümük iliyini stimullaşdırır; bu da tiroid bezinin yod toplamaq qabiliyyətini azaldır, yəni. Guatr anemiya üçün kobalt duzlarının qəbulunun nəticəsi ola bilər. Kobalt, gündə üç litrdən çox istehlak edən bəzi həvəsli pivə içənlər üçün kardiotoksiklik göstərdi. (Bəzi ölkələrdə qalıq yuyucu vasitələrin təsirinə qarşı çıxmaq üçün köpüyü sabitləşdirmək üçün pivəyə kobalt duzları 10 -4% səviyyəsində əlavə edilir.) Qurbanların sayı Co2+ anemiya dərmanları ilə müqayisədə az olsa da, hələ də aydındır ki, etil alkoqol orqanizmin kobalt intoksikasiyasına həssaslığını artırır, şüşə pivənin tərkibində olan SO 2 isə tiamini məhv edir (bu vitaminin çatışmazlığı Co 2+ səbəb olduğu kardiotoksikliyi artırır).

Nikel. Bioloji sistemlərdə nikel demək olar ki, yalnız Ni(II) şəklində olur. Bəzi şərtlərdə nikel üçün +3 oksidləşmə vəziyyəti mümkün olsa da, bunun yüksək təkamülə malik orqanizmlərdə baş verməsi ehtimalı azdır. İnsan bədənində təxminən 10 mq Ni 2+ var və qan plazmasındakı səviyyə kifayət qədər dar sərhədlər daxilindədir ki, bu da homeostazı və bəlkə də nikel ehtiyacını göstərir. Ni2*-nin aşağı səviyyələri heyvanlar üçün stimuldur. Bitki fermenti ureaza üçün kofaktor kimi xidmət edir. Digər metal ionları ilə birlikdə Ni 2 * heyvanların orqanizmində müəyyən fermentləri aktivləşdirir, lakin onun insanlar üçün zəruriliyi hələ sübut olunmayıb. Ni 2+ ionu nisbətən toksik olmayan metalın başqa bir nümunəsidir. Bununla belə, sənaye dumanları, xüsusən nikel karbonil Ni(CO) 4 (burada nikel rəsmi olaraq sıfır valentli vəziyyətdədir) ehtiva edən buxarlar ağciyərlərdə asanlıqla sorulur və yüksək zəhərlidir. Daxil edildikdə, Ni 2+ ionu kəskin mədə-bağırsaq narahatlığına səbəb olur. Xroniki nikel intoksikasiyası ürək və digər toxumaların məhvinə səbəb olur. Nikel toksikliyinin səbəbləri bizə məlum deyil; fermentləri bloklayır və nuklein turşuları ilə reaksiya verir.

Mis. Bədəndə misin konsentrasiyası homeostazla tənzimlənir və onun optimal konsentrasiyası geniş şəkildə dəyişir. Məhz buna görə də nə mis çatışmazlığı, nə də onun toksikliyi adi hal deyil. Mis müxtəlif redoks reaksiyalarını kataliz edən bir neçə ferment üçün vacib kofaktordur. Onun çatışmazlığı anemiyaya, sümük və birləşdirici toxumanın pis vəziyyətinə, həmçinin saç piqmentasiyasının itirilməsinə səbəb olur. Ola bilsin ki, Zn 2+ qəbulu, məsələn, həblərdə mis çatışmazlığına səbəb ola bilər. Hər iki valentlik vəziyyətində olan mis Cu(I) və Cu(II), glutatyon və kükürd tərkibli zülallardakı sulfhidril qrupuna yaxşı bağlanır. Cu (II) qorunmayan sulfhidril qrupunu bir disulfid qrupuna oksidləşdirir, özünü Cu(I)-yə qədər azaldır, buna görə də sulfhidril qrupunun oksidləşməsi baş verməzdən əvvəl bədən Cu(I)-ni bağlamalıdır. Qan plazmasındakı misin təxminən 95%-i seruloplazmin zülalında olur. Bir sulfhidril qrupuna malik olsa da, plazma albuminin neytral məhlullarında mis üçün ilkin bağlanma yeri amin azotu, iki deprotonasiya edilmiş peptid azotunu, həmçinin yan tərəfdəki imidazol halqasının azotunu ehtiva edən zülal molekulunun amin ucudur. üçüncü amin turşusu zənciri; bütün bu azot atomları misi xelatlaşdıraraq planar siklik sistem əmələ gətirir. Azot donor atomlarının sayı artdıqca Hexaaqua-Cu 2+ daha tetraqonal (planar) olur. Mədə-bağırsaq traktına daxil olan əhəmiyyətli miqdarda mis mədə və bağırsaqlardakı sinir uclarını qıcıqlandırır və qusmağa səbəb olur. Misin xroniki çoxluğu böyümənin dayanmasına, hemoliz və aşağı hemoglobin tərkibinə, həmçinin qaraciyərdə, böyrəklərdə və beyində toxuma zədələnməsinə səbəb olur. Maddələr mübadiləsinin anadangəlmə qüsuru olan Wilson xəstəliyindən əziyyət çəkən əksər xəstələrdə seruloplazmin çatışmazlığı var. Belə xəstələrdə qaraciyər disfunksiyası ilə yanaşı, qaraciyərdə yüksək mis səviyyələri müşahidə olunur. Mis toksikliyi MoO qəbul etməklə azaldıla bilər.

sink.İnsanlarda Zn 2+ ionu maddələr mübadiləsində iştirak edən nuklein turşuları da daxil olmaqla 20-dən çox metal fermentinin bir hissəsidir. Qandakı Zn 2+ ionlarının əksəriyyəti qırmızı qan hüceyrələrində karbon anhidraz fermenti üçün zəruri kofaktor kimi olur. Sink üçün məhlulda yalnız bir oksidləşmə vəziyyəti məlumdur. Zn 2+-nın fermentin tərkibində rolu: a) ya substratın birbaşa bağlanmasında və qütbləşməsində; b) şərti turşu-qələvi katalizatorları və nukleofillər vəziyyətində olduğu kimi, dolayı yolla bağlanmış su və ya hidroksid ionu vasitəsilə. İnsan orqanizmində Zn 2+ çox hissəsi əzələlərdə, sinkin ən yüksək konsentrasiyası isə cinsiyyət orqanında - prostatda olur. Zn 2+ səviyyəsi homeostazın nəzarəti altındadır. Sink çatışmazlığı alkoqoliklərdə, eləcə də pəhrizi lifli və viskoz qidalarla zəngin olan inkişaf etməkdə olan ölkələrin sakinlərində qeyd olunur. Sink çatışmazlığı gənclərdə dəri pozğunluğu, böyümənin geriləməsi, cinsi inkişafın və cinsi funksiyaların pozulması ilə ifadə edilir. İnsanlarda afrodizm bilinməsə də, normal kişi cinsi davranışı üçün adekvat miqdarda Zn 2+ lazımdır. İnsan spermatogenezi çox mərhələli proses olduğundan Zn 2+ konsentrasiyasını artırmaqla pozğunluqların düzəldilməsi və cinsi sağlamlığın bərpası müəyyən vaxt tələb edir. Sink əlavəsi digər metalların metabolik tarazlığını poza bilər, buna görə də bu cür müdaxilələr ciddi tibbi nəzarət altında aparılmalıdır. Bu məsləhəti xüsusilə vurğulayaq, çünki Zn 2+ /Cu 2+ nisbəti koroner ürək xəstəliyinin (arterial qan axınının yerli olaraq dayandırılması) inkişafında əsas səbəbkar amil kimi olması ilə bağlı fərziyyə tamamilə doğru çıxdı. İkivalentli sink əlavəsi sink çatışmazlığı olan xəstələrdə yaraların sağalmasına kömək edir, lakin bədəndə adekvat miqdarda Zn 2+ varsa, bu kömək etmir. Ət və balıqda kifayət qədər çox sink var, buna görə sənayeləşmiş ölkələrin sakinləri üçün əlavələr lazım deyil; Bundan əlavə, bu cür əlavələr mis, dəmir və digər vacib metal ionlarının udulmasına mane olan miqdarda verildikdə təhlükəli ola bilər.

Həddindən artıq miqdarda sink duzlarının istehlakı ürəkbulanma ilə müşayiət olunan kəskin bağırsaq xəstəliklərinə səbəb ola bilər. Sinklənmiş (sinklə örtülmüş) polad qablarda qablaşdırılmış turş meyvə şirələri istehlak edildikdə bu elementlə kəskin zəhərlənmə baş verib. İnsanlarda xroniki sink zəhərlənməsi halları ümumiyyətlə məlum deyil, lakin bulanıq və aydın görünə bilər. Məsələn, sink və mis rəqabət etdikdə, sinkin çox olması, əgər sonuncu minimal miqdarda olarsa, mis çatışmazlığına səbəb ola bilər. Eynilə, Ca və P minimum miqdarda olarsa, artıq sink heyvanlarda skeletin inkişafını ləngidə bilər. Ümumiyyətlə, sink ionu təhlükəli deyil və görünür, ondan zəhərlənmənin əsas ehtimalı onun zəhərli kadmium ilə birgə olmasıdır (çirklənmə şəklində).

kadmium. Çox nadir hallarda kadmium minerallarda və torpaqda sinklə birlikdə təxminən 0,1% miqdarında olur. Sink kimi, bu element də yalnız ikivalent ion Cc1 2+ kimi baş verir. Kadmium ionu sink ionundan daha böyükdür; ölçüsünə görə kalsium ionuna daha yaxındır ki, bu da onu Ca adlanan nümunə kimi istifadə etməyə imkan verir. Ancaq yenə də, liqandları bağlamaq qabiliyyətinə görə, kadmium sinkə daha çox bənzəyir və buna görə də sinklə müqayisədə zəhərlənmələrin sayı daha böyük miqdarda müşahidə edilmişdir. Ca 2+ ionundan fərqli olaraq, bu metalların hər iki ionu liqandların donor azot və kükürd atomları ilə güclü bağlar yaradır. Həddindən artıq kadmium metalların mübadiləsini pozur, sink və digər metal fermentlərinin fəaliyyətini pozur, bu da sinkin bədəndə yenidən bölüşdürülməsinə səbəb ola bilər. Kadmium toksikliyinin dəqiq mexanizmi məlum deyil, baxmayaraq ki, bu, əlbəttə ki, çox mərhələlidir.

CH 3 Hg + ionundan tam fərqli olaraq, kadmium ionu asanlıqla plasenta baryerini keçə bilmir və yeni doğulmuş uşaqlarda bu element tamamilə yoxdur. Əksər insanlarda kadmium yeməkdən yavaş-yavaş toplanır. Orqanizm udulmuş Cd 2+-nı çox yavaş buraxır, yarımxaricolma dövrü 10 ildən çoxdur. Bunun nəticəsi, insanın həyatı boyu böyrəklərində kadmium miqdarının doğuş zamanı sıfırdan qocalıqda təxminən 20 mq-a (siqaret çəkməyənlər üçün) və yetkin siqaret çəkənlər üçün 40 mq-a qədər artmasıdır. Bu elementin əksəriyyəti sulfhidril əvəzediciləri olan kiçik protein molekulları olan metallotionein ilə əlaqələndirilir, zəncirdə olması kadmiumun özü tərəfindən stimullaşdırılır.

Kəskin kadmium zəhərlənməsi qusma, bağırsaq spazmları və baş ağrısı şəklində özünü göstərir; hətta su borularında, avtomobillərdə və ya kadmium şüşəli qablarda Cd tərkibli birləşmələrlə təmasda olan içməli sudan və ya digər, xüsusilə turşulu mayelərdən yarana bilər. Kadmium qida ilə bədənə daxil olduqdan sonra qanla digər orqanlara daşınır və burada eritrositlərin qlutatyon və hemoglobinə bağlanır. Siqaret çəkənlərin qanında siqaret çəkməyənlərin qanından təxminən 7 dəfə çox kadmium var. Xroniki kadmium zəhərlənməsi qaraciyər və böyrəkləri məhv edir və böyrək funksiyasının ciddi pozulmasına səbəb olur. Təəssüf ki, kadmium zəhərlənməsini müalicə etmək üçün xüsusi terapiya yoxdur və xelatlaşdırıcı maddələr kadmiumu yalnız böyrəklərə yenidən paylaya bilər (bu da təhlükəlidir). Bol sink, kalsium, fosfatlar, D vitamini və yüksək proteinli pəhriz kadmium zəhərlənməsini bir qədər azalda bilər. Yaponiyada kadmium zəhərlənməsinin xüsusilə ciddi forması "itai-itai" xəstəliyi (yapon dilində "oh-oh" ekvivalenti) kimi təsvir edilmişdir. Xəstəliyin adı osteomalasiya və ya sümük dekalsifikasiyası (adətən yaşlı qadınlarda) ilə müşayiət olunan arxa və ayaqlardakı ağrıdan gəlir, bu da sümüklərin kövrəkləşməsinə səbəb olur (bir adamda 72 sınıq məlum hadisə). Proteinuriya (sidikdə zülalın görünüşü) səbəbiylə ağır böyrək disfunksiyası da qeyd edildi, bu, kadmium ilə təması kəsildikdən sonra da davam etdi. Bu xəstəlik ölümlə nəticələnir.

Merkuri istənilən formada zəhərlidir. Yer qabığından və okeanlardan çıxan qazlar vasitəsilə civənin qlobal miqyasda buraxılması insanların istehsal etdiyi civənin miqdarını ən azı beş dəfə üstələyir, lakin onun sənaye istehsalı daha çox yerli və konsentrasiyalıdır. Orta hesabla insan orqanizmində 13 mq civə var ki, bu da heç bir fayda vermir. Əvvəllər terapevtik vasitələr kimi müxtəlif civə duzları istifadə olunurdu (məsələn, civə benzoatı sifilis və süzənək müalicəsində istifadə olunurdu). Civə reagentlərinin insektisidlər və funqisidlər kimi istifadəsi minlərlə insanı təsir edən yüngül və ağır zəhərlənmələrə səbəb olmuşdur. Buna görə də civə zəhərlənməsi bütün dünyada problemdir.

Civə qeyri-mütənasib olaraq elementar civə və iki valentli civəyə bölünən civə ionu Hg2+ kimi üç ən çox yayılmış formada və daha az yayılmış bir formada tapıla bilər:

Bu reaksiya üçün tarazlıq sabitinin qiyməti belədir

reaksiyanın üstünlüklü olaraq sağdan sola getdiyini göstərir. Amma reallıqda Hg 2+ ionunun çoxlu liqandlarla güclü kompleksləşmə qabiliyyətinə görə reaksiya soldan sağa doğru gedir. Civənin üçüncü ümumi forması onun üzvi birləşməsidir metilcivə CH 3 Hg + .

Merkuri otaq temperaturunda maye metaldır. Onun qaynama temperaturu 357°C olmasına baxmayaraq, o, çox uçucudur və buna görə də ümumi hesab ediləndən daha təhlükəlidir. Bir kubmetr doymuş (25 ° C-də) havada 20 mq Hg var. Bu element suda demək olar ki, həll olunmur; həllolma həddi 25°C-də 0,28 µM - 56 µg/l, yəni. 56 hissə civə bir milyard hissə suya.

Hər iki civə kationları (Hg 2+ və metilcivə CH 3 Hg +) xətti 2-koordinasiyaya üstünlük verirlər. Onlar tək donor atomlu, xüsusən N və ya S olan liqandlarla daha güclü komplekslər əmələ gətirirlər. qələvi məhlullar).

Əslində, "merkaptan" sözünün özü civənin tiollara güclü bağlanma qabiliyyətindən irəli gəlir. Eritrositlərdə Hg 2+ ionları qlutatyon və hemoglobin sulfhidril qrupları ilə birləşərək qarışıq komplekslərə çevrilir; Qanda yalnız insan bədənində olan civənin nisbəti qalır. Hg 2+ ionunun toksikliyinin molekulyar əsasının onun sulfhidril qrupları ilə qarşılıqlı təsiri hesab edilməsinə baxmayaraq, hansı zülalların metallaşmaya məruz qaldığı məlum deyil.

Sulfhidril qrupları kimi artıq donor liqandlarının iştirakı ilə Hg 2+ və CH 3 Hg+-nın sürətli mübadiləsi toksikologiyada mühüm əhəmiyyət kəsb edir. Məhz bu, toxumalarda sulfhidril qalıqları arasında civənin sürətlə paylanmasını müəyyən edir. Qanda CH 3 Hg' ionu SH qrupu ilə eyni nisbətdə paylanır: plazmada təxminən 10% və hemoglobin və glutatyon sulfhidril qrupları olan eritrositlərdə 90%. Civənin təsirini aradan qaldırmaq üçün BAL (2,3-dimerkaptopropanol) civə zəhərlənməsinə qarşı antidot kimi verilir, civənin bütün bədəndə vahid paylanmasını asanlaşdırır; Sistein və ya L-asetilpenisilamin kimi xelatlaşdırıcı maddələrlə hemodializ də istifadə olunur.

Nəfəs aldıqda, civə buxarı aktiv şəkildə sorulur və beyində, böyrəklərdə və yumurtalıqlarda toplanır. Merkuri plasental maneəni keçir; Kəskin zəhərlənmə ağciyərin məhvinə səbəb olur. Bədənin toxumalarında elementar civə, protein makromolekulları da daxil olmaqla, SH qruplarını ehtiva edən molekullarla birləşən bir iona çevrilir. Xroniki civə zəhərlənməsi sinir sisteminin funksiyalarının daimi pozulmasından ibarətdir, yorğunluğa səbəb olur və daha yüksək zəhərlənmələrdə xarakterik civə tremoruna səbəb olur, kiçik bir titrəmə hər bir neçə dəqiqədən bir nəzərəçarpacaq sarsıntı ilə kəsilir. Cəmi 1 q civə duzunun qəbulu ölümcüldür. Böyrəklərdə civə duzları toplanır, lakin onlar elementar civə kimi qan və ya plasental maneəni tez keçə bilmirlər. Civə qəbulundan kəskin zəhərlənmə mədə-bağırsaq traktının mukomembranlarından zülalların çökməsinə gətirib çıxarır, ağrı, qusma və ishala səbəb olur. Xəstə sağ qalarsa, kritik orqan qaraciyərdir. Qırmızı qan hüceyrələrinin bəzi hemolizləri baş verir. Xroniki zəhərlənmə mərkəzi sinir sisteminin disfunksiyası ilə ifadə edilir; Lyuis Kerrollun "Alisa möcüzələr ölkəsində" personajı Mad Hutter xəzin emalı zamanı istifadə olunan Hg(N0 3) 2 duzu ilə zəhərlənmə nəticəsində peşə xəstəliyinin qurbanı olmasının bariz nümunəsidir.

Metilmerkurik xlorid CH 3 HgCI kimi üzvi civə törəmələri uçuculuğuna görə yüksək zəhərlidir. Tərkibində civə olan çirklənmiş suda mikroorqanizmlər asanlıqla qeyri-üzvi civə birləşmələrini monometilcivə CH 3 Hg+-a çevirir. Balıqların bədənindəki civənin çoxu isə bu formadadır ki, bu da illərlə davam edə bilir. Yüksək səviyyəli CH 3 Hg + balıqlar üçün insanlar üçün olduğu kimi zəhərli deyildir, buxarları tənəffüs edərkən və ya qida qəbul edərkən CH 3 Hg + ionları aktiv şəkildə sorulur və qırmızı qan hüceyrələrinə, qaraciyərə və böyrəklərə daxil olur və orada məskunlaşır. mərkəzi sinir sisteminin ciddi kumulyativ geri dönməz disfunksiyasına səbəb olan beyin (dölün beynində də daxil olmaqla). İnsan orqanizmində civənin yarı ömrü bir neçə aydan bir neçə ilə qədərdir. Zəhərli təsir gizlənə bilər və zəhərlənmə əlamətləri bir neçə ildən sonra görünə bilər.

Kütləvi civə zəhərlənməsinin ən məşhur iki nümunəsi CH 3 Hg + səbəb oldu. 1956-cı ildə Yaponiyanın cənubunda, eyni adlı dəniz körfəzinin yaxınlığında Minamata xəstəliyi aşkar edilmişdir. 1959-cu ildə göstərilmişdir ki, bu xəstəlik kimya zavodu tərəfindən birbaşa körfəzin sularına axıdılan CH 3 HgCl xlorid şəklində civə ilə zəhərlənmiş balıqların yeyilməsi nəticəsində yaranır. Civə konsentrasiyası o qədər yüksək idi ki, balıq ölür, balığı yeyən quşlar birbaşa dənizə düşür, zəhərli yeməyi dadan pişiklər isə “çevrilib tullanır, ziqzaq vurur və yıxılır”. Artıq 1954-cü ildə belə "rəqslər" burada pişiklərin sayını nəzərəçarpacaq dərəcədə azaldıb. Lakin 1959-cu ilə qədər bu ərazidə buxtanın sularında civə ilə çirklənmənin ölçülməsi aparılmamışdır. Və yalnız qədim yapon adəti sayəsində yeni doğulmuş uşaqların göbək bağının quruması ilə buxtanın çirklənməsini sübut etmək mümkün olmuşdur. civə 1947-ci ildə başladı. Lakin 1968-ci ilə qədər tullantı suları buxtaya axıdıldı.

İnsanlar üçün, bədənə daxil olan metilcivə səbəbiylə Minamata xəstəliyi, əzaların və üzün uyuşması, dərinin həssaslığının və əllərin motor fəaliyyətinin pozulması ilə başladı, məsələn, yazarkən. Daha sonra hərəkətlərin koordinasiyasının olmaması, zəiflik, titrəmə və yerişdə qeyri-müəyyənlik, həmçinin psixi pozğunluqlar, nitq pozğunluqları, eşitmə və görmə pozğunluğu ortaya çıxdı. Və nəhayət, ümumi iflic, əzaların, xüsusən də barmaqların deformasiyası, udma çətinliyi, qıcolmalar və ölüm. Həm də faciəvi haldır ki, bu xəstəlikdən az təsirlənən, onun əlamətlərini ümumiyyətlə aşkar etməyən anaların uşaqları serebral iflicdən öldülər və ya axmaq oldular (adətən mərkəzi sinir iflici zehni inkişafda aydın geriləmə ilə əlaqəli deyil). . Göründüyü kimi, ananın bədənində CH 3 Hg + plasental maneəni dölün yüksək həssas bədəninə nüfuz edir. Xəstəliyin daha ağır mərhələlərində olan qadınlar uşaq sahibi ola bilmirdilər.

Talium. Həddindən artıq zəhərli tallium birləşmələrinin orqanizm tərəfindən udulması qastroenterit, periferik neyropatiya və çox vaxt ölümlə nəticələnir. Talliuma uzun müddətli, xroniki məruz qalma ilə keçəllik müşahidə olunur. TI2SO4-ün gəmiricilərə qarşı istifadəsi onun digər ev və vəhşi heyvanlar üçün yüksək toksikliyinə görə dayandırılıb. Bədəndə taliumun əsas forması T1 + ionudur, baxmayaraq ki, T1C1 az həll olur; Tallium orqanizmdə T1 3+ şəklində də mövcuddur. Tallium ionları kaliumdan çox böyük deyil, lakin onlar daha çox zəhərlidir və talliumun hüceyrə membranlarından keçiriciliyi kaliumunki ilə eynidir. T1+ və K+ ionları ölçülərinə görə oxşar olsalar da, birincisi demək olar ki, dörd dəfə daha çox qütbləşə bilir və güclü komplekslər əmələ gətirir. Məsələn, riboflavin ilə həll olunmayan komplekslər istehsal edir və buna görə də kükürd mübadiləsinə müdaxilə edə bilər.

Qurğuşun təxminən beş min ildir tanınır və yunan və ərəb alimləri artıq onun toksikliyini bilirdilər. Romalılar şərabı və yeməkləri qurğuşun qablarında saxladıqları üçün yüksək səviyyədə qurğuşun zəhərlənməsinə məruz qalırdılar. Qoya, digər rəssamlar kimi, inhalyasiyadan və təsadüfən qurğuşun boyasına məruz qalmaqdan əziyyət çəkirdi. Hal-hazırda yüksək səviyyədə qurğuşun şəhər uşaqları üçün təhlükə yaradır, çünki onlar tez-tez qurğuşun boyaları ilə boyanmış əşyalarla təmasda olurlar, işlənmiş batareyalarla oynayırlar və jurnal vərəqlərindən sənətkarlıq edirlər (rəngli çap üçün boyalar 0,4% Pb ehtiva edir). . Ən çox ona görə ki, onlar yanacağın oktan sayını artırmaq üçün benzinə əlavə edilən tetraetil qurğuşun Pb(C 2 H 5) 4 yanma məhsulları olan avtomobillərin işlənmiş qazları ilə çirklənmiş hava ilə nəfəs alırlar.

Qurğuşunla çirklənmənin əsas mənbəyi qidadır. Xoşbəxtlikdən, həll olunmayan fosfat Pb 3 (P0 4) 2 və əsas karbonat Pb 3 (C0 3) 2 (0H) 2 əmələ gəldiyinə görə, qəbul edilən qurğuşunun udulması aşağıdır. Udulmuş qurğuşun sümüklərdə toplanır, daha sonra osteoporoz səbəbiylə sərbəst buraxılır və gecikmiş toksikliyə səbəb olur. Bu gün orta insan gelində təxminən 120 mq qurğuşun var, yəni. Misir mumiyalarından onlarla dəfə çox. Çöküntü yaradan ionlar olmadıqda, pH = 7-də qurğuşun Pb 2+ ionu şəklində mövcuddur. Beynəlxalq müqavilələrə əsasən, içməli suda qurğuşunun konsentrasiyası 50 µq/l-dən çox olmamalıdır. Kəskin qurğuşun zəhərlənməsi ilk növbədə iştahsızlıq və qusma ilə nəticələnir; Xroniki zəhərlənmə tədricən böyrək funksiyasının pozulmasına və anemiyaya səbəb olur.

Nəzarət sualları

1. Metal ionlarının bioqeyri-üzvi kimyasının tədqiqat obyekti və predmeti nədir?
2. Qələvi metal ionlarını sadalayın (litium, natrium, kalium, rubidium, sezium). Onların əsas ekoloji və fizioloji məlumatları hansılardır?
3. Qələvi torpaq metallarının (maqnezium, kalsium, barium, stronsium, berilyum, lantanidlər) ionlarını sadalayın. Onların əsas ekoloji və fizioloji məlumatları hansılardır?
4. Qurğuşunun insan orqanizminə təsirini izah edin. İnsan sağlamlığını qurğuşundan qorumaq üçün hansı tədbirlər təklif oluna bilər?
5. Kadmium, civə və arsen insan orqanizminə necə daxil olur; onların təsiri nədir?
6. Canlı orqanizm üçün selen istehlakı nə üçün lazımdır?
7. Bioqeyri-üzvi kimyanın tərifini verin və onun ətraf mühitin digər elmləri arasında yerini göstərin.
8. “Çirkləndirici” və “ksenobiotik” anlayışlarını müəyyənləşdirin. Ağır metallar qrupuna daxil olan tipik ksenobiotikləri adlandırın.
9. 11Niyə Moskva və Moskva vilayətinin həkimləri tələbələrə və məktəblilərə müntəzəm olaraq yod olan qidalardan istifadə etməyi tövsiyə edirlər?
10. Ağır metal atomlarının atmosferdə və hidrosferdə əsas miqrasiya yollarını adlandırın.
11. Ağır metal atomlarının bioavailability baxımından müxtəlif miqrasiya formalarını xarakterizə edin.
12. Su mühitində ağır metal atomlarının yaranma formalarını müəyyən edən əsas kimyəvi prosesləri adlandırın. Qitələrin səth sularında və dəniz sularında ağır metal atomlarının geokimyası arasında əsas fərq nədir?
13. Suda humus birləşmələrinin olması ağır metal atomlarının bioavailliyinə necə təsir edir? Canlı orqanizmləri (bitki və heyvanları) ağır metal atomlarının zəhərli təsirindən qoruyan biokimyəvi mexanizmləri adlandırın.
14. Ağır metalları müəyyənləşdirin. Onların biosferdəki rolu nədir?
15. Xrom və civə dövrlərini təsvir edin.
16. Kimyəvi elementlərin biosferdə yayılma qanunauyğunluqları hansılardır?
17. Biosferin sənaye çirklənməsinin ekoloji nəticələrini adlandırın.
18. Maksimum icazə verilən konsentrasiyaları (miqdarları) müəyyən edin.
19. Suyun müxtəlif məqsədlər üçün yararlılığını necə müəyyən etmək olar?
20. Qida məhsullarında çirkləndiricilərin icazə verilən maksimum konsentrasiyalarının dəyərlərini verin.

Həyat metalları haqqında anlayış. Natrium və kalium. Hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili mühitdə onların tərkibini təyin edən atomların quruluşu və kationların hidratasiya xüsusiyyətləri.

Həyat metalları– on element: K, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo. Onların bədəndəki payı 2,4% təşkil edir. Bədəndəki bütün həyat metalları ya sərbəst kationlar şəklindədir, ya da bioliqandlarla əlaqəli kompleksləşdirici ionlardır. Onlar maddələr mübadiləsində fəal iştirak edirlər.

Natrium və kalium– IA qrupunun elementləri. Bu qrupun elementlərinin atomları xarici təbəqədə s-alt səviyyədə bir elektrona malikdir, onlar birləşmələrdə tərəfdaşa verməyə meyllidirlər, ən yaxın nəcib qazın elektron konfiqurasiyası ilə sabit simmetrik monokasiyalar əmələ gətirirlər.

Elektron quruluşun sabitliyi və Na + və K + kationlarının səthində aşağı müsbət yük sıxlığı səbəbindən onların xarici səviyyədəki sərbəst atom sakinləri ən yaxın su molekullarının tək elektron cütləri ilə effektiv qarşılıqlı təsir göstərə bilmirlər. buna görə də onlar kationun hidratasiya qabığında yalnız elektrostatik olaraq saxlanılır. Buna görə də natrium və kalium kationları sulu mühitdə hidrolizdən keçmir və praktiki olaraq komplekslər əmələ gətirməyə meyl göstərmir.

Natrium və kalium kationlarının xassələrindəki əsas fərq onların səthindəki müsbət yükün sıxlığının fərqi ilə bağlıdır: Na + kationında daha yüksəkdir, buna görə də onun elektrostatik sahəsi su molekullarını daha güclü saxlayır. Nəticədə, natrium kationu müsbət nəmləndirmə ilə, kalium kationu isə mənfi nəmləndirmə ilə xarakterizə olunur. Bu, Valeri İvanoviç Slesarevin fikrincə, canlı sistemlərdə Na+ və K+ kationlarının niyə antaqonist olduğunu və nə üçün kalium kationlarının əsasən hüceyrədaxili, natrium kationlarının isə hüceyrələrarası mayelərin tərkib hissəsi olduğunu izah edə bilər.

Hüceyrə daxilində K+ ionlarının konsentrasiyası təxminən 35 dəfə yüksəkdir. Onun xaricində olduğundan və hüceyrədənkənar mayedə Na + ionlarının konsentrasiyası hüceyrə daxilindəkindən 15 dəfə çoxdur. Bir çox vacib bioloji prosesləri həyata keçirmək üçün bu ionların belə qeyri-bərabər paylanmasını daim saxlamaq lazımdır ki, bu da enerji xərcləri tələb edir, çünki ionların membran vasitəsilə ötürülməsi onların konsentrasiya qradientinə qarşı baş verməlidir. Bu, bir ATP molekulunun hidroliz enerjisi hesabına hüceyrədən üç Na + kationunu çıxaran və iki K + kationını hüceyrəyə göndərən bir kalium natrium nasosunun köməyi ilə həyata keçirilir. Köçürülən elektrik yüklərinin balanssızlığı səbəbindən membranın daxili səthi mənfi, xarici səthi isə müsbət yüklənir.

K ionlarının yüksək hüceyrədaxili konsentrasiyası ilk növbədə hüceyrə daxilində osmotik təzyiqi, ribosomlarda zülal sintezi üçün enzimatik sistemlərin aktivləşməsini və karbohidratların oksidləşməsini təmin edir. Eritrositlərdə K ionları hemoglobin və oksihemoqlobin tampon sistemlərinin işində iştirak edir və bununla da karbonmonoksidin karbon anhidraz fermentini aktivləşdirir.

K+ və Na+ ionları aktivləşdirin kalium-natrium nasosunu enerji ilə təmin edən hüceyrə membranlarının adenozin trifosfatazası (ATP-ase). Bu ionlar mərkəzi sinir sisteminin (MSS) fəaliyyətinə əhəmiyyətli təsir göstərir. Beyin qabığının hüceyrələrində Na + ionlarının artıqlığı depressiyaya səbəb olur, yəni. mərkəzi sinir sisteminin fəaliyyətinin inhibəsi. Bu hüceyrələrdə K kationlarının çoxluğu, əksinə, mərkəzi sinir sistemini həyəcanlandıraraq manik vəziyyətə səbəb olur.

Dərs kitabı: 338–341.

Maqnezium və kalsium, atom quruluşu və onların ionlarının hidratasiya xüsusiyyətləri. Maqnezium və kalsium kationlarının orqanizmdə mövcud olma formaları, yeri və rolu. Sümük toxumasının əmələ gəlməsi və məhv edilməsi reaksiyası və onun funksiyası.

Yetkin bir insanın bədənində təxminən 20 q maqnezium kationları və 1000 q kalsium var. Maqnezium kationlarının yarısı və kalsiumun demək olar ki, 99%-i sümük toxumasında, qalan hissəsi isə yumşaq toxumalarda olur. Maqnezium kationlarına gündəlik tələbat təxminən 0,3 q, kalsium - 1 q, hamiləlik dövründə qadınlarda kalsium kationlarına ehtiyac 3-4 dəfə artır.

Maqnezium və kalsium dövri cədvəlin IIA qrupunun elementləridir. Bu qrupun elementlərinin atomlarında nas-alt səviyyənin xarici qatında iki elektron var (12 Mg: 3s 2; 20 Ca: 4s 2), onlar birləşmələrdə tərəfdaşa verilir.

Sulu mühitdə maqnezium və kalsium kationlarının xassələrindəki fərq onların səthindəki müsbət yükün sıxlığının fərqli olması ilə əlaqədardır. Mg 2+ kationı Ca 2+-dan (müvafiq olaraq 66 və 99) daha kiçik radiusa malik olduğundan, o, daha yaxşı nəmləndirir və əlavə olaraq, onun xarici səviyyədəki sərbəst atom orbitalları, o cümlədən 3d- orbitallar tək ilə qarşılıqlı təsir göstərə bilir. kifayət qədər sabit akvakomplekslər meydana gətirən su molekullarının elektron cütləri 2+.

Maqnezium kationu kalsium kationu ilə müqayisədə kovalent bağlar yaratmağa qadirdir. Bu baxımdan, maqnezium kationları, kalsium kationlarından fərqli olaraq, hidroliz etmək qabiliyyətinə malikdir:

Mg 2+ +H 2 O⇌ Mg(OH) + + H +

Sümüklərdən kənarda yerləşən maqnezium kationlarının əsas hissəsi hüceyrələrin içərisində cəmləşmişdir. Maqnezium ionları hüceyrə daxilində osmotik təzyiqin saxlanmasında mühüm rol oynayır. Qanda maqneziumun əsas hissəsi ionlaşmış formada olur, yəni. aquaion şəklində (55-60%), təxminən 30% zülallarla, 10-15% isə fosfolipidlər və nukleotidlərlə kompleks birləşmələrin bir hissəsidir.

Mürəkkəb əmələ gəlməsi sayəsində maqnezium kationları fermentativ proseslərin əsas aktivatorlarından biridir. Beləliklə, onlar oksidləşdirici fosforlaşma, DNT replikasiyası və sümük minerallaşmasının fermentlərini aktivləşdirirlər.

Maqnezium ionlarından fərqli olaraq, kalsium kationları əsasən hüceyrələrarası mayelərdə cəmləşmişdir. Kalsium mübadiləsi paratiroid və tiroid hormonları, həmçinin D vitamini tərəfindən idarə olunur.

Sümük toxumasının əsas mineral komponenti kalsium hidrogen fosfatdır

Ca 5 (PO 4) 3 OH (hidroksiapatit). Sümük toxuması bioloji mayelərdə Ca 2+ ionlarının konsentrasiyasının müəyyən səviyyədə saxlanmasını təmin edir, ona görə də onu orqanizm üçün kalsium tamponu hesab etmək olar.

Kompakt sümük toxuması (kompakt maddə) sümük meydana gətirən iki növ sümük toxumasından biridir. Sümüyün dəstəkləyici, qoruyucu funksiyalarını təmin edir, kimyəvi elementlərin anbarı kimi xidmət edir.

Kompakt maddə əksər sümüklərin korteksini təşkil edir. Süngərli maddədən çox daha sıx, daha ağır və güclüdür. Kompakt sümük toxuması insan skeletinin ümumi çəkisinin təxminən 80%-ni təşkil edir. Kompakt maddənin əsas struktur və funksional vahidi osteondur.

Dərs kitabı: 341 – 344.

Dəmir və kobalt, atom quruluşu və xarakterik oksidləşmə halları. Bu metalların birləşmələrinin turşu-əsas, redoks və kompleksləşmə xassələri. Bu metalların birləşmələrinin canlı orqanizmdə rolu.

İnsan orqanizmində təxminən 5 q dəmir və 1,2 mq kobalt var. Dəmirin çoxu (70%) qan hemoglobində cəmlənir; Kobaltın 14%-i sümüklərdə, 43%-i əzələlərdə, qalanı isə yumşaq toxumalarda olur. Gündəlik dəmir qəbulu 10-20 mq, kobalt isə 0,3 mq təşkil edir.

Dəmir və kobalt– elektron konfiqurasiyalı dövri cədvəlin VIIIB qrupunun 4-cü dövrünün elementləri 26 Fe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 ; 27 Co: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2

Dəmir və kobalt üçün ən xarakterik oksidləşmə halları +2 və +3.

Sulu məhlullarda Fe 2+, Fe 3+, Co 2+ və Co 3+ kationları altı koordinasiyalı su kompleksləri yaratmaq üçün nəmləndirilir.

Fe 2+ güclü reduksiyaedicidir, hətta havanın oksigeni ilə də oksidləşə bilər.

Co 3+ o qədər güclü oksidləşdirici maddədir ki, hətta suyu oksidləşdirir:

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3

2Co 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O = 4CoSO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2

Dəmir və kobaltın oksidləri və hidroksidləri, oksidləşmə dərəcəsindən asılı olmayaraq, əsas xassələri üstünlük təşkil edən zəif amfoter xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər, xüsusən də ikivalent vəziyyətində, qarşılıqlı təsir yalnız qələvilərin konsentratlı məhlulları ilə və qızdırıldıqda baş verir.

Dəmir və kobalt kationları kompleks əmələ gəlməyə çox meyllidirlər. Çox güman ki, onlar üçün koordinasiya nömrəsi altı:

Kompleksləşmə dəmir və kobalt kationları güclü, lakin eyni liqandlarla oksidləşmiş və reduksiya edilmiş formaların komplekslərinin dayanıqlığının nisbətindən asılı olaraq onların redoks xassələrinə fərqli təsir göstərir.

Kompleksləşmə Su molekullarından daha aktiv liqandlarla Co 3+ onu sulu məhlullarda sabit edir.

Kobalt, orqanizm üçün vacib olan mikroelementlərdən biridir. B 12 vitamininin (kobalamin) bir hissəsidir. Kobalt hematopoezdə, sinir sisteminin və qaraciyərin funksiyalarında, fermentativ reaksiyalarda iştirak edir. İnsan orqanizmində hər kiloqram insan çəkisi üçün 0,2 mq kobalt var. Kobalt olmadıqda akobaltoz inkişaf edir.

Canlı orqanizmlərdə dəmir oksigen mübadiləsi (tənəffüs) proseslərini kataliz edən mühüm iz elementidir. Tipik olaraq, dəmir fermentlərə heme adlı bir kompleks şəklində daxil olur. Xüsusilə, bu kompleks qanda oksigenin insan və heyvanların bütün orqanlarına daşınmasını təmin edən ən vacib zülal olan hemoglobində mövcuddur. Qanı özünəməxsus qırmızı rəngə boyayan da odur.

Böyük bir qrup var təxminən 50 növ, dəmir tərkibli fermentlər - dəmir Fe 3+ + e -   Fe 2+ oksidləşmə vəziyyətini dəyişdirərək tənəffüs zəncirində elektronların ötürülməsi prosesini kataliz edən sitoxromlar.

Dərs kitabı: 349 – 352.