Ауыспалы валентті металл иондарының хелаторлары. Металл иондарының биоорганикалық химиясы

Ауыспалы валентті металл иондары (Fe2+, Cu+, Mo3+ және т.б.) тірі организмдерде екі жақты рөл атқарады: олар бір жағынан орасан зор ферменттер саны үшін қажетті кофакторлар болып табылады, ал екінші жағынан олар жасуша тіршілігі, өйткені олардың болуы жоғары реактивті гидроксил және алкокси радикалдарының түзілуін күшейтеді:

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

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

Сондықтан өзгермелі валентті металл иондарын (ферритин, гемосидерин, трансферриндер; церулоплазмин; сүт және несеп қышқылдары; кейбір пептидтер) байланыстыратын және сол арқылы олардың ыдырауға қатысуын болдырмайтын хелат қосылыстары (грекше «хелат» - «краб тырнағынан») пероксидтердің реакциялары организмнің антиоксиданттық қорғанысының маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Сарысу ақуыздары мен жасушалық рецепторларды тотығудан қорғайтын негізгілер хелаторлар болып табылады деп саналады, өйткені жасушааралық сұйықтықтарда жасуша мембраналары арқылы жақсы енетін пероксидтердің ферментативті ыдырауы жоқ немесе айтарлықтай әлсіреген. Айнымалы валентті металл иондарын хелаттандырушы қосылыстардың көмегімен секвестрлеудің жоғары сенімділігін Томас В.О'Халлоран тобының (үлгі ретінде ашытқы жасушалары пайдаланылған) цитоплазмадағы бос* мыс иондарының концентрациясы анықтаған фактісі дәлелдейді. 10"18 М аспайды - бұл бір ұяшыққа 1 Cu атомынан аз шамадағы көптеген тапсырыстар.

Жоғары иондарды байланыстыру қабілеті бар «кәсіби» хелаторлардан басқа, «тотығу стресімен белсендірілген темір хелаторлары» деп аталатындар бар. Бұл қосылыстардың темірге жақындығы салыстырмалы түрде төмен, бірақ тотығу стресі жағдайында олар темірді күшті байланыстыру қабілеті бар молекулаларға айналдыратын арнайы тотығады. Бұл жергілікті белсендіру процесі темір метаболизміне кедергі келтіруі мүмкін денедегі «күшті хелаторлардың» ықтимал уыттылығын барынша азайтады деп саналады. Кейбір хелаторлар, мысалы, металлотионеиндер сүтқоректілерде ауыр металл атомдарын (Chn, Sb, Sh,...) байланыстырады және оларды детоксикациялауға қатысады.

Айнымалы ВАлентті МЕТАЛЛ ИОНДАРЫНЫҢ ХЕЛАТОРЛАРЫ:

NovikA. А., Ионова Т.И.. Медицинадағы өмір сапасын зерттеуге арналған нұсқаулық. 2-ші басылым / Ред. акад. РАМС Ю.Л.Шевченко, - М.: «OLMA Media Group» АҚ 2007, 2007 ж.
3-ТАРАУ ОРТА ЖӘНЕ ЖОҒАРЫ ЖИІЛІКТІ АЙНЫСЫ ТОҚТЫ ТЕРАПЕВТИК ПАЙДАЛАНУ
Дене қалпын өзгерту арқылы тест (ортостатикалық сынама)
Ауыр металл тұздарының фармакологиялық белсенділігінің спектрі

Осы тарауды оқығаннан кейін студент:

білу

Сілтілік және сілтілі жер металл иондарының негізгі экологиялық-физиологиялық мәліметтері, қорғасынның адам ағзасына әсері, атмосфера мен гидросферадағы ауыр металл атомдарының миграциясының формалары;

білу

Судың әртүрлі мақсаттарға жарамдылығын анықтау;

меншік

- улы металл иондарының антропогендік әсерінен қорғау әдістері.

Тірі жүйелердегі әрекетіне байланысты заттар, соның ішінде металл иондары бес түрге бөлінеді: ағзаға қажет; стимуляторлар; инертті, зиянсыз; емдік агенттер; улы.Зат ағзаға қажет деп саналады, оның жетіспеушілігі денеде функционалдық бұзылуларды тудырады, бұл затты оған енгізу арқылы жоюға болады. Қажеттілік организмге тән қасиет және оны ынталандырудан ажырату керек. сияқты көптеген мысалдар бар стимуляторларМаңызды және маңызды емес металл иондары пайда болады. Кейбір металдар мен металл иондары белгілі бір концентрацияда болады инертті, зиянсызжәне денеге ешқандай әсер етпейді. Сондықтан хирургиялық имплантация ретінде инертті металдар – Ta, Pt, Ag, Au жиі қолданылады. Көптеген металл иондары қызмет ете алады емдік агенттер;

Суретте. 6.1 жеткілікті мөлшерде, мысалы, қайыршыдан жеткізілетін металл иондарының концентрациясының жоғарылауына дене тіндерінің биологиялық реакциясы туралы түсінік береді.

Күріш. 6.1. Қажетті концентрацияға байланысты биологиялық реакция(қатты қисық)және қауіпті(үзік қисық)заттар

(концентрация шкаласына қатысты екі қисықтың салыстырмалы орны ерікті)

Қатты қисықнөлден басталатын концентрацияның жоғарылауымен дереу оң реакцияны көрсетеді (келетін қажетті зат оның байланыстыру орындарын қанықтырады және іс жүзінде мүмкін болатын басқа өзара әрекеттесулерге түспейді деп есептеледі). Бұл қатты қисық көптеген металл иондары үшін концентрациялардың кең ауқымын қамтитын оңтайлы деңгейді сипаттайды. Металл иондарының концентрациясының жоғарылауының оң әсері максимумнан өтіп, теріс мәндерге түсе бастайды: организмнің биологиялық реакциясы теріс болады, ал металл улы затқа айналады.

Үзік қисықсуретте. 6.1 қажетті немесе ынталандырушы заттың әсерін көрсетпейтін толық зиянды затқа организмнің биологиялық реакциясын көрсетеді. Бұл қисық белгілі бір кідіріспен жүреді, бұл тірі ағзаның улы заттың аз мөлшерін (шекті концентрация) оның токсикалық әсері басым болғанша «төзе алатынын» көрсетеді.

Суретте. 6.1, әрине, белгілі бір жалпылау бейнесін ұсынады; Әрбір заттың «биологиялық жауап – концентрация» координаттарындағы өзіндік қисық сызығы болады. Сондай-ақ, суреттен маңызды заттардың шамадан тыс тұтынылған жағдайда тіпті улы болуы мүмкін екендігі шығады. Кез келген дерлік артық зат сөзсіз қауіпті болады (тіпті бұл әсер жанама болса да), мысалы, басқа қажетті заттардың сіңуінің шектелуіне байланысты. Жануарлар организмі заттардың концентрациясын оңтайлы диапазондағы деп аталатын физиологиялық процестер кешені арқылы сақтайды гомеостаз.Барлық маңызды металл иондарының концентрациясы гомеостаздың қатаң бақылауында болады; Көптеген металл иондары үшін гомеостаздың егжей-тегжейлі механизмі қазіргі зерттеу саласы болып қала береді.

Адам (және жануарлар) ағзасына қажетті металл иондарының тізімі кестеде берілген. 6.1. Зерттеулер жалғасуда және тәжірибелік әдістер неғұрлым нақтыланған сайын, бұрын улы деп саналатын кейбір металдар қазір маңызды болып саналады. Рас, Ni 2+ адам ағзасына қажет екені әлі дәлелденген жоқ. Қалайы сияқты басқа металдарды да сүтқоректілер үшін маңызды деп санауға болады деп болжанады. Кестедегі екінші баған. 6.1 берілген металл ионының рН = 7 кезінде болатын түрін көрсетеді және ол басқа лигандтармен біріктірілгенге дейін қан плазмасында болуы мүмкін. FeO(OH) және CuO қатты күйде плазмада кездеспейді, өйткені Fe 3+ және Cu 2+ екеуі де ақуыз макромолекулаларымен комплекстер түзеді. Кестенің үшінші бағанында. 6.1-кестеде әдетте ересек адам ағзасында болатын әрбір маңызды элементтің типтік жалпы мөлшері көрсетілген. Сәйкесінше, төртінші бағанда плазмадағы металл иондарының концентрациясы берілген. Ал соңғы бағанда қажетті металл иондарының әрқайсысы үшін тәуліктік тұтыну мөлшері ұсынылады, бірақ бұл ұсыныстар өзгеруі мүмкін.

6.1-кесте

Маңызды металл иондары

Pi I = 7 кезіндегі пішін	Қан плазмасындағы концентрациясы, ммоль	Күнделікті тұтыну, г

Сыртқы араласуға жауап ретінде тірі организмде улы затты шектеуге немесе тіпті жоюға қызмет ететін белгілі детоксикация механизмдері бар. Металл иондарына қатысты арнайы детоксикация механизмдерін зерттеу ерте сатыда. Көптеген металдар ағзада келесі жолдармен зияндылығы аз түрге айналады: ішек жолдарында ерімейтін кешендердің түзілуі; қандағы металды иммобилизациялануы мүмкін басқа тіндерге тасымалдау (мысалы, сүйектердегі Pb 2+); бауыр мен бүйректің аз уытты немесе еркін формаға айналуы. Осылайша, улы иондардың әрекетіне жауап ретінде Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+ және т.б. адамның бауыры мен бүйрегі металлотионеиндердің синтезін арттырады - төмен молекулалық салмақты ақуыздар, оларда шамамен 10 (61-ден) аминқышқылдарының қалдықтары цистеин болып табылады. Сульфгидрил SH-рпиннің жоғары мөлшері мен өзара жақсы орналасуы металл иондарының күшті байланысу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.

Металл иондарының улы болатын механизмдерін елестету әдетте оңай, бірақ кез келген нақты металды анықтау қиын. Металл иондары көптеген ақуыздарды тұрақтандырады және белсендіреді; Шамасы, U 3 әрекеті үшін барлық ферменттерге металл иондары қажет. Белоктардағы байланыстыру орындары үшін маңызды және улы металл иондары арасындағы бәсекені елестету қиын емес. Көптеген ақуыз макромолекулаларында Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+ сияқты улы металл иондарымен әрекеттесе алатын бос сульфгидрил топтары болады; Бұл реакция аталған металл иондарының уыттылығының көріну жолы болып табылады деп кең таралған.

Дегенмен, қандай ақуыз макромолекулалары тірі ағзаға ең ауыр зиян келтіретіні нақты анықталған жоқ. Улы металл иондары көптеген ұлпалар арасында таралады және ең үлкен зақым металл иондары көп болған жерде болатынына кепілдік жоқ. Бұл, мысалы, Pb 2+ иондары үшін көрсетілген: 90% -дан астамы (ағзадағы олардың мөлшері) сүйектерде иммобилизацияланған, олар 10% дененің басқа тіндерінде таралуына байланысты улы болып қалады. Шынында да, сүйектердегі Pb 2+ иондарының иммобилизациясын детоксикация механизмі ретінде қарастыруға болады. Бұл тарауда генетикалық аурулардан болатын уыттылықтың бұл түрі (мысалы, темірдің артық мөлшерімен жүретін Кули анемиясы) қарастырылмаған.

Біздің шолуымыз металл иондарының ықтимал канцерогендік белсенділігіне қатысты емес. Captseroheppost -бұл жануардың түріне, ағзасына және оның даму деңгейіне, басқа заттармен синергизмге байланысты күрделі құбылыс. Металл иондары және олардың кешендері де қызмет ете алады ісікке қарсы агенттер.Металл ионының уыттылығы әдетте оның ағзаға қажеттілігімен байланысты емес. Дегенмен, уыттылық пен қажеттіліктің ортақ бір қасиеті бар: жалпы алғанда металл иондарының бір-бірімен, сондай-ақ металл және бейметалл иондары арасында олардың тиімділігіне жалпы үлесінде өзара тәуелділік бар. Маңызды металл иондарының болуы олардың тұтынылатын тағаммен әрекеттесуіне байланысты; Диетаның қарапайым барабарлығы бұл жағдайды қанағаттандырмайды. Мысалы, көкөністерден алынған темір оларда комплекс түзуші лигандтардың болуына байланысты нашар сіңеді, ал Zn 2+ иондарының артық болуы Cu 2+ сіңуін тежей алады. Сол сияқты, Cd 2+ улылығы Zn 2+ тапшылығы бар жүйеде айқынырақ, ал Pb 2+ улылығы Са 2+ тапшылығымен күшейеді. Мұндай антагонизм мен өзара тәуелділік қажеттілік пен уыттылықтың себептерін іздеу және түсіндіру әрекеттерін айтарлықтай қиындатады.

Көптеген металл иондары үшін металлдың үлкен дозасымен кенеттен «соққы» пайда болған кезде жедел уыттылық пайда болады; бұл жағдайда созылмалы уланумен салыстырғанда басқа әсерлер мен белгілер пайда болады; Созылмалы улану металдың төмен дозасын қабылдағанда, бірақ ұзақ уақыт бойы пайда болады.

Металл иондарының ең ауыр уытты әсерлері әдетте өнеркәсіптік жағдайларда болатын шаңды ингаляциялау арқылы пайда болады. Диаметрі 0,1 - 1 микрон болатын бөлшектер әсіресе қауіпті болып табылады, олар өкпе арқылы тиімді сіңіріледі. Өкпенің асқазан-ішек жолына қарағанда он есе тиімдірек дене сұйықтықтарына енетін металл иондарын сіңіретінін ескеріңіз. Мысалы, радиоактивті нлутоний-239-дан (ол жартылай ыдырау периоды 24,4 мың жыл белсенді альфа-бөлшектерді шығаратын) ең үлкен қауіп плутонийдің тағамға сіңуінен емес, өкпе тінінің плутоний ұнтағының адсорбциялануынан туындайды.

Сынаптың, қорғасынның және қалайының карбонил және алкил қосылыстары сияқты ұшпа металл қосылыстары өкпеге тез сіңеді және металлмен жедел улануды тудыруы мүмкін. Осыдан қорытынды: металл иондарының кез келген ингаляциясынан аулақ болу керек!

Сілтілік металдар иондары. Сілтілік металдардың ешқайсысы ерекше улы емес. Гомеостаз Na+ және K+ маңызды иондарының концентрациясын қалыпты физиологиялық деңгейде сақтайды (6.1 кестені қараңыз). Бұл екі элементтің де ас қорытудағы рөлі маңызды. Бұл металл иондары өздерінің ерекше әрекеттерінен басқа тірі организмдерде екі маңызды рөл атқарады: олар мембрананың екі жағындағы осмостық тепе-теңдікті анықтайды және HPO, HCO3 және органикалық молекулалар сияқты аниондарға оң қарсы иондар береді, олардың көпшілігі аниондар болып табылады. Сонымен, негізгі жасушааралық және жасушаішілік қарсы иондар сәйкесінше Na+ және K+ болып табылады.

Басқа сілтілік металдар иондары кейбір физиологиялық процестерде Na + және K + иондарымен бәсекелесе алады. Адам ағзасында жасушаішілік сұйықтықта K1 иондарымен бірге шамамен 0,3 г Rb+ болады. Cs+ аз мөлшерде де болуы мүмкін; 37 Cs айтарлықтай мөлшері (Т| 2 = 30 жыл) радиоактивті сәулелену жағдайында ғана пайда болады. Ішкі көздерден жыныс бездерінің радиоактивтілігінің ең жоғары дозасы әдетте жылына 20 мремді құрайды және жасушаішілік сұйықтықтарда міндетті түрде болатын табиғи калийден алынады.

Литий. Li* маниакальды-депрессиялық психозды емдеу үшін 50 жылдан астам уақыт бойы қолданылған; Ұлыбританияда орта есеппен әрбір екі мың адам оны дәрі ретінде алады. Li 2 C0 3 ішке қабылдау қан плазмасындағы литий концентрациясын 1 мМ дейін арттырады, бұл көптеген пациенттердің көңіл-күйіндегі өзгерістерді айтарлықтай тегістейді. Бірақ емдік әсерге қажетті металл деңгейі, өкінішке орай, бүйрек функциясын тежеу және орталық жүйке жүйесінің бұзылуы сияқты уытты әсерге ие болуы мүмкін. Литий иондарының әрекетінің табиғаты әлі анық емес; ол жасушаішілік әрекеттесуді өзгерте алады. Li+ көптеген ферменттерге, соның ішінде гликолизге қатысатын ферменттерге әсер етеді. Көптеген биохимиктер Li + Na b немесе K + иондарын ауыстырады деп есептейді, бірақ олар сәйкесінше көлемі жағынан литийден үш-алты есе үлкен. Сондықтан белоктың макромолекулаларындағы мұндай алмастыру сәйкес металл қуыстарының құрылымының өзгеруін тудыруы керек; екінші жағынан, Li + ионы Mg 2+ ионынан сәл үлкенірек. Литий әдетте Na + және K + -ге қарағанда күшті комплекстер түзеді, бірақ Mg 2+ қарағанда әлдеқайда әлсіз. Психозды емдеуде литий мен магний салыстырмалы концентрацияда қолданылады, ал Li + Mg 2+ орналаспаған байланыстыратын жерлерді алады; егер барлық мүмкін орындарды магний алып жатса, Li* Na+ мен K+-ны ығыстырады. Барлық осы сілтілік металл иондары алмасу реакцияларына Mg 2+ ионынан 10 3 есе жылдам түседі. Дәл осы фактор литийді енгізу кезінде құрамында Mg бар ферменттердің белсенділігінің өзгеруін түсіндіре алады.

Магний. Mg 2+ ионы түріндегі бұл металл өсімдік және жануар организмдеріне де қажет. Өсімдіктерде Mg 2+ хлорофилл циклдік құрылымының пиррол сақиналарында төрт азот атомымен хелатталған, магнийдің азотпен үйлестіру сирек кездесетін жағдайы. Жануарлар ағзаларында Mg 2+ аденозинтрифосфат (АТФ) қатысатын әрбір реакцияда қажетті кофактор болып табылады. Ол сонымен қатар әрбір тізбек буынында теріс зарядталған фосфат топтары бар ДНҚ қос спиралін тұрақтандыру үшін қарсы ион рөлін атқарады. Магний иондарының болуы буындардың дұрыс жұптасу ықтималдығын арттырады. ATP сияқты нуклеозидті фосфаттармен үйлестірілгенде Mg 2+ тек фосфат топтарымен байланысады. Mg 2+ иондары жүйке-бұлшықеттік беріліс пен бұлшықеттің жиырылуы үшін өте қажет. Тұрақты гомеостаз іс жүзінде сау адамдар үшін қан плазмасындағы Mg 2+ деңгейін 0,9 мМ деңгейінде сақтайды. Mg 2+ тапшылығы әлдеқайда жиі кездеседі, ал алкоголизмде бұл міндетті жағдай болып көрінеді. Магнийдің ауыр тапшылығы өте сирек кездесетін құбылыс болғандықтан, симптомдар туралы деректер аз. Оның белгілері қалтырау, құрысулар, аяқ-қолдардың жансыздануы және треморды қоса алғанда, делирий тремендері және жүйке-бұлшықет көріністері болып табылады. Mg 2+ төмен деңгейлері гипокальциемияны тудыруы мүмкін, онда метаболикалық тұрақсыз минерал сүйектерден қозғалмайды. Mg 2+ және Ca 2+ деңгейлері теріс кері байланыс механизмі арқылы паратироид гормонымен бақыланады. Магний өте жеңіл улы. Mg 2+ тұздарын көп мөлшерде қабылдау құсуды тудырады. Қышқылды бейтараптандыратын препараттарда магний қабылдаған бүйрек жеткіліксіздігі бар емделушілерде ұзақ мерзімді уыттылық симптомдары байқалуы мүмкін. Соңғысы орталық жүйке жүйесіне, тыныс алу органдарына және жүрек-тамыр жүйесіне әсер етуі мүмкін.

Кальций. Екі сілтілі ион Na~ және K+ және екі сілтілі жер иондары Mg 2+ және Ca 2+ барлығы бірге адам ағзасындағы металл иондарының мөлшерінің 99%-дан астамын құрайды. Кальций Са 2+ түріндегі басқа металл иондарына қарағанда организмде көп кездеседі. Оның 99%-дан астамы гидроксоапатит Са 5 (Р0 4) 3 (0Н) түріндегі сүйектер мен тіс эмальының бөлігі болып табылады. Ерітіндіде кальций бұлшықет жиырылуы, қанның коагуляциясы, жүйке импульсі, микротүтікшелердің түзілуі, жасушааралық байланыс, гормоналды реакциялар, экзоцитоз, ұрықтандыру, минералдану, сондай-ақ жасушалардың бірігуі, адгезиясы және өсуі сияқты көптеген процестерде маңызды рөл атқарады. Кальций ионының аталған көптеген белсенділіктері белок макромолекулаларымен әрекеттесуге қатысады, оларды Ca 2+ ионы тұрақтандырады, белсендіреді және модуляциялайды. Са 2+ иондары үшін белоктарда осы уақытқа дейін белгілі барлық байланысу орындары оттегі атомдарынан тұрады. Жасушааралық және жасушаішілік сұйықтықтардағы Са 2+ концентрациясының градиенті басқа үш биологиялық маңызды сілтілі және сілтілі жер металл иондарының (Na+, K, Mg 2+) градиенттерінен айтарлықтай асып түседі.Жасушааралық сұйықтықтардағы Са 2+ бос концентрациясы: шамамен 1,3 мМ, ал көптеген жасушаішілік сұйықтықтарда ол таңқаларлық төмен (20 000 есе концентрация градиенті үшін 0,1 мкМ немесе одан да төмен). Қоздырған кезде жасушаішілік төмен концентрация 10 есе артуы мүмкін, бұл ақуыздың конформациялық өзгерістерімен бірге жүреді. микромолдарда диссоциация константасы бар макромолекулалар.Кейбір жасушаішілік ақуыздардың микромолярлық деңгейде кальций концентрациясының өзгеруіне конформациялық сезімталдығы Ca 2+ екінші текті жасушаішілік медиатор ретіндегі рөлін түсінуге әкелді.Ұсынылатын тәуліктік доза ( 800 мг) Са 2+ бір литр сүтті ішу арқылы алуға болады – кальцийге бай жалғыз көз. Кальций жетіспеушілігі өсудің тежелуінде, тістердің нашарлауында және басқа да айқын емес ақауларда көрінеді. Осындай жасырын ақаулардың бірі - Ca 2+ тапшылығы бар жүйеде қажетсіз немесе улы металл иондарының сіңуінің жоғарылауы. Ішектен сіңуін бақылайтын гомеостаз механизмі адамдардағы Ca 2+ деңгейін бақылайды. Кальций улы емес болып саналады. Сүйек минералдарының жұмсақ тіндерге шөгуі Са 2+ иондарының артық болуынан емес, D дәруменінің деңгейінің жоғарылауына байланысты. Алайда диетадағы Са 2+ жоғары деңгейі ағзаға қажет басқа металдардың ішекте сіңуін тежейді.

Барий және стронций. Ba 2+ K+ антагонизміне байланысты улы (бірақ Са 2+ емес). Бұл қатынас зарядтың сәйкестігіне қарағанда (Ba 2+ және Ca 2+ екі сілтілі жер ионының радиустары әртүрлі) Ba 2+ және K + иондық радиустарының ұқсастығының маңыздылығының айқын мысалы болып табылады. Барий ионы бұлшық еттердің улануы, мұнда емдеу К+ тұздарын көктамыр ішіне енгізуден тұрады. Ba 2+ иондары әлі ішекте болған кезде, еритін тұздарды SO| қабылдайды _ сіңірілмейтін ерімейтін барий сульфатының түзілуіне әкеледі. BaSO| асқазан-ішек жолдарын зерттеу үшін радиопакетті материал ретінде пайдаланылады. Адам ағзасында сүйектерде шамамен 0,3 г Sr 2+ бар. Бұл сома ешқандай қауіп төндірмейді; дегенмен стронций соңғы жылдары 90 Sr (G 1/2 = 28 жыл) түрінде радиоактивті жауын-шашыннан қатты ластанған.

Бериллий. Be 2+ қышқыл ортада ерімейтін Be(OH) 2 гидроксиді түзеді, бұл ішектің сіңуін төмендетеді. Құрамында бериллий бар шаңды ингаляциялау өкпедегі созылмалы өкпе гранулематозын (бериллий деп аталады) немесе зақымдануды тудырады; ауру баяу дамиды және жиі өліммен аяқталады. Бериллий оксиді фосфоресцентті зат ретінде қолданылатын флуоресцентті лампалар шығаратын зауыттардың жұмысшылары бериллий ауруының құрбаны болды. (Мұндай өндіріс қазірдің өзінде тоқтатылды.) Дене салмағының миллионнан бір бөлігін құрайтын бериллий дозасы қазірдің өзінде өлімге әкеледі. Be 2+ организмде коллоидты фосфат түрінде айналады және біртіндеп сүйек қаңқасына енеді. Гидроксидті және фосфатты кешендердің түзілуі жоғарыда көрсетілген принциптерге сәйкес жүреді (кіші өлшемді, бірақ заряд тығыздығы жоғары екі валентті иондарға қатысты). Be 2 ~ көптеген фосфатаза типті ферменттерді тежейді және сілтілі фосфатазаның ең күшті белгілі ингибиторы болып табылады. Бериллий сонымен қатар магний мен калиймен белсендірілген ферменттерді тежейді және ДНҚ репликациясын бұзады. «Хеляциялық терапия» (этилендиаминтетрасірке қышқылы сияқты хелаттандырушы агенттерді қабылдау) созылмалы бериллий улануынан зардап шегетін адамдардың денесінен Be 2+ шығаруда тиімсіз екендігі көрсетілді. Бериллий сияқты жасырын (ұзақ мерзімді) уыттылығы бар қауіпті затқа өте сақтықпен қарау керек және оны айналымнан мүлдем алып тастаған дұрыс.

Лантанидтер. Лантанидтерге атом нөмірі 57 лантаннан атомдық нөмірі 71 лютецийге дейін 15 элемент кіреді. Олардың барлығы биологиялық жүйелерде тек +3 тотығу дәрежесінде кездеседі. Гадолиний үшін Gd 3+ – осы қатардың ортаңғы мүшесі (атомдық нөмірі 64) – иондық радиусы Ca 2+ иондық радиусымен тығыз сәйкес келеді. Атом өлшеміндегі ұқсастық зарядтардың теңдігінен маңыздырақ болғандықтан, көптеген биологиялық жүйелерде лантанидтер кальцийді алмастырады. Бұл лантанидті алмастыру металл ионы негізінен құрылымдық рөл атқарған кезде маңызды емес, бірақ металл ионы белсенді жерде болғанда ингибиторлық немесе белсендіруші әсерге ие болуы мүмкін. Лантанид иондары ақуыздың макромолекулаларындағы Са 2+ иондарының байланысу орындарын анықтауда кеңінен қолданылды. Лантанид элементтерінің ешқайсысы биологиялық маңызды емес. Өсімдіктер лантанидтердің жиналуына қарсы тұрады, осылайша лантанидтердің адамдарға негізінен қоректік тізбек арқылы өтуін тежейді. Лантанидтер гидроксокомплекстер мен шөгінділердің түзілуі басталған кезде рН=6-ға дейін акваион (3+) түрінде болады. Олардың фосфаттары да ерімейді. Нәтижесінде лантанидтер ішекте ерімейтін комплекстер түзеді, сондықтан нашар сіңіріледі. Олардың ешқайсысы улы деп саналмайды.

Алюминий. Жер қыртысында ең көп таралған металл бола отырып, алюминий тірі организмдерде сирек кездеседі, мүмкін оны күрделі минералды кен орындарының бөлігі ретінде алу қиын. Әдетте, ересек адам ағзасында 61 мг алюминий бар, оның негізгі бөлігі деммен жұту нәтижесінде өкпеде болады. Бейтарап ерітінділердегі жалғыз алюминий катионы A1 3+ ерімейтін гидроксиді A1(OH) 3 және оның негізінде жоғары дәрежеде айқаспалы гидроксо- және оксо-қосылыстар түзеді. Дәл осындай бөлшектердің және ерімейтін A1P0 4 түзілуі ас қорыту жолында A1 3+ сіңуін шектейді. Сіңгеннен кейін алюминийдің ең жоғары концентрациясы мида болады. Бүйрек қызметінің нашарлауы ағзаның А1 3+ шығару қабілетін айтарлықтай төмендетеді. Алюминийдің жоғары деңгейі AlP0 4 түзілуіне байланысты фосфаттың азаюын тудырады. Бұл металдың тек төмен деңгейі суда және тағамда болуы мүмкін және мұндай концентрацияларда A1 3+ мүлдем улы емес. Қышқыл жаңбыры бар қалалардың сумен жабдықтау желісіне Al 3+ (сондай-ақ Hg 2+ және Pb 2+) түсуі металл мөлшерінің жоғарылауына әкеледі, бұл қазірдің өзінде проблемаға айналуда. Суға түсетін металл иондары балық үшін қышқылдықтан әлдеқайда маңызды қауіп тудыруы мүмкін. Са 2+ және Mg 2+ шектеулі мөлшері алюминийдің потенциалды уыттылығын арттырады. A1 3+ токсикалық әсері іш қату және жүйке бұзылыстары түрінде көрінеді. Мидағы алюминий концентрациясының жоғарылауы Альцгеймер ауруымен, деменция сияқты бұзылулармен, тіпті негізінен егде жастағы адамдарда өліммен байланысты. Дегенмен, қазіргі заманғы медициналық тұжырымдамаларға сәйкес, алюминий аурудың негізгі себебі емес, бірақ қазірдің өзінде сау емес мида жиналады немесе көптеген факторлардың бірі ретінде әрекет етеді. Қалай болғанда да, аға буынның құрамында алюминийі бар антиперспиранттарды қолдануы, сондай-ақ антацидтерді (қышқылдықты бейтараптандыратын препараттар) көп мөлшерде қабылдауы өте алаңдатарлық белгі. Судағы A1 3+ жоғары концентрациясы бар диализге ұшыраған науқастарда «диализдік деменция» дамуы мүмкін.

Chromium. Хром дәстүрлі түрде қажетті микроэлементтер тізіміне енгізілген. Адам ағзасында көптеген ұлпалар арасында таралған шамамен 6 мг хром бар. Қажетті дозалар белгіленбегенімен, олар өте аз болуы керек. Хромның қажетті деңгейін химиялық немесе биохимиялық әдістермен бағалау қиын. Хромның қажеттілігінің себебі де белгісіз. Cr 3+ глюкозаға төзімділік факторының құрамдас бөлігі ретінде алғаш рет ұсынылғаннан бері 25 жыл өтсе де, кешеннің табиғаты белгісіз болып қалады және мұндай кешен үшін ұсынылған кейбір құрылымдар негізсіз болып көрінеді. рН = 7 кезінде ең көп таралған қосылыс Cr(OH)2, бірақ оның инертті, полиядролық, күрделі түрінде. Хром(III) гексааква ионы түрінде де су молекуласының еріткішпен алмасуы бірнеше күнді алады. Дәл осы инерттілік Cr(III) рөлін тек құрылымдық функциялармен шектейді. Егер хром соған қарамастан жылдам реакцияларға қатысатын болса, онда ол оларда Cr (II) ретінде әрекет етеді. Қанттар хром үшін потенциалды лигандтар ретінде әрекет ете алады. Глюкоза бұл металды байланыстыру үшін салыстырмалы түрде нашар лиганд болып табылады, бірақ бұл шектеу кейбір үш валентті хром кешендерінде рөл атқармауы мүмкін. Үш валентті Cr(III) – ең аз уытты металл иондарының бірі; күшті тотықтырғыш алты валентті Cr (VI) қазірдің өзінде улырақ. рН деңгейінде

Молибден. Бұл металл әдетте Mo(VI) түрінде болады, ал молибдат MoO|“ асқазан-ішек жолында адсорбцияланады. Молибден өсімдіктерде нитрогеназа ферментінің кофакторы ретінде кездеседі. Ксантиноксидаза (жануарларда несеп қышқылының түзілуін катализдейді) адениндинуклеотидті кофакторлардың құрамында екі Mo атомы, сегіз Fe атомы және екі флавин сақинасы бар. Молибденнің уыттылығы мыс немесе күкірт уыттылығы деңгейінде. Молибденмен байытылған және мыс азайып кеткен жеммен қоректенетін күйіс қайыратын малда өсудің тежелуімен, қан аздығымен, сүйек ауруларымен қатар жүретін ісіктер пайда болады. Адамдарда молибден мен мыстың ұқсас қатынасы бар диета подагра белгілерін тудырады. Мыс препараттарын қабылдау мал молибденмен уланған кезде пайдалы. Молибден де, онымен байланысты вольфрам да, ол организм үшін маңызды емес және ксантиноксидаза белсенділігін тежейді, әсіресе улы металдар болып табылмайды.

Марганец. Марганец үшін бірнеше тотығу күйлері белгілі, бірақ бұл металдың тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатыспайтыны туралы деректер бар, тек Mn 2+ маңызды; Mn 3+ рН > 0 кезінде акваион ретінде тұрақсыз және күрделі түрде болмаса, бейтарап ерітінділерде Mn 2+ дейін оңай тотықсызданады. Марганецтің жетіспеушілігі адам ағзасына не әкелетіні туралы деректер жоқ. Жануарларда оның жетіспеушілігі сүйек өсуінің нашарлауына, өнімді функцияның төмендеуіне және, мүмкін, холестерин синтезінің басылуына әкеледі. Марганец ферменттер үшін кофактор бола алады. Көптеген ферменттер Mn 2+ арқылы белсендірілгенімен, бұл белсендіру ерекше, өйткені Mg 2+ сияқты басқа металл иондары да осы мақсат үшін тиімді. Қан плазмасындағы Mn 2+ концентрациясы Mg 2+ концентрациясының мыңнан бір бөлігін ғана құрайды. Марганец дерлік уытты емес, әсіресе Mn 2+ ионы түрінде. Перманганат ионы MnOj тотықтырғыш қасиетіне байланысты улы. Марганецпен жиі улану өнеркәсіптік өндірісте оның оксидін ингаляциялау нәтижесінде пайда болады. Мұндай түрдегі созылмалы әрекет орталық жүйке жүйесі мен миға ауыр, қайтымсыз зақым келтіретін манганизмге әкелуі мүмкін. Шамасы, ағзадағы марганецтің артық болуы мидың ферменттік жүйелеріне әсер етеді. Өкінішке орай, әмбебап, тиімді антидоттар жоқ, олар бастапқы себепті жоюға тырысады.

Темір. Адам ағзасындағы темірдің мөлшері 4 г құрайды, оның шамамен 70%, яғни. 3 г эритроциттерде гемоглобин түрінде, қалған бөлігі темір белоктарында, ал аз мөлшері кейбір ферменттерде болады. Ұсынылатын тәуліктік 10-20 мг темір қажеттілігінің тек 10-20%-ы ғана сіңеді, бұл жақсы гомеостазда темір тапшылығы бар адамдарда сәл көбірек. Темірдің сіңуі ерімейтін гидроксидтердің, фосфаттардың және май қышқылдарымен кешендердің түзілуімен тежеледі; ол еритін қант пен аскорбин қышқылының хелаттары арқылы көтеріледі. Гемоглобиннің ыдырауы нәтижесінде күнделікті бөлінетін 25 мг темірдің барлығы дерлік бауырда тиімді қайта өңделеді, сондықтан адам ағзасындағы темірдің өмір сүру ұзақтығы 10 жылдан асады. Сондықтан адамға күніне 1 мг-ден аз сіңіру жеткілікті (ерекшелік етеккір кезеңі болып табылады, оның барысында әйел шамамен 20 мг темір жоғалтады). Дүние жүзіндегі ең көп таралған адам тапшылығы - бұл өнеркәсіптік аймақтарда тұратын пременопаузадағы әйелдердің 10% -на дейін әсер ететін темір тапшылығы; кейбір топтарда бұл көрсеткіш 100%-ға дейін көтеріледі. Темір тапшылығы анемияға әкеледі. Темір Fe(II) түрінде сіңіп, қанда Fe(III)-ге дейін тотығады. Fe 3+ тіпті қышқыл сулы ерітінділерде де толық ерімейтін тұнбалар түзетіндіктен трансферрин ақуызы Fe 3+ қанға тасымалдайды. Трансферриннің Fe 3+-тасымалдау қабілеті таусылғанда Fe(OH) 3 қанға түседі. Темірдің уыттылығы белгілі бір топтарға әсер етеді: Америка Құрама Штаттарында мың баланың 10-ға жуығы жыл сайын аналарға дайындалған FeS0 4 минералды таблеткаларды жұтудан өледі; темір қазандарда тамақ пісірілетін жерде; бауырдың ауыр дисфункциясымен ауыратын маскүнемдер арасында. Темірдің уыттылығы асқазан-ішек ауруларымен, шокпен және бауырдың зақымдалуымен байланысты.

КобальтВ12 витаминінің маңызды құрамдас бөлігі ретінде белгілі, төрт байланысқан пиррол сақиналары арқылы күрделі корриндік макроциклге хелатталған. Адамның В 12 дәруменіне тәуліктік қажеттілігі небәрі 3 мкг, ал оның жетіспеуінен анемия және өсу тежеледі. В12 витаминінің бірнеше формалары белгілі, олар метил тобының ауысу реакциясында, сондай-ақ кобальт тотығу дәрежесінің өзгеруіне ұшырайтын басқа реакцияларда ферменттер үшін кофакторлар қызметін атқарады. В 12 дәруменімен байланыспай-корриноидты сақинамен кобальт биологиялық жүйелерде Co 2+ ионы түрінде кездеседі. Бұл ион координациялық полиэдрлердің әртүрлі типтеріндегі төрт, бес және тіпті алты донор атомдарын байланыстыруға қабілетті. Zn 2+ да осындай қабілетке ие. Бұл екі ионның барлық координациялық сандар үшін бірдей тиімді иондық радиустары, сондай-ақ салыстырмалы тұрақтылық тұрақтылары бар. Көптеген лигандтары бар комплекстерде Co 2+ кейбір ферменттердегі Zn 2+ орнына жиі белсенді ферменттер береді. Оның жұпталмаған ^/- электрондары болғандықтан, кейбір спектрлік әдістер құрамында мырыш бар ақуыздардағы спектрлік белсенді емес мырыштың қасиеттерін зерттеу үшін Co 2+ пайдаланады. Артық Co 2+ қызыл қан жасушаларын өндіру үшін сүйек кемігін ынталандырады; ол сондай-ақ қалқанша безінің йодты жинақтау қабілетін төмендетеді, яғни. Зоб анемияға кобальт тұздарын қабылдаудың салдары болуы мүмкін. Кобальт тәулігіне үш литрден астам ішетін сыра ішетін кейбір адамдар үшін кардиотоксикалық әсер көрсетті. (Кейбір елдерде қалдық жуғыш заттардың әсеріне қарсы тұру үшін көбікті тұрақтандыру үшін сыраға кобальт тұздары 10 -4% деңгейінде қосылады.) Құрбандар саны Co2+ анемияға қарсы препараттармен салыстырғанда аз болғанымен, этил алкоголь организмнің кобальтты интоксикацияға сезімталдығын арттырады, ал бөтелкедегі сыраның құрамындағы SO 2 тиаминді жояды (бұл витаминнің жетіспеушілігі Co 2+ тудыратын кардиоуыттылықты күшейтеді).

Никель. Биологиялық жүйелерде никель тек Ni(II) түрінде кездеседі. Кейбір жағдайларда никель үшін +3 тотығу дәрежесі мүмкін болғанымен, оның жоғары дамыған организмдерде болуы екіталай. Адам ағзасында шамамен 10 мг Ni 2+ бар, ал қан плазмасындағы деңгейі өте тар шектерде, бұл гомеостазды және, мүмкін, никельге деген қажеттілікті көрсетеді. Ni2* төмен деңгейі жануарларды ынталандырады. Ол өсімдік уреаза ферментінің кофакторы ретінде қызмет етеді. Басқа металл иондарымен бірге Ni 2 * жануарлар организміндегі белгілі бір ферменттерді белсендіреді, бірақ оның адамға қажеттілігі әлі дәлелденбеген. Ni 2+ ионы салыстырмалы түрде улы емес металдың тағы бір мысалы болып табылады. Дегенмен, өнеркәсіптік түтіндер, әсіресе никель карбонилі Ni(CO) 4 (мұнда никель формальды түрде нөлдік валентті күйде) барлар өкпеде оңай сіңеді және өте улы болып табылады. Ішке түскен кезде Ni 2+ ионы асқазан-ішек жолдарының өткір ыңғайсыздығын тудырады. Созылмалы никельді интоксикация жүрек және басқа тіндердің бұзылуына әкеледі. Никельдің уыттылығының себептері бізге белгісіз; ол ферменттерді блоктайды және нуклеин қышқылдарымен әрекеттеседі.

Мыс. Организмдегі мыс концентрациясы гомеостаз арқылы реттеледі, оның оңтайлы концентрациясы кең ауқымда өзгереді. Сондықтан мыс тапшылығы да, оның уыттылығы да жиі кездесетін жағдайлар емес. Мыс әртүрлі тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдейтін бірнеше ферменттер үшін маңызды кофактор болып табылады. Оның жетіспеушілігі анемияға, сүйек пен дәнекер тінінің нашар күйіне, сондай-ақ шаш пигментациясының жоғалуына әкеледі. Zn 2+, мысалы, таблетка түрінде қабылдау мыс тапшылығын тудыруы мүмкін. Екі валентті күйдегі мыс Cu(I) және Cu(II) глутатион мен күкірті бар ақуыздардағы сульфгидрил тобымен жақсы байланысады. Cu(II) қорғалмаған сульфгидрил тобын дисульфидтік топқа дейін тотықтырады, өзін-өзі Cu(I)-ге дейін тотықсыздандырады, сондықтан сульфгидрил тобының тотығуы басталғанға дейін дене Cu(I)-мен байланысуы керек. Қан плазмасындағы мыстың 95%-ға жуығы церулоплазмин ақуызында болады. Оның бір сульфгидрил тобы болса да, плазмалық альбуминнің бейтарап ерітінділеріндегі мысты бастапқы байланыстыру орны амин азотын, екі депротондалған пептидті азотты, сонымен қатар бүйір жағындағы имидазол сақинасының азотын қамтитын ақуыз молекуласының амин ұшы болып табылады. үшінші амин қышқылының тізбегі; барлық осы азот атомдары мысты хелаттап, жазық циклдік жүйені құрайды. Hexaaqua-Cu 2+ азот доноры атомдарының саны артқан сайын тетрагональды (жазық) болады. Асқазан-ішек жолына түсетін мысдың айтарлықтай мөлшері асқазан мен ішектегі жүйке ұштарын тітіркендіреді және құсуды тудырады. Ал мыстың созылмалы артық болуы өсудің тоқтауына, гемолизге және гемоглобиннің төмендеуіне, сондай-ақ бауыр, бүйрек және мидағы тіндердің зақымдалуына әкеледі. Уилсон ауруымен ауыратын науқастардың көпшілігінде церулоплазмин тапшылығы байқалады, метаболизмнің туа біткен ақауы. Мұндай емделушілерде бауырдағы мыс деңгейінің жоғарылауы, бауыр қызметінің бұзылуы байқалады. Мыс уыттылығын MoO қабылдау арқылы азайтуға болады.

Цинк.Адамдарда Zn 2+ ионы метаболизмге қатысатын нуклеин қышқылдарын қоса алғанда, 20-дан астам металл ферменттерінің құрамына кіреді. Қандағы Zn 2+ иондарының көпшілігі эритроциттерде карбоангидраза ферменті үшін қажетті кофактор ретінде кездеседі. Мырыш үшін ерітіндідегі бір ғана тотығу дәрежесі белгілі. Zn 2+ ферменттің құрамындағы рөлі: а) не субстраттың тікелей байланысуында және поляризациясында; б) кәдімгі қышқыл-негіз катализаторлары мен нуклеофильдер жағдайындағыдай жанама түрде байланысқан су немесе гидроксид ионы арқылы. Адам ағзасындағы Zn 2+ көп бөлігі бұлшықеттерде, ал мырыштың ең көп мөлшері жыныс безі – қуық асты безінде болады. Zn 2+ деңгейі гомеостаз бақылауында. Мырыш тапшылығы маскүнемдерде, сондай-ақ рационы талшықты және тұтқыр тағамдарға бай дамушы елдердің тұрғындарында байқалады. Мырыш тапшылығы терінің бұзылуында, өсудің тежелуінде, жыныстық дамудың және жастардың жыныстық функцияларының бұзылуында көрінеді. Адамдарда афродизм белгісіз болғанымен, еркектердің қалыпты жыныстық мінез-құлқы үшін Zn 2+ жеткілікті мөлшері қажет. Адамның сперматогенезі көп сатылы процесс болғандықтан, бұзылуларды түзету және Zn 2+ концентрациясын арттыру арқылы жыныстық денсаулықты қалпына келтіру белгілі бір уақытты қажет етеді. Мырышпен толықтыру басқа металдардың метаболикалық тепе-теңдігін бұзуы мүмкін, сондықтан мұндай араласулар қатаң медициналық бақылаумен жүргізілуі керек. Бұл кеңесті ерекше атап өтейік, өйткені жүректің ишемиялық ауруы дамуының негізгі себепші факторы ретінде Zn 2+ /Cu 2+ қатынасы туралы гипотеза (артериялық қан ағымының жергілікті тоқтауы) әбден дұрыс болып шықты. Екі валентті мырышпен толықтыру мырыш тапшылығы бар науқастарда жараның жазылуына ықпал етеді, бірақ ағзада Zn 2+ жеткілікті мөлшерде болса, бұл көмектеспейді. Ет пен балықта мырыш өте көп, сондықтан индустриалды елдердің тұрғындары үшін қоспалар қажет емес; Оның үстіне мұндай қоспалар мыс, темір және басқа да маңызды металл иондарының сіңуіне кедергі келтіретін мөлшерде берілсе, қауіпті болуы мүмкін.

Мырыш тұздарының артық мөлшерін тұтыну жүрек айнуымен бірге жүретін өткір ішек бұзылыстарына әкелуі мүмкін. Бұл элементпен жедел улану мырышталған (мырышпен қапталған) болат ыдыстарға оралған қышқыл жеміс шырындарын тұтыну кезінде орын алды. Адамдардағы мырышпен созылмалы улану жағдайлары әдетте белгісіз, бірақ бұлыңғыр және түсініксіз болып көрінуі мүмкін. Мысалы, мырыш пен мыс бәсекелескенде, мырыштың артық болуы, егер соңғысы аз мөлшерде болса, мыс тапшылығын тудыруы мүмкін. Сол сияқты, Ca және P аз мөлшерде болса, артық мырыш жануарлардың қаңқасының дамуын тежейді. Жалпы, мырыш ионы қауіпті емес, және, шамасы, одан уланудың негізгі мүмкіндігі оның улы кадмиймен (ластану түрінде) бірлескен болуы болып табылады.

Кадмий. Минералдар мен топырақта кадмий мырышпен бірге шамамен 0,1% мөлшерде сирек кездеседі. Мырыш сияқты бұл элемент Cc1 2+ екі валентті ион ретінде ғана кездеседі. Кадмий ионы мырыш ионынан үлкен; ол мөлшері бойынша кальций ионына жақынырақ, бұл оны Са деп аталатын үлгі ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Дегенмен, лигандтарды байланыстыру қабілеті бойынша кадмий мырышқа көбірек ұқсайды, сондықтан мырышпен салыстырғанда уланулар саны әлдеқайда көп мөлшерде байқалды. Са 2+ ионынан айырмашылығы бұл металдардың екі иондары да лигандтардың донорлық азот және күкірт атомдарымен күшті байланыстар түзеді. Кадмийдің артық болуы металдардың алмасуын бұзады, мырыш пен басқа металл ферменттерінің әрекетін бұзады, бұл организмде мырыштың қайта бөлінуін тудыруы мүмкін. Кадмийдің уыттылығының нақты механизмі белгісіз, дегенмен ол көп сатылы.

CH 3 Hg + ионынан толық айырмашылығы, кадмий ионы плацентарлы тосқауылдан оңай өте алмайды, ал жаңа туған нәрестелерде бұл элемент толығымен жетіспейді. Көптеген адамдарда кадмий тамақтан баяу жиналады. Дене сіңірілген Cd 2+ өте баяу босатады, жартылай шығарылу кезеңі 10 жылдан асады. Мұның салдары адамның өмір бойы бүйректеріндегі кадмий мөлшерінің туылған кездегі нөлден қартайған кезде шамамен 20 мг-ға дейін (темекі тартпайтындар үшін) және ересек шылым шегетіндер үшін 40 мг-ға дейін артуы болып табылады. Бұл элементтің көп бөлігі металлотионеинмен байланысты, олар сульфгидрильді алмастырғыштары бар шағын ақуыз молекулалары болып табылады, олардың тізбекте болуы кадмийдің өзімен ынталандырылады.

Кадмийдің жедел улануы құсу, ішек спазмы, бас ауруы түрінде көрінеді; ол тіпті ауыз судан немесе басқа, әсіресе қышқылды сұйықтықтардан, су құбырларындағы, автомобильдердегі немесе кадмиймен жылтыратылған ыдыстардағы Cd бар қосылыстармен байланыста болуы мүмкін. Кадмий ағзаға тамақпен бірге түскеннен кейін, ол қан арқылы басқа мүшелерге тасымалданады, онда глутатион және эритроциттердің гемоглобинімен байланысады. Темекі шегетіндердің қанында темекі тартпайтындарға қарағанда шамамен жеті есе көп кадмий бар. Созылмалы кадмий улану бауыр мен бүйректі бұзады және бүйрек қызметінің ауыр бұзылуына әкеледі. Өкінішке орай, кадмиймен улануды емдеудің арнайы терапиясы жоқ, ал хелатизаторлар тек кадмийді бүйрекке қайта тарата алады (бұл да қауіпті). Мырыш, кальций, фосфаттар, D дәрумені және жоғары ақуызды диетаны көп тұтыну кадмиймен улануды біршама азайтады. Кадмиймен уланудың ерекше ауыр түрі Жапонияда «итай-итай» ауруы (жапон тіліндегі «oh-oh» баламасы) деп сипатталған. Аурудың атауы остеомаляциямен немесе сүйек декальцификациясымен (әдетте егде жастағы әйелдерде) жүретін арқа мен аяқтың ауырсынуынан туындайды, бұл сүйектердің сынғыштығына әкеледі (бір адамда 72 сынықтың белгілі жағдайы). Кадмиймен байланысын тоқтатқаннан кейін де жалғасатын протеинурия (зәрде ақуыздың пайда болуы) салдарынан бүйрек қызметінің ауыр бұзылуы да байқалды. Бұл ауру өлімге әкеледі.

Сынап кез келген түрде улы. Жер қыртысы мен мұхиттағы газдар арқылы сынаптың жаһандық бөлінуі адам өндіретін сынаптың мөлшерінен кемінде бес есе асып түседі, бірақ оның өнеркәсіптік шығарылуы жергілікті және шоғырланған. Орташа адам ағзасында 13 мг сынап бар, ол ешқандай пайда әкелмейді. Бұрын емдік агенттер ретінде әртүрлі сынап тұздары қолданылған (мысалы, сынап бензоаты мерез мен гонореяны емдеу үшін қолданылған). Сынап реагенттерін инсектицидтер мен фунгицидтер ретінде пайдалану мыңдаған адамдарға әсер ететін жеңіл және ауыр улануларға әкелді. Сондықтан сынаппен улану дүниежүзілік проблема болып табылады.

Сынапты ең көп таралған үш формада және бір сирек кездесетін формада табуға болады, сынап ионы Hg2+, ол пропорционалды түрде элементтік сынап пен екі валентті сынапқа бөлінеді:

Бұл реакция үшін тепе-теңдік константасының мәні

реакцияның оңнан солға қарай жүретінін көрсетеді. Бірақ іс жүзінде реакция Hg 2+ ионының көптеген лигандтармен күрделі комплекс түзу қабілетіне байланысты солдан оңға қарай жүреді. Сынаптың үшінші кең таралған түрі - оның органикалық қосылысы метил сынап CH 3 Hg + .

Сынап - бөлме температурасында сұйық металл. Оның қайнау температурасы 357 ° C болса да, ол өте ұшқыш және сондықтан әдетте сенгеннен де қауіпті. Бір текше метр қаныққан (25°С) ауада 20 мг Hg бар. Бұл элемент суда дерлік ерімейді; ерігіштік шегі 25°C кезінде 0,28 мкМ - 56 мкг/л, яғни. Сынаптың 56 бөлігі судың миллиард бөлігіне.

Сынап катиондарының екеуі де (Hg 2+ және метилсынап CH 3 Hg +) сызықтық 2-координацияны қалайды. Олар бір донор атомы, әсіресе N немесе S бар лигандтармен күшті комплекстер (көптеген металл иондарына қарағанда) түзеді. Осы тарауда қарастырылған барлық металл иондарының ішінде тек сынап ғана аминдердегі сутекті (бірақ аммоний иондарында емес) алмастыра алады. сілтілі ерітінділер).

Шын мәнінде, «меркаптан» сөзінің өзі сынаптың тиолдармен байланыстыру қабілетінен шыққан. Эритроциттерде Hg 2+ иондары глутатион және гемоглобин сульфгидрил топтарымен аралас комплекстерге қосылады; Қанда әдетте адам ағзасында болатын сынаптың үлесі ғана қалады. Hg 2+ ионының уыттылығының молекулярлық негізі оның сульфгидрильді топтармен әрекеттесуінде қарастырылғанына қарамастан, қандай белоктардың металданатыны белгісіз болып қалады.

Сульфгидрил топтары сияқты артық донорлық лигандтардың қатысуымен Hg 2+ және CH 3 Hg + жылдам алмасуы токсикологияда өте маңызды. Бұл ұлпалардағы сульфгидрил қалдықтары арасында сынаптың жылдам таралуын анықтайды. Қанда CH 3 Hg' ионы SH тобына ұқсас пропорцияда таралады: плазмада шамамен 10% және гемоглобин мен глутатион сульфгидрил топтары бар эритроциттерде 90%. Сынаптың әсерін жою үшін сынаппен улануға қарсы антидот ретінде BAL (2,3-димеркаптопропанол) беріледі, сынаптың бүкіл денеге біркелкі таралуын жеңілдетеді; Цистеин немесе L-ацетилпеницилламин сияқты хелатизаторлармен гемодиализ де қолданылады.

Ингаляция кезінде сынап буы белсенді түрде сіңеді және мида, бүйректе және аналық бездерде жиналады. Сынап плацентарлы тосқауылдан өтеді; Жедел улану өкпенің бұзылуын тудырады. Ағзаның тіндерінде элементтік сынап ионға айналады, ол құрамында SH топтары бар молекулалармен, соның ішінде белок макромолекулаларымен біріктіріледі. Сынаппен созылмалы улану жүйке жүйесі функцияларының тұрақты бұзылуынан тұрады, шаршауды тудырады, ал уланудың жоғары деңгейінде сынапты дірілге тән діріл тудырады, аздаған діріл әр бірнеше минут сайын байқалатын дірілмен үзіледі. Бар болғаны 1 г сынап тұзын қабылдау өлімге әкеледі. Сынап тұздары бүйректе жиналады, бірақ олар қарапайым сынап сияқты қан немесе плацентарлы тосқауылдан тез өте алмайды. Сынапты қабылдаудан туындаған жедел улану асқазан-ішек жолдарының шырышты қабығынан ақуыздардың тұндырылуына әкеледі, ауырсынуды, құсуды және диареяны тудырады. Науқас аман қалса, ең маңызды орган - бауыр. Эритроциттердің кейбір гемолизі жүреді. Созылмалы улану орталық жүйке жүйесінің дисфункциясымен көрінеді; Льюис Кэрролдың «Алиса ғажайыптар елінде» кейіпкері Мэд Хаттер – аң терісін өңдеуде қолданылатын Hg(N0 3) 2 тұзымен уланудан кәсіптік ауру құрбанының жарқын мысалы.

Сынаптың органикалық туындылары, мысалы, метилсынап хлориді CH 3 HgCI, ұшқыштығына байланысты өте уытты. Құрамында сынап бар ластанған судағы микроорганизмдер бейорганикалық сынап қосылыстарын монометил сынапына CH 3 Hg + оңай түрлендіреді. Ал балықтардың денесінде сынаптың көп бөлігі жылдар бойы сақталуы мүмкін осы пішінде болады. CH 3 Hg + жоғары деңгейлері балықтар үшін адамдар сияқты улы емес, оларда бумен дем алған кезде немесе тағамды қабылдағанда CH 3 Hg + иондары белсенді түрде сіңіп, эритроциттерге, бауыр мен бүйрекке еніп, шөгеді. орталық жүйке жүйесінің ауыр кумулятивтік қайтымсыз дисфункциясын тудыратын ми (соның ішінде ұрықтың миында). Адам ағзасында сынаптың жартылай шығарылу кезеңі бірнеше айдан бірнеше жылға дейін созылады. Уытты әсер жасырын болуы мүмкін, улану белгілері бірнеше жылдан кейін ғана пайда болуы мүмкін.

Жаппай сынаппен уланудың ең танымал екі мысалы CH 3 Hg + туындаған. 1956 жылы Минамата ауруы Жапонияның оңтүстігінде, аттас теңіз шығанағына жақын жерде табылды. 1959 жылы бұл ауру сынаппен уланған балықты CH 3 HgCl хлориді түрінде жеу нәтижесінде пайда болатыны, химиялық зауыт тікелей шығанақ суына ағызылатыны көрсетілген. Сынаптың концентрациясының жоғары болғаны сонша, балық өлді, балықты жеген құстар теңізге бірден құлап кетті, ал уланған тағамның дәмін татқан мысықтар «айналайды және секірді, ирек басып, құлады». 1954 жылы мұндай «билер» мұнда мысықтардың санын айтарлықтай азайтты. Бірақ 1959 жылға дейін бұл аймақта шығанақ суларының сынаппен ластануын өлшеу жүргізілген жоқ. Жаңа туылған нәрестелердің кептірілген кіндіктерін сақтау жөніндегі ежелгі жапондық әдет-ғұрыптың арқасында ғана шығанақтың ластанғанын дәлелдеу мүмкін болды. сынап 1947 жылы пайда болды. Бірақ 1968 жылға дейін ағынды сулар шығанағына ағызылды!

Адамдар үшін метил сынаптың ағзаға түсуіне байланысты Минамата ауруы аяқ-қолдың және беттің ұюынан, терінің сезімталдығының және қолдың моторлық белсенділігінің бұзылуынан басталды, мысалы, жазу кезінде. Кейінірек қозғалыстарды үйлестірудің болмауы, әлсіздік, қалтырау және жүрудің белгісіздігі, сондай-ақ психикалық бұзылулар, сөйлеу, есту, көру қабілетінің бұзылуы пайда болды. Ақырында, жалпы паралич, аяқ-қолдардың, әсіресе саусақтардың деформациясы, жұтынудың қиындауы, конвульсиялар және өлім. Сондай-ақ, бұл аурудан аз зардап шеккен, оның белгілерін мүлдем байқамаған аналардан туған балалардың церебральды сал ауруынан қайтыс болуы немесе ақымақ болып қалуы қайғылы жағдай (әдетте орталық жүйке сал ауруы психикалық дамудың айқын артта қалуымен байланысты емес). . Ананың денесінде CH 3 Hg + плацентарлы тосқауылдан ұрықтың жоғары сезімтал денесіне енетін сияқты. Аурудың ауыр сатысындағы әйелдер бала сүюге қабілетсіз болды.

Талий. Ағзаның аса уытты таллий қосылыстарын сіңіруі гастроэнтеритке, перифериялық нейропатияға және жиі өлімге әкеледі. Таллийдің ұзақ мерзімді, созылмалы әсерінен таз қалу байқалады. TI2SO4 кеміргіштерге қарсы қолдану оның басқа үй және жабайы жануарларға жоғары уыттылығына байланысты тоқтатылды. Ағзадағы таллийдің негізгі түрі – T1+ ионы, бірақ T1C1 аз ериді; Таллий де организмде T1 3+ түрінде болады. Таллий иондары калийден онша үлкен емес, бірақ олар әлдеқайда улы, ал таллийдің жасуша мембраналары арқылы өткізгіштігі калийдікімен бірдей. T1+ және K+ иондары өлшемдері бойынша ұқсас болғанымен, біріншісі төрт есе дерлік поляризацияланады және күшті комплекстер түзеді. Мысалы, рибофлавинмен ерімейтін комплекстер түзеді, сондықтан күкірт алмасуына кедергі келтіруі мүмкін.

Қорғасын бес мың жылдай белгілі, ал грек және араб ғалымдары оның уыттылығы туралы бұрыннан білген. Римдіктер шарапты сақтайтын және тамақты қорғасын ыдыстарында пісіргендіктен қорғасынмен улану деңгейі жоғары болды. Гойя, басқа суретшілер сияқты, ингаляциядан және қорғасын бояуының кездейсоқ әсерінен зардап шекті. Қазіргі уақытта қорғасынның жоғары деңгейі қала балалары үшін қауіп төндіреді, өйткені олар қорғасын бояуларымен боялған заттармен жиі жанасады, пайдаланылған батареялармен ойнайды және журнал парақтарынан қолөнер жасайды (түрлі-түсті басып шығаруға арналған бояғыштар Pb 0,4% құрайды) . Ең бастысы, олар жанармайдың октандық санын арттыру үшін бензинге қосылатын тетраэтил қорғасын Pb(C 2 H 5) 4 жану өнімдері бар автокөлік шығарындыларымен ластанған ауамен тыныс алады.

Қорғасынмен ластанудың негізгі көзі тағам болып табылады. Бақытымызға орай, жұтылған қорғасынның сіңірілуі ерімейтін Pb 3 (P0 4) 2 фосфатының және негізгі карбонат Pb 3 (C0 3) 2 (0H) 2 түзілуіне байланысты төмен. Сіңірілген қорғасын сүйектерде жиналады, содан кейін ол остеопорозға байланысты босатылып, кешіктірілген уыттылықты тудырады. Бүгінгі күні адамның орташа гельінде шамамен 120 мг қорғасын бар, яғни. Египет мумияларына қарағанда ондаған есе көп. Тұнба тудыратын иондар болмаған жағдайда, рН = 7 кезінде қорғасын Pb 2+ ионы түрінде болады. Халықаралық келісімдерге сәйкес ауыз судағы қорғасынның концентрациясы 50 мкг/л аспауы керек. Жедел қорғасынмен улану алдымен тәбеттің жоғалуына және құсуға әкеледі; Созылмалы улану бірте-бірте бүйрек қызметінің бұзылуына және анемияға әкеледі.

Бақылау сұрақтары

1. Металл иондарының биоорганикалық химиясының зерттеу объектісі мен пәні қандай?
2. Сілтілік металдар иондарын (литий, натрий, калий, рубидий, цезий) атаңыз. Олардың негізгі экологиялық және физиологиялық деректері қандай?
3. Сілтілік жер металдарының (магний, кальций, барий, стронций, бериллий, лантанидтер) иондарын атаңыз. Олардың негізгі экологиялық және физиологиялық деректері қандай?
4. Қорғасынның адам ағзасына әсерін түсіндіріңіз. Адам денсаулығын қорғасыннан қорғау үшін қандай шараларды ұсынуға болады?
5. Кадмий, сынап, мышьяк адам ағзасына қалай түседі; олардың әсері қандай?
6. Тірі организм үшін селенді тұтыну не үшін қажет?
7. Биоиорганикалық химияға анықтама беріңіз және оның басқа табиғатты қорғау ғылымдары арасындағы орнын көрсетіңіз.
8. «Ластаушы» және «ксенобиотик» ұғымдарына анықтама беріңіз. Ауыр металдар тобына жататын типтік ксенобиотиктерді атаңыз.
9. 11Неге Мәскеу мен Мәскеу облысының дәрігерлері студенттер мен оқушыларға құрамында йод бар тағамдарды үнемі тұтынуды ұсынады?
10. Ауыр металл атомдарының атмосферадағы және гидросферадағы негізгі миграциялық жолдарын атаңыз.
11. Ауыр металл атомдарының биожетімділігі тұрғысынан әртүрлі миграциялық формаларды сипаттаңыз.
12. Ауыр металл атомдарының су ортасында пайда болу формаларын анықтайтын негізгі химиялық процестерді атаңыз. Материктердің жер үсті сулары мен теңіз суларындағы ауыр металдар атомдарының геохимиясының негізгі айырмашылығы неде?
13. Суда қарашірік қосылыстарының болуы ауыр металл атомдарының биожетімділігіне қалай әсер етеді? Тірі организмдерді (өсімдіктер мен жануарларды) ауыр металл атомдарының улы әсерінен қорғайтын биохимиялық механизмдерді атаңыз.
14. Ауыр металдарға анықтама беріңіз. Олардың биосферадағы рөлі қандай?
15. Хром мен сынаптың айналымдарын сипаттаңыз.
16. Биосферада химиялық элементтердің таралу заңдылықтары қандай?
17. Биосфераның өнеркәсіптік ластануының экологиялық зардаптарын атаңыз.
18. Шекті рұқсат етілген концентрацияларды (мөлшерді) анықтаңыз.
19. Судың әртүрлі мақсаттарға жарамдылығы қалай анықталады?
20. Тамақ өнімдеріндегі ластаушы заттардың шекті рұқсат етілген концентрацияларының мәндерін беріңіз.

Тіршілік металдары туралы түсінік. Натрий және калий. Атомдардың құрылысы және олардың жасушадан тыс және жасушаішілік ортадағы құрамын анықтайтын катиондардың гидратация ерекшеліктері.

Тіршілік металдары– он элемент: K, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo. Олардың ағзадағы үлесі 2,4% құрайды. Ағзадағы барлық тірі металдар бос катиондар түрінде немесе биолигандтармен байланысқан комплекс түзуші иондар болып табылады. Олар зат алмасуға белсенді қатысады.

Натрий және калий– IA тобының элементтері. Бұл топтың элементтерінің атомдарында сыртқы қабатта s-субльдеңгейінде бір электрон бар, олар қосылыстардағы серіктеске беруге бейім, ең жақын асыл газдың электрондық конфигурациясы бар тұрақты симметриялық монокациялар құрайды.

Электрондық құрылымның тұрақтылығына және Na+ және K+ катиондарының бетіндегі оң заряд тығыздығының төмен болуына байланысты олардың сыртқы деңгейдегі бос атомдық мекендеушілері жақын орналасқан су молекулаларының электрондарының жалғыз жұптарымен тиімді әрекеттесе алмайды. сондықтан олар катионның гидратациялық қабығында тек электростатикалық түрде ұсталады. Сондықтан натрий және калий катиондары сулы ортада гидролизге ұшырамайды және іс жүзінде комплекс түзуге бейімділік танытпайды.

Натрий мен калий катиондарының қасиеттерінің негізгі айырмашылығы олардың бетіндегі оң зарядтың тығыздығының айырмашылығымен байланысты: Na+ катионында ол жоғары, сондықтан оның электростатикалық өрісі су молекулаларын күштірек ұстайды. Нәтижесінде натрий катионы оң гидратациямен, ал калий катионы теріс гидратациямен сипатталады. Бұл Валерий Иванович Слесаревтің айтуы бойынша, неге Na+ және K+ катиондарының тірі жүйелерде антагонист болып табылатынын және калий катиондарының жасушаішілік, ал натрий катиондарының – жасушааралық сұйықтықтардың құрамдас бөлігі болып табылатынын түсіндіре алады.

Жасуша ішіндегі К+ иондарының концентрациясы шамамен 35 есе жоғары. Оның сыртындағыға қарағанда, ал жасушадан тыс сұйықтықтағы Na+ иондарының концентрациясы жасуша ішіндегіден 15 есе көп. Көптеген маңызды биологиялық процестерді жүзеге асыру үшін энергия шығынын қажет ететін осы иондардың біркелкі таралуын үнемі ұстап тұру қажет, өйткені иондардың мембрана арқылы тасымалдануы олардың концентрация градиентіне қарсы болуы керек. Бұл бір АТФ молекуласының гидролиз энергиясының арқасында жасушадан үш Na+ катионын алып тастап, жасушаға екі К+ катионын жіберетін калий натрий сорғысының көмегімен жүзеге асады. Берілген электр зарядтарының теңгерімсіздігінен мембрананың ішкі беті теріс, ал сыртқы беті оң зарядталады.

К иондарының жасушаішілік жоғары концентрациясы ең алдымен жасуша ішіндегі осмостық қысымды, рибосомаларда ақуыз синтезі үшін ферменттік жүйелердің белсендірілуін және көмірсулардың тотығуын қамтамасыз етеді. Эритроциттерде К иондары гемоглобин және оксигемоглобин буферлік жүйелерінің жұмысына қатысады, сөйтіп көміртегі оксидінің карбоангидраза ферментін белсендіреді.

K+ және Na+ иондары белсендірукалий-натрий сорғысын энергиямен қамтамасыз ететін жасуша мембраналарының аденозинтрифосфатазасы (АТФ-аза). Бұл иондар орталық жүйке жүйесінің (ОЖЖ) белсенділігіне айтарлықтай әсер етеді. Ми қыртысының жасушаларында Na + иондарының артық болуы депрессияны тудырады, т. орталық жүйке жүйесінің белсенділігін тежеу. Бұл жасушаларда К катиондарының артық болуы, керісінше, орталық жүйке жүйесін қоздырады, маниакальды жағдайды тудырады.

Оқулық: 338–341.

Магний және кальций, атом құрылысы және олардың иондарының гидратация ерекшеліктері. Магний және кальций катиондарының тіршілік ету формалары, орналасуы және организмдегі рөлі. Сүйек ұлпасының түзілу және жойылу реакциясы және оның қызметі.

Ересек адамның денесінде шамамен 20 г магний катиондары және 1000 г кальций болады. Магний катиондарының жартысы және кальцийдің 99% дерлік сүйек тінінде, қалғаны жұмсақ тіндерде болады. Магний катиондарына тәуліктік қажеттілік шамамен 0,3 г, кальций – 1 г, ал жүктілік кезінде әйелдерде кальций катиондарына қажеттілік 3-4 есе артады.

Магний мен кальций периодтық жүйенің IIA тобының элементтері болып табылады. Бұл топтың элементтерінің атомдарының қосылыстардағы серіктеске берілу бейімділігі бойынша нас-субвеңгейінің сыртқы қабатында екі электрон бар (12 Mg: 3s 2; 20 Ca: 4s 2).

Сулы ортадағы магний мен кальций катиондарының қасиеттерінің айырмашылығы олардың бетіндегі оң зарядтың тығыздығының айырмашылығына байланысты. Mg 2+ катионының радиусы Ca 2+ қарағанда (тиісінше 66 және 99) кіші болғандықтан, ол жақсы ылғалдандырады, сонымен қатар оның сыртқы деңгейдегі бос атомдық орбитальдары, соның ішінде 3d- орбитальдары жалғызымен әрекеттесе алады. жеткілікті тұрақты аквакомплекстер құрайтын су молекулаларының электрон жұптары 2+.

Магний катионы кальций катионымен салыстырғанда коваленттік байланыстар түзуге қабілетті. Осыған байланысты магний катиондары, кальций катиондарынан айырмашылығы, гидролизге қабілетті:

Mg 2+ +H 2 O⇌ Mg(OH) + + H +

Сүйектерден тыс орналасқан магний катиондарының негізгі бөлігі жасушалардың ішінде шоғырланған. Магний иондары жасушалардың ішіндегі осмостық қысымды сақтауда маңызды рөл атқарады. Қандағы магнийдің негізгі бөлігі иондалған түрде болады, яғни. акваион түрінде (55-60%), шамамен 30% белоктармен байланысады, ал 10-15% фосфолипидтермен және нуклеотидтермен күрделі қосылыстардың құрамына кіреді.

Күрделі түзілуіне байланысты магний катиондары ферментативті процестердің негізгі активаторларының бірі болып табылады. Осылайша, олар тотығу фосфорлану, ДНҚ репликациясы және сүйек минералдану ферменттерін белсендіреді.

Магний иондарынан айырмашылығы, кальций катиондары негізінен жасушааралық сұйықтықтарда шоғырланған. Кальций алмасуын қалқанша маңы және қалқанша безінің гормондары, сондай-ақ D витамині басқарады.

Сүйек тінінің негізгі минералды құрамдас бөлігі - кальций сутегі фосфаты

Ca 5 (PO 4) 3 OH (гидроксиапатит). Сүйек ұлпасы биологиялық сұйықтықтардағы Са 2+ иондарының концентрациясының белгілі бір деңгейде сақталуын қамтамасыз етеді, сондықтан оны организм үшін кальций буфері ретінде қарастыруға болады.

Ықшам сүйек тіні (жинақы зат) сүйек түзетін сүйек тінінің екі түрінің бірі. Сүйектің тірек, қорғаныш функцияларын қамтамасыз етеді, химиялық элементтердің қоймасы ретінде қызмет етеді.

Ықшам зат көптеген сүйектердің қыртысын құрайды. Ол губка тәрізді затқа қарағанда әлдеқайда тығыз, ауыр және күштірек. Ықшам сүйек тіндері адам қаңқасының жалпы салмағының шамамен 80% құрайды. Ықшам заттың негізгі құрылымдық және қызметтік бірлігі – остеон.

Оқулық: 341 – 344.

Темір және кобальт, атом құрылысы және тән тотығу дәрежелері. Бұл металдардың қосылыстарының қышқылдық-негіздік, тотықсыздандырғыш және комплекс түзу қасиеттері. Бұл металдардың қосылыстарының тірі ағзадағы рөлі.

Адам ағзасында шамамен 5 г темір және 1,2 мг кобальт бар. Темірдің көп бөлігі (70%) қан гемоглобинінде шоғырланған; Кобальттың 14%-ы сүйектерде, 43%-ы бұлшықеттерде, қалғаны жұмсақ тіндерде болады. Темірдің тәуліктік мөлшері 10-20 мг, ал кобальт 0,3 мг.

Темір және кобальт– электронды конфигурациялы периодтық жүйенің VIIIB тобының 4-ші период элементтері 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

Темір мен кобальтқа ең тән тотығу күйлері +2 және +3.

Су ерітінділерінде Fe 2+, Fe 3+, Co 2+ және Co 3+ катиондары алты координациялық аквакомплекстер түзу үшін гидратацияланады.

Fe 2+ - ауа оттегімен де тотыға алатын күшті тотықсыздандырғыш.

Co 3+ күшті тотықтырғыш болып табылады, ол тіпті суды тотықтырады:

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

Темір мен кобальттың оксидтері мен гидроксидтері тотығу дәрежесіне қарамастан, негізгі қасиеттері басым әлсіз амфотерлік қасиет көрсетеді, әсіресе екі валентті күйде, әрекеттесу тек сілтілердің концентрлі ерітінділерімен және қыздыру кезінде жүреді.

Темір және кобальт катиондары күрделі түзілуге өте бейім. Ең алдымен олар үшін үйлестіру нөміріалты:

Комплекстенутемір және кобальт катиондары күшті, бірақ тотығу-тотықсыздану қасиеттеріне бірдей лигандтары бар тотыққан және тотықсызданған түрлердің кешендерінің тұрақтылық қатынасына байланысты әртүрлі әсер етеді.

КомплекстенуЛигандтары бар Co 3+ су молекулаларына қарағанда белсендірек, оны сулы ерітінділерде тұрақты етеді.

Кобальт, ағзаға қажетті микроэлементтердің бірі. Бұл В 12 витаминінің (кобаламин) бөлігі. Кобальт қан түзуге, жүйке жүйесі мен бауырдың қызметіне, ферментативті реакцияларға қатысады. Адам ағзасында адам салмағының әр килограммына 0,2 мг кобальт бар. Кобальт жетіспеген жағдайда акобальтоз дамиды.

Тірі организмдерде теміроттегі алмасу (тыныс алу) процестерін катализдейтін маңызды микроэлемент болып табылады. Әдетте, темір ферменттерге гем деп аталатын кешен түрінде енеді. Атап айтқанда, бұл кешен қандағы оттегінің адам мен жануарлардың барлық мүшелеріне тасымалдануын қамтамасыз ететін ең маңызды ақуыз - гемоглобинде бар. Ал қанды өзіне тән қызыл түске бояйтын да сол.

Үлкен топ бар шамамен 50 түрі, құрамында темірі бар ферменттер – цитохромдар, темірдің Fe 3+ + e -   Fe 2+ тотығу дәрежесін өзгерту арқылы тыныс алу тізбегіндегі электрондардың ауысу процесін катализдейді.

Оқулық: 349 – 352.