Хувьсах валенттай металлын ионуудын хелаторууд. Металлын ионуудын биоорганик хими

Хувьсах валенттай металлын ионууд (Fe2+, Cu+, Mo3+ гэх мэт) амьд организмд давхар үүрэг гүйцэтгэдэг: нэг талаас тэдгээр нь асар олон тооны ферментүүдэд шаардлагатай кофакторууд бөгөөд нөгөө талаас тэдгээр нь эсийн амьдрал, учир нь тэдгээр нь өндөр реактив гидроксил ба алкокси радикал үүсэхийг сайжруулдаг.

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

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

Тиймээс хувьсах валентийн металлын ионуудыг (ферритин, гемосидерин, трансферрин; церулоплазмин; сүүн ба шээсний хүчил; зарим пептид) холбодог хелатын нэгдлүүд (Грекийн "хелат" - "хавчны хумс") нь задралд оролцохоос сэргийлдэг. хэт ислийн урвал нь бие махбодийн антиоксидант хамгаалалтын чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хелаторууд нь сийвэнгийн уураг ба эсийн рецепторыг исэлдэлтээс хамгаалах гол үүрэг гүйцэтгэдэг гэж үздэг, учир нь эс хоорондын шингэнд эсийн мембранаар сайн нэвтэрдэг хэт ислийн ферментийн задрал байхгүй эсвэл мэдэгдэхүйц суларсан байдаг. Хелатын нэгдлүүдийг ашиглан хувьсах валенттай металлын ионуудыг тусгаарлах найдвартай байдал нь цитоплазм дахь чөлөөт* зэсийн ионуудын концентрацийг Томас В.О'Халлоран (мөөгөнцрийн эсийг загвар болгон ашигласан) бүлэг илрүүлсэн баримтаар нотолж байна. 10"18 М-ээс хэтрэхгүй - энэ нь эс бүрт 1 Cu атомаас бага хэмжээтэй олон тооны захиалга юм.

Ион холбох өндөр чадвартай "мэргэжлийн" хелаторуудаас гадна "исэлдэлтийн стрессээр идэвхжсэн төмрийн хелаторууд" гэж нэрлэгддэг. Эдгээр нэгдлүүдийн төмрийн хамаарал харьцангуй бага боловч исэлдэлтийн стрессийн нөхцөлд тэдгээр нь тухайн газарт тусгайлан исэлдэж, төмрийг хүчтэй холбох чадвартай молекул болгон хувиргадаг. Энэхүү орон нутгийн идэвхжүүлэх үйл явц нь төмрийн солилцоонд саад учруулж болох "хүчтэй хелатор" -ын болзошгүй хордлогыг багасгадаг гэж үздэг. Металотионеин зэрэг зарим хелаторууд нь хөхтөн амьтдын хүнд металлын атомуудыг (Chn, Sb, Sh,...) холбож, хоргүйжүүлэхэд оролцдог.

ХУВЬСАГЧ ВАЛЕНЦИЙН МЕТАЛЛЫН ИОНЫ ХЕЛАТОРЧИД сэдвийн талаар дэлгэрэнгүй:

НовикА. A., Ionova T.I.. Анагаах ухаанд амьдралын чанарыг судлах гарын авлага. 2-р хэвлэл / Ed. акад. RAMS Y.L. Шевченко, - М.: ХК "OLMA Media Group" 2007, 2007
3-Р БҮЛЭГ ДУНД БА ӨНДӨР ДАВТАТЫН ХЭЛСЭГЛЭХ ГҮЙЦЭТИЙН ЭМЧИЛГЭЭНИЙ ХЭРЭГЛЭЭ.
Биеийн байрлалыг өөрчлөх туршилт (ортостатик тест)
Хүнд металлын давсны фармакологийн үйл ажиллагааны спектр

Энэ бүлгийг судалсны дараа оюутан:

мэдэх

Шүлт ба шүлтлэг шороон металлын ионуудын экологи, физиологийн үндсэн мэдээлэл, хар тугалганы хүний биед үзүүлэх нөлөө, агаар мандал, усан мандалд хүнд металлын атомуудын шилжих хэлбэр;

боломжтой байх

Төрөл бүрийн зориулалтаар ашиглах усны тохиромжтой байдлыг тодорхойлох;

эзэмшдэг

- хорт металлын ионуудын антропоген нөлөөллөөс хамгаалах арга.

Амьд систем дэхь зан төлөвөөс хамааран бодис, түүний дотор металлын ионуудыг таван төрөлд хуваадаг. биед шаардлагатай; өдөөгч; идэвхгүй, хор хөнөөлгүй; эмчилгээний бодисууд; хортой.Энэ бодисыг биед шаардлагатай гэж үздэг бөгөөд түүний дутагдал нь бие махбодид үйл ажиллагааны эмгэг үүсгэдэг бөгөөд энэ бодисыг түүнд нэвтрүүлэх замаар арилгах боломжтой. Хэрэгцээ нь организмын өвөрмөц шинж чанар бөгөөд түүнийг өдөөхөөс ялгах ёстой. гэх мэт олон жишээ бий өдөөгчҮндсэн болон чухал бус металлын ионууд хоёулаа гарч ирдэг. Зарим металл ба металлын ионууд нь тодорхой концентрацитай байдаг идэвхгүй, хор хөнөөлгүймөн биед ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Тиймээс инерт металлууд - Ta, Pt, Ag, Au - ихэвчлэн мэс заслын суулгац болгон ашигладаг. Олон металлын ионууд үйлчилж болно эмчилгээний бодисууд;

Зураг дээр. 6.1 нь гуйлгачингаас хангалттай хэмжээгээр нийлүүлсэн металлын ионуудын концентрацийг нэмэгдүүлэхэд биеийн эд эсийн биологийн хариу урвалын талаархи ойлголтыг өгдөг.

Цагаан будаа. 6.1. Шаардлагатай концентрацаас хамааран биологийн хариу урвал(хатуу муруй)мөн аюултай(тасархай муруй)бодисууд

(концентрацийн хуваарьтай харьцуулахад хоёр муруйны харьцангуй байрлал дур зоргоороо байна)

Хатуу муруйтэгээс эхлэн концентраци нэмэгдэж байгаа шууд эерэг хариу урвалыг илтгэнэ (орж ирж буй шаардлагатай бодис нь түүний холболтын хэсгүүдийг хангаж, бусад харилцан үйлчлэлд ордоггүй гэж үздэг бөгөөд энэ нь үнэхээр боломжтой юм). Энэхүү хатуу муруй нь олон металлын ионуудын өргөн хүрээний концентрацийг хамарсан оновчтой түвшинг тодорхойлдог. Металлын ионы концентрацийг нэмэгдүүлэх эерэг нөлөө нь дээд зэргээр дамждаг бөгөөд сөрөг утгууд руу унаж эхэлдэг: биеийн биологийн хариу урвал сөрөг болж, метал нь хортой бодис болдог.

Тасархай муруйЗураг дээр. 6.1 нь зайлшгүй шаардлагатай эсвэл өдөөгч бодисын нөлөө үзүүлэхгүй, бүрэн хортой бодист үзүүлэх биеийн биологийн хариу урвалыг харуулдаг. Энэ муруй нь тодорхой хоцролтыг дагадаг бөгөөд энэ нь амьд организм хорт нөлөө нь давамгайлах хүртэл бага хэмжээний хорт бодисыг (босго агууламж) "тэвчиж" байгааг харуулж байна.

Зураг дээр. 6.1 Мэдээжийн хэрэг, тодорхой ерөнхий дүр зургийг харуулж байна; Бодис бүр "биологийн хариу үйлдэл - концентраци" координат дахь өөрийн гэсэн муруйтай байдаг. Мөн зурагнаас харахад зайлшгүй шаардлагатай бодисыг хэтрүүлэн хэрэглэвэл хортой ч болно. Илүүдэл бараг бүх бодис нь зайлшгүй аюултай болдог (энэ нөлөө нь шууд бус байсан ч), жишээлбэл, бусад шаардлагатай бодисуудын шингээлт хязгаарлагдмал байдаг. Амьтны бие махбодь гэж нэрлэгддэг физиологийн үйл явцын цогцоор дамжуулан бодисын концентрацийг оновчтой хэмжээнд байлгадаг гомеостаз.Бүх чухал металлын ионуудын концентраци нь гомеостазын хатуу хяналтанд байдаг; Олон металлын ионуудын гомеостазын нарийвчилсан механизм нь одоогийн судалгааны талбар хэвээр байна.

Хүний (болон амьтдын) биед шаардлагатай металл ионуудын жагсаалтыг хүснэгтэд үзүүлэв. 6.1. Судалгаа үргэлжилж, туршилтын арга техник улам боловсронгуй болохын хэрээр өмнө нь хортой гэж үздэг байсан зарим металлыг одоо зайлшгүй шаардлагатай гэж үздэг. Ni 2+ нь хүний биед зайлшгүй шаардлагатай гэдэг нь батлагдаагүй байгаа нь үнэн. Цагаан тугалга зэрэг бусад металлууд нь хөхтөн амьтдад зайлшгүй шаардлагатай гэж үзэж болно. Хүснэгтийн хоёр дахь багана. 6.1 нь өгөгдсөн металлын ион нь рН = 7-д байх хэлбэрийг заадаг бөгөөд цусны сийвэн дэх бусад лигандуудтай нэгдэх хүртэл үүсч болно. Fe 3+ ба Cu 2+ хоёулаа уургийн макромолекулуудтай нэгдэл үүсгэдэг тул хатуу хэлбэрээр FeO (OH) ба CuO нь сийвэнд байдаггүй. Хүснэгтийн гурав дахь баганад. Хүснэгт 6.1-д насанд хүрсэн хүний биед ихэвчлэн байдаг чухал элемент бүрийн ердийн нийт хэмжээг харуулав. Үүний дагуу сийвэн дэх металлын ионы концентрацийг дөрөвдүгээр баганад үзүүлэв. Сүүлийн баганад шаардлагатай металлын ион тус бүрийн өдөр тутмын хэрэглээний хэмжээг зааж өгсөн боловч эдгээр зөвлөмжийг өөрчлөх боломжтой.

Хүснэгт 6.1

Чухал металлын ионууд

Pi I = 7 дээрх хэлбэр	Цусны сийвэн дэх концентраци, ммоль	Өдөр тутмын хэрэглээ, г

Гадны нөлөөлөлд хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд амьд организм нь хоргүйжүүлэх тодорхой механизмтай байдаг бөгөөд энэ нь хорт бодисыг хязгаарлах эсвэл бүр устгахад тусалдаг. Металлын ионуудтай холбоотой хоргүйжүүлэх тусгай механизмыг судлах ажил эхний шатандаа явж байна. Олон металууд нь бие махбодид дараах байдлаар бага хор хөнөөлтэй хэлбэрт хувирдаг: гэдэсний замд уусдаггүй цогцолбор үүсэх; цусан дахь металыг бусад эдэд шилжүүлэх, түүнийг хөдөлгөөнгүй болгох боломжтой (ясан дахь Pb 2+ гэх мэт); элэг, бөөрөөр бага хоргүй эсвэл илүү чөлөөтэй хэлбэрт шилжих. Тиймээс Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+ болон бусад хорт ионуудын үйл ажиллагааны хариуд хүний элэг, бөөр нь бага молекул жинтэй уураг болох металлотионеинуудын нийлэгжилтийг нэмэгдүүлдэг бөгөөд үүнд ойролцоогоор 10 (61-ээс) байдаг. амин хүчлийн үлдэгдэл нь цистеин юм. Sulfhydryl SH-rpynn-ийн өндөр агууламж, харилцан сайн зохицуулалт нь металлын ионуудыг хүчтэй холбох боломжийг олгодог.

Металлын ионууд хортой болдог механизмыг ерөнхийд нь төсөөлөхөд хялбар боловч ямар нэгэн тодорхой металлыг тодорхойлоход хэцүү байдаг. Металлын ионууд нь олон уургийг тогтворжуулж, идэвхжүүлдэг; U 3-ийн үйл ажиллагааны хувьд бүх ферментүүд металлын ионуудыг шаарддаг. Уургууд дахь зайлшгүй шаардлагатай болон хортой металлын ионуудын хоорондох өрсөлдөөнийг төсөөлөхөд хэцүү биш юм. Олон уургийн макромолекулууд нь Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+ зэрэг хорт металлын ионуудтай харилцан үйлчлэлцэх боломжтой чөлөөт сульфгидрил бүлгүүдтэй; Энэхүү урвал нь жагсаасан металлын ионуудын хоруу чанарыг илтгэх зам гэж өргөнөөр үздэг.

Гэсэн хэдий ч аль уургийн макромолекулууд амьд организмд хамгийн ноцтой хохирол учруулдаг нь нарийн тогтоогдоогүй байна. Металлын хорт ионууд нь олон эд эсэд тархсан байдаг бөгөөд хамгийн их хохирол нь металлын ион ихтэй газар тохиолддог гэсэн баталгаа байхгүй. Жишээлбэл, энэ нь Pb 2+ ионуудын хувьд харагдаж байна: 90% -иас илүү нь (бие дэхь хэмжээ) ясанд хөдөлгөөнгүй байдаг тул 10% нь биеийн бусад эдэд тархсан тул хортой хэвээр байна. Үнэн хэрэгтээ яс дахь Pb 2+ ионыг хөдөлгөөнгүй болгох нь хоргүйжүүлэх механизм гэж үзэж болно. Удамшлын өвчний улмаас үүсдэг энэ төрлийн хордлогын талаар (жишээлбэл, төмрийн илүүдэл дагалддаг Кулигийн цус багадалт) энэ бүлэгт яригдаагүй болно.

Бидний тойм нь металлын ионуудын хорт хавдар үүсгэгч үйл ажиллагаанд хамаарахгүй. Captseroheppost -Энэ нь амьтны төрөл, эрхтэн, түүний хөгжлийн түвшин, бусад бодисуудтай синергетик байдлаас хамааран нарийн төвөгтэй үзэгдэл юм. Металлын ионууд ба тэдгээрийн цогцолборууд нь бас үүрэг гүйцэтгэдэг хорт хавдрын эсрэг бодисууд.Металлын ионы хоруу чанар нь ихэвчлэн түүний биед хэрэгтэй холбоотой байдаггүй. Гэсэн хэдий ч хоруу чанар, хэрэгцээ нь нийтлэг зүйлтэй байдаг: ерөнхийдөө металлын ионуудын харилцан хамаарал, түүнчлэн металл ба металл бус ионуудын хоорондын харилцан хамаарал нь тэдгээрийн үр нөлөөнд оруулсан хувь нэмэр юм. Чухал металлын ионуудын хүртээмж нь тэдний хэрэглэж буй хоол хүнстэй харьцахаас хамаарна; Хоолны энгийн хангалттай байдал нь энэ нөхцөл байдлыг хангаж чадахгүй. Жишээлбэл, хүнсний ногооны төмрийг тэдгээрийн найрлагад комплекс үүсгэгч лигандууд агуулагддаг тул шингээхэд муу байдаг ба Zn 2+ ионуудын илүүдэл нь Cu 2+ шингээлтийг саатуулдаг. Үүний нэгэн адил Cd 2+-ийн хоруу чанар нь Zn 2+-ийн дутагдалтай системд илүү тод илэрдэг ба Pb 2+-ийн хоруу чанар нь Ca 2+-ийн дутагдлаас болж нэмэгддэг. Ийм антагонизм, харилцан хамаарал нь хэрэгцээ ба хордлогын шалтгааныг хайж олох, тайлбарлах оролдлогыг ихээхэн хүндрүүлдэг.

Олон металлын ионуудын хувьд металлын их тунгаар гэнэт "цохих" үед цочмог хордлого үүсдэг; энэ тохиолдолд архаг хордлоготой харьцуулахад бусад нөлөө, шинж тэмдэг илэрдэг; Архаг хордлого нь металыг бага тунгаар хүлээн авах үед тохиолддог боловч удаан хугацааны туршид тохиолддог.

Металл ионуудын хамгийн ноцтой хортой нөлөө нь ихэвчлэн үйлдвэрлэлийн орчинд тохиолддог тоосоор амьсгалах замаар үүсдэг. Ялангуяа аюултай нь уушгинд үр дүнтэй шингэдэг 0.1 - 1 микрон диаметртэй тоосонцор юм. Уушиг нь ходоод гэдэсний замаас арав дахин илүү үр дүнтэйгээр биеийн шингэнд ордог металл ионыг шингээдэг болохыг анхаарна уу. Жишээлбэл, цацраг идэвхт нлутони-239 (24.4 мянган жилийн хагас задралын хугацаатай идэвхтэй альфа тоосонцор ялгаруулдаг) хамгийн том аюул нь хүнсний бүтээгдэхүүн дэх плутонийг шингээхээс биш, харин уушгины эдэд плутонийн нунтаг шингээхтэй холбоотой юм.

Дэгдэмхий металлын нэгдлүүд, тухайлбал мөнгөн ус, хар тугалга, цагаан тугалганы карбонил, алкилийн нэгдлүүд нь уушгинд амархан шингэж, металлын хурц хордлого үүсгэдэг. Эндээс дүгнэлт: металлын ионоор амьсгалахаас зайлсхийх хэрэгтэй!

Шүлтлэг металлын ионууд. Шүлтлэг металлын аль нь ч онцгой хортой биш юм. Гомеостаз нь Na + ба K + чухал ионуудын аль алиных нь концентрацийг (Хүснэгт 6.1-ийг үз) физиологийн хэвийн түвшинд байлгадаг. Эдгээр хоёр элементийн үүрэг нь хоол боловсруулахад чухал үүрэгтэй. Эдгээр металлын ионууд нь өвөрмөц үйлдлээсээ гадна амьд организмд хоёр чухал үүрэг гүйцэтгэдэг: мембраны хоёр тал дахь осмосын тэнцвэрийг тодорхойлж, HPO, HCO3 болон органик молекулууд зэрэг анионуудын эерэг эсрэг ионуудыг хангадаг бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь анион юм. Тиймээс үндсэн эс хоорондын болон эсийн доторх эсрэг ионууд нь Na + ба K + юм.

Бусад шүлтлэг металлын ионууд нь зарим физиологийн процесст Na + ба K + ионуудтай өрсөлдөж чаддаг. Хүний биед эсийн доторх шингэн нь K1 ионуудын хамт ойролцоогоор 0.3 г Rb + агуулдаг. Мөн бага хэмжээний Cs+ байж болно; ихээхэн хэмжээний 37 Cs (T| 2 = 30 жил) зөвхөн цацраг идэвхт цацрагийн үед л гарч ирдэг. Дотор эх үүсвэрээс бэлгийн булчирхайн цацраг идэвхт бодисын хамгийн их тун нь ихэвчлэн жилд 20 мрем байдаг бөгөөд эсийн доторх шингэнд зайлшгүй байх ёстой байгалийн калиас гаргаж авдаг.

Лити. Ли* нь маник-сэтгэл гутралын сэтгэцийн эмгэгийг эмчлэхэд 50 гаруй жил ашиглагдаж байна; Их Британид дунджаар хоёр мянган хүн бүр үүнийг эм болгон авдаг. Li 2 C0 3-ийг амаар хэрэглэх нь цусны сийвэн дэх литийн концентрацийг 1 мм хүртэл нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь олон өвчтөний сэтгэл санааны өөрчлөлтийг мэдэгдэхүйц зөөлрүүлдэг. Гэвч эмчилгээний үр дүнд шаардлагатай металлын түвшин нь харамсалтай нь бөөрний үйл ажиллагааг дарангуйлах, төв мэдрэлийн тогтолцооны эмгэг зэрэг хортой нөлөө үзүүлдэг. Лити ионуудын үйл ажиллагааны мөн чанар нь тодорхойгүй хэвээр байна; Энэ нь эсийн доторх харилцан үйлчлэлийг өөрчилж болно. Li+ нь гликолизэд оролцдог олон ферментүүдэд нөлөөлдөг. Олон биохимичид Li + нь Na b эсвэл K + ионуудыг орлуулдаг гэж үздэг боловч тэдгээр нь литийн хэмжээнээс 3-6 дахин их байдаг. Тиймээс уургийн макромолекулуудын ийм орлуулалт нь холбогдох металлын хөндийн бүтцэд өөрчлөлт оруулах ёстой; нөгөө талаас Li + ион нь Mg 2+ ионоос арай том байна. Лити нь ихэвчлэн Na + ба K + -ээс илүү хүчтэй цогцолбор үүсгэдэг боловч Mg 2+ -ээс хамаагүй сул. Психозын эмчилгээнд лити, магнийн агууламжийг харьцуулж болохуйц концентрацид хэрэглэдэг бөгөөд Li + нь Mg 2+ эзэлдэггүй холбох газруудыг эзэлдэг; хэрэв боломжтой бүх газрыг магни эзэлдэг бол Li* нь Na + ба K + -ийг нүүлгэнэ. Эдгээр бүх шүлтийн металлын ионууд солилцооны урвалд Mg 2+ ионоос 10 3 дахин хурдан ордог. Энэ хүчин зүйл нь литийг нэвтрүүлэхэд Mg агуулсан ферментийн идэвхжил өөрчлөгдсөнийг тайлбарлаж чадна.

магни. Mg 2+ ион хэлбэрийн энэхүү металл нь ургамал, амьтны организмд зайлшгүй шаардлагатай. Ургамлын хувьд Mg 2+ нь хлорофилийн циклик бүтцийн пирролын цагирагт дөрвөн азотын атомтай хелатлагдсан байдаг нь магнийн азоттой зохицох ховор тохиолдол юм. Амьтны организмд Mg 2+ нь аденозин трифосфат (ATP) -тай холбоотой бүх урвалд зайлшгүй шаардлагатай кофактор юм. Энэ нь мөн гинжин холбоос бүрт сөрөг цэнэгтэй фосфатын бүлгүүдийг агуулсан ДНХ-ийн давхар мушгиа тогтворжуулах эсрэг ион үүрэг гүйцэтгэдэг. Магнийн ионууд байгаа нь холбоосыг зөв хослуулах магадлалыг нэмэгдүүлдэг. ATP зэрэг нуклеозид фосфатуудтай уялдуулан Mg 2+ нь зөвхөн фосфатын бүлгүүдтэй холбогддог. Mg 2+ ионууд нь мэдрэлийн булчингийн дамжуулалт, булчингийн агшилтанд зайлшгүй шаардлагатай байдаг. Тогтвортой гомеостаз нь эрүүл хүмүүсийн хувьд цусны сийвэн дэх Mg 2+-ийн түвшинг 0.9 мм-ийн түвшинд байлгадаг. Mg 2+ дутагдал нь илүү их тохиолддог бөгөөд архидалт нь заавал байх ёстой нөхцөл юм. Хүнд магнийн дутагдал нь нэлээд ховор үзэгдэл тул шинж тэмдгүүдийн талаархи мэдээлэл бага байдаг. Үүний шинж тэмдэг нь жихүүдэс хүрэх, таталт өгөх, мөчний мэдээ алдах, чичрэх зэрэг мэдрэлийн булчингийн шинж тэмдэг юм. Mg 2+-ийн бага түвшин нь гипокальциеми үүсгэдэг бөгөөд энэ нь метаболизмд тэсвэртэй эрдэсийг яснаас гаргаж авах боломжгүй байдаг. Mg 2+ ба Ca 2+ түвшин хоёулаа сөрөг хариу урвалын механизмаар паратироид даавараар хянагддаг. Магни нь бага зэргийн хортой байдаг. Mg 2+ давс их хэмжээгээр уух нь бөөлжих шалтгаан болдог. Бөөрний дутагдалтай өвчтөнүүдэд хүчил саармагжуулах эмэнд магни хүлээн авсан өвчтөнд удаан хугацааны туршид хордлогын шинж тэмдэг илэрч болно. Сүүлийнх нь төв мэдрэлийн систем, амьсгалын замын эрхтнүүд, зүрх судасны системд нөлөөлж болно.

Кальци. Хоёр шүлтлэг ион Na~ ба K+, хоёр шүлтлэг ион Mg 2+, Ca 2+ нийлээд хүний биед агуулагдах металлын ионуудын 99 гаруй хувийг эзэлдэг. Ca 2+ хэлбэрийн кальци нь бусад металлын ионуудаас илүү биед агуулагддаг. Үүний 99% -иас илүү нь гидроксоапатит Ca 5 (P0 4) 3 (0H) хэлбэрийн яс, шүдний паалангийн нэг хэсэг юм. Уусмал дахь кальци нь булчингийн агшилт, цусны бүлэгнэлт, мэдрэлийн импульс, бичил гуурсан хоолой үүсэх, эс хоорондын холбоо, дааврын хариу урвал, экзоцитоз, бордолт, эрдэсжилт, түүнчлэн эсийн нэгдэл, наалдац, өсөлт зэрэг олон процесст чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Кальцийн ионы жагсаасан олон үйл ажиллагаа нь уургийн макромолекулуудтай харилцан үйлчлэлцдэг бөгөөд Ca 2+ ион нь тогтворжуулж, идэвхжүүлж, зохицуулж чаддаг. Са 2+ ионуудын уурагт өнөөг хүртэл мэдэгдэж байгаа бүх холбох газрууд нь хүчилтөрөгчийн атомуудаас бүрддэг. Эс хоорондын болон эс доторх шингэн дэх Ca 2+ концентрацийн градиент нь биологийн хувьд чухал ач холбогдолтой бусад гурван шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металлын ионуудын (Na +, K, Mg 2+) градиентаас ихээхэн давж, эс хоорондын шингэн дэх Ca 2+-ийн чөлөөт концентраци нь Ойролцоогоор 1.3 мм, харин олон эсийн доторх шингэнд энэ нь гайхалтай бага (20,000 дахин их концентрацитай бол 0.1 мкм ба түүнээс ч бага) байдаг. Өдөөгдсөн үед эсийн доторх бага концентраци 10 дахин нэмэгдэж, уургийн бүтцийн өөрчлөлт дагалддаг. микромолын дотор диссоциацийн тогтмол байдаг макромолекулууд. Микромолийн түвшинд кальцийн концентрацийн өөрчлөлтөд эс доторх зарим уургийн конформацийн мэдрэмтгий байдал нь Ca 2+-ийн хоёр дахь төрлийн эсийн доторх зуучлагчийн үүргийг ойлгоход хүргэсэн. Зөвлөмж болгож буй хоногийн тун ( 800 мг) Ca 2+ -ийг нэг литр сүү уухад авч болно - кальциар баялаг цорын ганц эх үүсвэр. Кальцийн дутагдал нь өсөлтийн хоцролт, шүд муудах болон бусад тодорхой бус согогуудаар илэрхийлэгддэг. Ийм далд согогуудын нэг нь Ca 2+-ийн дутагдалтай системд хүсээгүй эсвэл хортой металлын ионуудын шингээлтийг нэмэгдүүлэх явдал юм. Гэдэсний шингээлтийг хянадаг гомеостазын механизм нь хүний биед Ca 2+ түвшинг хянадаг. Кальцийг хоргүй гэж үздэг. Зөөлөн эдэд ясны эрдэс бодис хуримтлагдах нь Са 2+ ионуудын илүүдэл биш харин Д аминдэмийн хэмжээ ихэссэнээс үүсдэг. Гэсэн хэдий ч хоол хүнсэнд агуулагдах Ca 2+ их хэмжээгээр агуулагдах нь хүний биед шаардлагатай бусад металлын гэдэсний шингээлтийг саатуулдаг.

Бари ба стронций. Ba 2+ нь K +-тэй антагонизмын улмаас хортой байдаг (гэхдээ Ca 2+-тай биш). Энэ хамаарал нь цэнэгийн ижил төстэй байдал (Ba 2+ ба Ca 2+ хоёр шүлтлэг ион нь өөр өөр радиустай) гэхээсээ илүү Ba 2+ ба K + ионы радиусуудын ижил төстэй байдал чухал байдгийн тод жишээ юм. Барийн ион нь булчингийн хор бөгөөд энд эмчилгээ нь K + давсыг судсаар тарихаас бүрдэнэ. Ba 2+ ионууд гэдсэнд байсаар байхад уусдаг давсыг авч SO| _ уусдаггүй барийн сульфат үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь шингэдэггүй. BaSO| ходоод гэдэсний судалгаанд цацраг идэвхт бодис болгон ашигладаг. Хүний биед ясанд ойролцоогоор 0.3 г Sr 2+ агуулагддаг. Энэ хэмжээ нь ямар ч аюул учруулахгүй; Гэсэн хэдий ч стронций сүүлийн жилүүдэд цацраг идэвхт бодисоос болж 90 Sr (G 1/2 = 28 жил) хэлбэрээр их хэмжээгээр бохирдсон.

Бериллий. Хүчиллэг орчинд Be 2+ уусдаггүй гидроксид Be(OH) 2 үүсгэдэг бөгөөд энэ нь гэдэс дотор шингээлтийг бууруулдаг. Бериллий агуулсан тоосоор амьсгалах нь уушигны архаг грануломатоз (бериллий гэж нэрлэдэг) эсвэл уушгинд гэмтэл үүсгэдэг; өвчин аажмаар хөгжиж, ихэвчлэн үхэлд хүргэдэг. Флюресцент ламп үйлдвэрлэдэг үйлдвэрүүдийн ажилчид бериллийн ислийг фосфоржуулах бодис болгон ашигладаг. (Ийм үйлдвэрлэлийг аль хэдийн зогсоосон.) Биеийн жингийн саяны нэгтэй тэнцэх хэмжээний бериллийн тун нь аль хэдийн үхэлд хүргэдэг. Be 2+ нь коллоид фосфат хэлбэрээр биед эргэлдэж, ясны араг ясанд аажмаар ордог. Гидроксид ба фосфатын цогцолбор үүсэх нь дээр дурдсан зарчмуудын дагуу явагддаг (жижиг хэмжээтэй, гэхдээ өндөр цэнэгийн нягтралтай хоёр валенттай ионуудтай холбоотой). Be 2 ~ фосфатазын төрлийн олон ферментийг дарангуйлдаг бөгөөд шүлтлэг фосфатазын хамгийн хүчтэй дарангуйлагч юм. Мөн бериллий нь магни, калигаар идэвхжсэн ферментүүдийг дарангуйлж, ДНХ-ийн репликацийг саатуулдаг. "Хеляци эмчилгээ" (этилендиаминтетра цууны хүчил гэх мэт хелат бодисыг авах) нь бериллийн архаг хордлоготой хүмүүсийн биеэс Be 2+-ийг зайлуулахад үр дүнгүй болох нь батлагдсан. Бериллий гэх мэт нууцлагдмал (удаан хугацааны) хоруу чанар бүхий ийм аюултай бодисыг маш болгоомжтой харьцах нь ойлгомжтой бөгөөд түүнийг эргэлтээс бүрмөсөн зайлуулах нь дээр.

Лантанидууд. Лантанидууд нь атомын дугаар 57 лантанаас 71 атомын дугаартай лютети хүртэл 15 элементийг агуулдаг. Эдгээр нь бүгд биологийн системд зөвхөн +3 исэлдэлтийн төлөвт байдаг. Гадолиниумын хувьд Gd 3+ - энэ цувралын дунд гишүүн (атомын дугаар 64) - ионы радиус нь Ca 2+ ионы радиустай нягт таарч байна. Атомын хэмжээтэй ижил төстэй байдал нь цэнэгийн тэгш байдлаас илүү чухал байдаг тул лантанидууд нь олон биологийн системд кальцийг орлуулдаг. Энэ лантанидын орлуулалт нь металлын ион голчлон бүтцийн үүрэг гүйцэтгэх үед чухал биш боловч метал ион идэвхтэй хэсэгт байх үед дарангуйлах эсвэл идэвхжүүлэх нөлөөтэй байдаг. Уургийн макромолекул дахь Ca 2+ ионыг холбох газрыг тодорхойлоход лантанидын ионуудыг маш өргөн ашигладаг. Лантанидын элементүүдийн аль нь ч биологийн хувьд чухал биш юм. Ургамал нь лантанидын хуримтлалыг эсэргүүцдэг бөгөөд ингэснээр лантанидын гол төлөв хүнсний гинжин хэлхээгээр дамжин хүнд шилжихийг хориглодог. Лантанидууд нь гидроксо комплекс, хурдас үүсч эхлэх үед рН = 6 хүртэл усан ион (3+) хэлбэртэй байдаг. Тэдний фосфатууд нь бас уусдаггүй. Үүний үр дүнд лантанидууд нь гэдэс дотор уусдаггүй цогцолбор үүсгэдэг тул шингээлт муутай байдаг. Тэдгээрийн аль нь ч хортой гэж тооцогддоггүй.

Хөнгөн цагаан. Дэлхийн царцдас дахь хамгийн элбэг металл болох хөнгөн цагаан нь амьд организмд ховор байдаг нь ашигт малтмалын нарийн төвөгтэй ордуудын нэг хэсэг болгон олж авахад хэцүү байдаг. Дүрмээр бол насанд хүрсэн хүний биед 61 мг хөнгөн цагаан байдаг бөгөөд гол хэсэг нь амьсгалын замаар уушгинд байдаг. Төвийг сахисан уусмалд агуулагдах цорын ганц хөнгөн цагааны катион A1 3+ нь уусдаггүй гидроксид A1(OH) 3 ба түүний үндсэн дээр их хэмжээний хөндлөн холбоос бүхий гидроксо ба оксо нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Ийм бөөмс, уусдаггүй A1P0 4 үүсэх нь хоол боловсруулах замд A1 3+ шимэгдэлтийг хязгаарладаг. Шингээсний дараа хөнгөн цагааны хамгийн их концентраци нь тархинд байдаг. Бөөрний үйл ажиллагаа муудах нь бие махбодоос A1 3+ ялгаруулах чадварыг ихээхэн бууруулдаг. Хөнгөн цагааны өндөр агууламж нь AlP0 4 үүссэний улмаас фосфатын дутагдалд хүргэдэг. Ус, хоол хүнсэнд энэ металлын агууламж бага байх боломжтой бөгөөд ийм концентрацитай үед A1 3+ нь тийм ч хортой биш юм. Хүчиллэг бороотой хотуудын усан хангамжийн сүлжээнд Al 3+ (мөн Hg 2+ ба Pb 2+) орох нь металлын агууламжийг ихэсгэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь аль хэдийн асуудал болж байна. Усанд орж буй металлын ионууд нь хүчиллэгээс хамаагүй илүү аюултай загасанд аюул учруулж болзошгүй юм. Хязгаарлагдмал хэмжээний Ca 2+ ба Mg 2+ нь хөнгөн цагааны болзошгүй хоруу чанарыг нэмэгдүүлдэг. A1 3+-ийн хортой нөлөө нь өтгөн хатах, мэдрэлийн эмгэг хэлбэрээр илэрдэг. Тархинд хөнгөн цагааны концентраци ихсэх нь Альцгеймерийн өвчин, сэтгэцийн хомсдол зэрэг эмгэгүүд, тэр байтугай нас баралт, ялангуяа өндөр настай хүмүүст тохиолддог. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн анагаах ухааны үзэл баримтлалын дагуу хөнгөн цагаан нь өвчний гол шалтгаан биш, харин аль хэдийн эрүүл бус тархинд хуримтлагддаг эсвэл олон хүчин зүйлийн нэг болж ажилладаг. Ямар ч байсан ахмад үеийнхэн хөнгөн цагаан агуулсан хөлрөлт намдаах эм хэрэглэхээс гадна антацид (хүчиллэгийг саармагжуулах эм) их хэмжээгээр ууж байгаа нь маш түгшүүртэй шинж тэмдэг юм. Усанд A1 3+ өндөр агууламжтай диализ хийлгэсэн өвчтөнүүд "диализийн дементиа" үүсч болно.

Chromium. Chromium нь шаардлагатай ул мөр элементийн жагсаалтад уламжлал ёсоор орсон байдаг. Хүний биед 6 мг орчим хром агуулагддаг бөгөөд олон эд эсэд тархсан байдаг. Шаардлагатай тунг тогтоогоогүй ч маш бага байх ёстой. Хромын шаардлагатай түвшинг химийн болон биохимийн аргаар тооцоолоход хэцүү байдаг. Хромын хэрэгцээний шалтгаан тодорхойгүй хэвээр байна. Хэдийгээр Cr 3+-ийг глюкозын хүлцлийн хүчин зүйлийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгохыг санал болгосноос хойш 25 жил өнгөрсөн ч уг цогцолборын шинж чанар нь тодорхойгүй хэвээр байгаа бөгөөд ийм цогцолборыг санал болгож буй зарим бүтэц нь үндэслэлгүй юм. рН = 7 үед хамгийн түгээмэл нэгдэл нь Cr(OH)2 боловч идэвхгүй, олон цөмийн, нарийн төвөгтэй хэлбэрээр байдаг. Хром (III) гексааква ионы хэлбэрээр ч гэсэн усны молекулыг уусгагчтай солилцоход хэдэн өдөр зарцуулдаг. Чухамхүү энэ идэвхгүй байдал нь Cr(III)-ийн үүргийг зөвхөн бүтцийн функцээр хязгаарлаж байгаа бололтой. Хэрэв хром хурдан урвалд оролцдог бол тэдгээрт Cr (II) үүрэг гүйцэтгэдэг. Элсэн чихэр нь хромын боломжит лиганд болж чаддаг. Глюкоз нь энэ металлыг холбоход харьцангуй муу лиганд боловч энэ хязгаарлалт нь зарим гурвалсан хромын цогцолборуудад үүрэг гүйцэтгэдэггүй. Гурвалсан Cr(III) нь хамгийн бага хортой металлын ионуудын нэг юм; хүчтэй исэлдүүлэгч зургаан валент Cr (VI) нь аль хэдийн илүү хортой байдаг. рН дээр

Молибден. Энэ металл нь ихэвчлэн Mo(VI) хэлбэрээр үүсдэг ба молибдат MoO|“ нь ходоод гэдэсний замд шингэдэг. Молибден нь нитрогеназа ферментийн кофакторын хувьд ургамалд тохиолддог. Ксантин оксидаза (амьтанд шээсний хүчил үүсэхийг хурдасгадаг) нь аденины динуклеотидын кофакторын нэг хэсэг болох хоёр Mo атом, найман Fe атом, хоёр флавины цагирагтай. Молибдений хоруу чанар нь зэс, хүхрийн хоруу чанарын түвшинд байна. Молибденээр баяжуулсан, зэсээр шавхагдсан тэжээлээр тэжээгддэг хивэгч малд хавдар үүсч, өсөлт нь дарагдах, цус багадалт, ясны өвчин дагалддаг. Хүний хувьд молибден ба зэсийн харьцаа ижил төстэй хоолны дэглэм нь тулай өвчний шинж тэмдгийг үүсгэдэг. Зэсийн бэлдмэл хэрэглэх нь малд молибденээр хордсон үед тустай. Молибден болон түүнтэй холбоотой гянт болд нь бие махбодид чухал биш бөгөөд ксантин оксидазын үйл ажиллагааг дарангуйлдаг, ялангуяа хортой металл гэж тооцогддоггүй.

Манган. Манганы хэд хэдэн исэлдэлтийн төлөвийг мэддэг боловч энэ металл нь исэлдэлтийн урвалд оролцдоггүй бөгөөд зөвхөн Mn 2+ чухал байдаг; Mn 3+ нь рН > 0 үед усны ионы хувьд тогтворгүй бөгөөд нарийн төвөгтэй хэлбэрээс бусад тохиолдолд төвийг сахисан уусмалд Mn 2+ болж амархан буурдаг. Хүний биед манганы дутагдал юунд хүргэдэг талаар мэдээлэл алга байна. Амьтанд түүний дутагдал нь ясны өсөлт, бүтээмж буурах, магадгүй холестерины нийлэгжилтийг дарангуйлахад хүргэдэг. Манган нь ферментийн кофактор болж чаддаг. Хэдийгээр олон ферментүүд Mn 2+-ээр идэвхждэг боловч Mg 2+ зэрэг бусад металлын ионууд ч энэ зорилгоор үр дүнтэй байдаг тул энэ идэвхжүүлэлт нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Цусны сийвэн дэх Mn 2+-ийн концентраци нь Mg 2+ концентрацийн мянганы нэг л байна. Манган нь бараг хоргүй, ялангуяа Mn 2+ ион хэлбэрээр байдаг. Перманганатын ион MnOj нь исэлдүүлэх шинж чанартай тул хортой. Хамгийн түгээмэл манганы хордлого нь үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд түүний ислийг амьсгалснаар үүсдэг. Энэ төрлийн архаг үйлдэл нь манганизмд хүргэдэг бөгөөд энэ нь төв мэдрэлийн систем, тархинд эргэлт буцалтгүй ноцтой гэмтэл учруулдаг. Бие дэхь илүүдэл марганец нь тархины ферментийн системд нөлөөлдөг бололтой. Харамсалтай нь бүх нийтийн, үр дүнтэй антидот байдаггүй бөгөөд тэд зүгээр л анхны шалтгааныг арилгахыг хичээдэг.

Төмөр. Хүний биед төмрийн агууламж 4 гр, үүнээс 70 орчим хувь нь, өөрөөр хэлбэл. 3 г нь цусны улаан эсэд гемоглобин хэлбэрээр, үлдсэн ихэнх нь төмрийн уураг, бага хэмжээгээр зарим ферментүүдэд байдаг. Өдөр тутмын 10-20 мг төмрийн хэрэгцээний зөвхөн 10-20% нь шингэдэг бөгөөд энэ нь гомеостаз сайтай төмрийн дутагдалтай хүмүүст арай илүү байдаг. Төмрийн шингээлт нь уусдаггүй гидроксид, фосфат, өөх тосны хүчлүүдтэй цогцолбор үүсэх замаар саатдаг; Энэ нь уусдаг элсэн чихэр, аскорбины хүчил хелатуудаар дэмжигддэг. Гемоглобины задралын үр дүнд өдөр бүр ялгардаг 25 мг төмрийн бараг бүхэлдээ элэг нь үр дүнтэй дахин боловсруулагддаг тул хүний биед төмрийн амьдрах хугацаа 10 жилээс давдаг. Тийм ч учраас өдөрт 1 мг-аас бага шингээлт нь хүнд хангалттай байдаг (үл хамаарах зүйл бол сарын тэмдэг ирэх үед эмэгтэй хүн 20 мг орчим төмрийг алддаг). Дэлхий даяар хүмүүсийн хамгийн түгээмэл дутагдал бол төмрийн дутагдал бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн бүс нутагт амьдардаг цэвэршилтийн өмнөх эмэгтэйчүүдийн 10 хүртэлх хувийг эзэлдэг; зарим бүлэгт энэ үзүүлэлт 100% хүртэл өсдөг. Төмрийн дутагдал нь цус багадалт үүсгэдэг. Төмөр нь Fe(II) хэлбэрээр шингэж, цусанд Fe(III) болж исэлддэг. Fe 3+ нь хүчиллэг усан уусмалд ч бүрэн уусдаггүй тунадас үүсгэдэг тул трансферрин уураг нь Fe 3+-ийг цусанд шилжүүлдэг. Трансферриний Fe 3+-ийн даац дуусахад Fe(OH) 3 цусанд хуримтлагдана. Төмрийн хоруу чанар нь тодорхой бүлгүүдэд нөлөөлдөг: АНУ-д мянга гаруй хүүхдийн 10 орчим нь жил бүр эхэд бэлтгэсэн FeS0 4 эрдэс шахмалыг залгиснаас болж нас бардаг; төмрийн саванд хоол хийх газар; элэгний үйл ажиллагааны хүнд хэлбэрийн эмгэгтэй архичдын дунд. Төмрийн хордлого нь ходоод гэдэсний өвчин, цочрол, элэгний гэмтэлтэй холбоотой байдаг.

кобальтВитамин В12-ийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг гэдгээрээ алдартай бөгөөд дөрвөн холбосон пирролын цагирагаар коррины цогц макроцикл болж хувирдаг. Хүний өдөр тутмын В 12 витамины хэрэгцээ ердөө 3 мкг байдаг ба түүний дутагдал нь цус багадалт, өсөлтийг саатуулдаг. В12 витамины хэд хэдэн хэлбэр нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд эдгээр нь метилийн бүлгийг шилжүүлэх урвалын ферментийн кофактор, түүнчлэн кобальт исэлдэлтийн төлөвт өөрчлөлт орох бусад урвалуудад нөлөөлдөг. Кобальт нь витамин В 12-корриноид цагирагт холбогддоггүй, биологийн системд Co 2+ ион хэлбэрээр байдаг. Энэ ион нь олон талт зохицуулалтын төрөл бүрийн дөрөв, тав, бүр зургаан донор атомыг холбох чадвартай. Zn 2+ ч мөн адил чадвартай. Эдгээр хоёр ион нь бүх зохицуулалтын тоонуудын хувьд ижил үр дүнтэй ионы радиустай, мөн харьцангуй тогтвортой байдлын тогтмолуудтай байдаг. Олон лигандтай нэгдэлд Co 2+ нь зарим ферментийн Zn 2+-ийг орлуулж, ихэвчлэн идэвхтэй ферментүүдийг өгдөг. Хослогдоогүй ^/- электронтой тул зарим спектрийн аргууд нь цайр агуулсан уураг дахь спектрийн идэвхгүй цайрын шинж чанарыг судлахын тулд Co 2+-ийг ашигладаг. Илүүдэл Co 2+ нь ясны чөмөгийг цусны улаан эсийг үүсгэдэг; энэ нь мөн бамбай булчирхайн иодыг хуримтлуулах чадварыг бууруулдаг, i.e. Цус багадалтын үед кобальтын давс уусны үр дагавар нь бахлуур байж болно. Өдөрт 3 литрээс илүү шар айраг уудаг шар айрагны зарим хүмүүсийн хувьд кобальт зүрхний хордлого үзүүлжээ. (Зарим оронд угаалгын нунтагны үлдэгдлийг арилгахын тулд хөөсийг тогтворжуулахын тулд шар айраганд кобальтын давсыг 10-4%-ийн түвшинд нэмдэг.) Хэдийгээр хохирогчдын тоо Co2+ цус багадалттай эмтэй харьцуулахад бага байсан ч этил архи нь кобальтын хордлогод бие махбодийн мэдрэмтгий байдлыг нэмэгдүүлж, савласан шар айрагны SO 2 нь тиаминыг устгадаг (энэ витамины дутагдал нь Co 2+-ийн улмаас зүрхний хордлогыг улам хүндрүүлдэг).

Никель. Биологийн системд никель нь бараг зөвхөн Ni (II) хэлбэрээр байдаг. Хэдийгээр зарим нөхцөлд никель нь +3 исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг ч энэ нь өндөр хувьсалтай организмд тохиолдох магадлал багатай юм. Хүний биед 10 мг Ni 2+ агуулагддаг бөгөөд цусны сийвэн дэх түвшин нэлээд нарийн хязгаарт байгаа нь гомеостаз, магадгүй никелийн хэрэгцээг илтгэнэ. Ni2*-ийн бага түвшин амьтдыг өдөөдөг. Энэ нь ургамлын уреаза ферментийн кофактор болж үйлчилдэг. Бусад металлын ионуудтай хамт Ni 2 * нь амьтны биед тодорхой ферментийг идэвхжүүлдэг боловч хүний хэрэгцээ нь хараахан нотлогдоогүй байна. Ni 2+ ион нь харьцангуй хоргүй металлын өөр нэг жишээ юм. Гэсэн хэдий ч үйлдвэрлэлийн утаа, ялангуяа никель карбонил Ni(CO) 4 (энэ нь никель албан ёсоор тэг валентын төлөвт байдаг) агуулсан утаа нь уушгинд амархан шингэж, маш хортой байдаг. Хэрэв залгисан бол Ni 2+ ион нь ходоод гэдэсний замын цочмог таагүй мэдрэмжийг үүсгэдэг. Никелийн архаг хордлого нь зүрхний болон бусад эдийг устгахад хүргэдэг. Никелийн хордлогын шалтгаан нь бидэнд мэдэгддэггүй; Энэ нь ферментийг блоклож, нуклейн хүчлүүдтэй урвалд ордог.

Зэс. Бие дэх зэсийн концентраци нь гомеостазаар зохицуулагддаг бөгөөд түүний оновчтой концентраци нь маш олон янз байдаг. Тийм ч учраас зэсийн дутагдал, хоруу чанар нь нийтлэг тохиолдол биш юм. Зэс нь янз бүрийн исэлдэлтийн урвалыг хурдасгадаг хэд хэдэн ферментийн чухал кофактор юм. Түүний дутагдал нь цус багадалт, яс, холбогч эдийн байдал муудаж, үсний пигментаци алдагдахад хүргэдэг. Zn 2+, жишээлбэл, эмэнд хэрэглэх нь зэсийн дутагдалд хүргэж болзошгүй юм. Cu(I) ба Cu(II) хоёр валентын төлөвт байгаа зэс нь глутатион болон хүхэр агуулсан уураг дахь сульфгидрил бүлэгтэй сайн холбогддог. Cu(II) нь хамгаалалтгүй сульфгидрилийн бүлгийг дисульфидын бүлэгт исэлдүүлж, өөрөө Cu(I) болж хувирдаг тул бие нь сульфгидрил бүлгийн исэлдэлт явагдахаас өмнө Cu(I)-ийг холбох ёстой. Цусны сийвэн дэх зэсийн 95 орчим хувь нь церулоплазмин уурагт агуулагддаг. Хэдийгээр энэ нь нэг сульфгидрил бүлэгтэй боловч плазмын альбумины төвийг сахисан уусмал дахь зэсийг холбох үндсэн газар нь амин азот, хоёр депротонжуулсан пептидийн азот, мөн хажуугийн имидазолын цагирагийн азот агуулсан уургийн молекулын амин төгсгөл юм. гурав дахь амин хүчлийн гинж; Эдгээр бүх азотын атомууд зэсийг хелатжуулж, хавтгай циклийн системийг бүрдүүлдэг. Hexaaqua-Cu 2+ нь азотын донор атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр илүү тетрагональ (хавтгай) болдог. Ходоод гэдэсний замд орж буй их хэмжээний зэс нь ходоод, гэдэсний мэдрэлийн төгсгөлийг цочроож, бөөлжих шалтгаан болдог. Мөн зэсийн архаг илүүдэл нь өсөлт зогсох, цус задрах, гемоглобины агууламж буурах, элэг, бөөр, тархины эд эсийг гэмтээх зэрэгт хүргэдэг. Бодисын солилцооны төрөлхийн гажиг болох Вилсоны өвчнөөр өвчилсөн ихэнх өвчтөнүүдэд церулоплазмины дутагдал байдаг. Ийм өвчтөнүүд элэгний үйл ажиллагааны доголдолтой зэрэгцэн элгэнд зэсийн хэмжээ ихэсдэг. MoO ууснаар зэсийн хоруу чанарыг бууруулж болно.

Цайр.Хүний биед Zn 2+ ион нь бодисын солилцоонд оролцдог нуклейн хүчлүүд зэрэг 20 гаруй металлын ферментийн нэг хэсэг юм. Цусан дахь Zn 2+ ионуудын ихэнх нь цусны улаан эсэд нүүрстөрөгчийн ангидраз ферментийн зайлшгүй кофактор болж байдаг. Цайрын хувьд уусмал дахь зөвхөн нэг исэлдэлтийн төлөвийг мэддэг. Ферментийн найрлага дахь Zn 2+-ийн үүрэг нь: а) субстратын шууд холболт ба туйлшралд; б) ердийн хүчил-суурь катализатор ба нуклеофилийн нэгэн адил шууд бусаар холбогдсон ус эсвэл гидроксидын ионоор дамждаг. Хүний биед агуулагдах Zn 2+-ийн ихэнх хэсэг нь булчинд агуулагддаг бөгөөд цайрын хамгийн их агууламж нь бэлгийн булчирхай буюу түрүү булчирхайд байдаг. Zn 2+-ийн түвшин нь гомеостазын хяналтанд байдаг. Цайрын дутагдал нь архинд донтсон хүмүүст, түүнчлэн эслэг, наалдамхай хоол хүнсээр баялаг хөгжиж буй орнуудын оршин суугчдад ажиглагддаг. Цайрын дутагдал нь залуу хүмүүсийн арьсны эмгэг, өсөлтийн хоцролт, бэлгийн хөгжил, бэлгийн үйл ажиллагааны алдагдал зэрэгт илэрдэг. Хэдийгээр хүмүүст афродизизмыг мэддэггүй ч эрэгтэй хүний бэлгийн хэвийн зан үйлд хангалттай хэмжээний Zn 2+ шаардлагатай байдаг. Хүний сперматогенез нь олон үе шаттай үйл явц учраас Zn 2+-ийн концентрацийг нэмэгдүүлэх замаар эмгэгийг засах, бэлгийн эрүүл мэндийг сэргээхэд тодорхой хугацаа шаардагддаг. Цайрын нэмэлт тэжээл нь бусад металлын бодисын солилцооны тэнцвэрийг алдагдуулж болзошгүй тул ийм хөндлөнгийн оролцоог эмчийн хатуу хяналтан дор хийх ёстой. Zn 2+ /Cu 2+ харьцаа нь зүрхний титэм судасны өвчин (артерийн цусны урсгалын орон нутгийн зогсолт) үүсэх гол хүчин зүйл болох тухай таамаглал нэлээд зөв болсон тул энэ зөвлөгөөг онцлон тэмдэглэе. Хоёр валентын цайр агуулсан нэмэлт нь цайрын дутагдалтай өвчтөнд шархны эдгэрэлтийг дэмждэг боловч биед Zn 2+ хангалттай хэмжээгээр байвал тус болохгүй. Мах, загасанд маш их цайр байдаг тул үйлдвэржсэн орнуудын оршин суугчдад нэмэлт тэжээл хэрэггүй; Түүнээс гадна ийм нэмэлтийг зэс, төмөр болон бусад чухал металлын ионуудыг шингээхэд саад болохуйц хэмжээгээр өгвөл аюултай байж болно.

Цайрын давсны хэт их хэрэглээ нь дотор муухайрах дагалддаг гэдэсний цочмог эмгэгийг үүсгэдэг. Цайрдсан (цайрыгаар бүрсэн) ган саванд савласан исгэлэн жимсний шүүсийг хэрэглэх үед энэ элементийн хурц хордлого гарсан. Хүний цайрын архаг хордлогын тохиолдол ерөнхийдөө тодорхойгүй боловч бүдгэрсэн, тодорхой бус харагдаж болно. Жишээлбэл, цайр, зэс өрсөлдөх үед цайрын илүүдэл нь хамгийн бага хэмжээгээр байвал зэсийн дутагдалд хүргэдэг. Үүний нэгэн адил илүүдэл цайр нь Ca, P бага хэмжээгээр агуулагдаж байвал амьтны араг ясны хөгжлийг удаашруулдаг. Ерөнхийдөө цайрын ион нь аюултай биш бөгөөд үүнээс хордох гол боломж нь хортой кадмитай (бохирдол хэлбэрээр) хавсарсан байх явдал юм.

Кадми. Ашигт малтмал, хөрсөнд кадми нь цайртай хамт 0.1% орчим байдаг нь ховор байдаг. Цайрын нэгэн адил энэ элемент нь зөвхөн хоёр валент ион Cc1 2+ хэлбэрээр үүсдэг. Кадми ион нь цайрын ионоос том; Энэ нь кальцийн ионтой ойролцоо хэмжээтэй байдаг бөгөөд энэ нь түүнийг Ca гэж нэрлэгддэг дээж болгон ашиглах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч лигандуудыг холбох чадварын хувьд кадми нь цайртай илүү төстэй тул цайртай харьцуулахад хордлогын тоо илүү их хэмжээгээр ажиглагдсан. Ca 2+ ионоос ялгаатай нь эдгээр металлын ион хоёулаа лигандын донор азот, хүхрийн атомуудтай хүчтэй холбоо үүсгэдэг. Илүүдэл кадми нь металлын солилцоог тасалдуулж, цайр болон бусад металлын ферментийн үйл ажиллагааг тасалдуулж, бие дэх цайрын дахин хуваарилалтыг үүсгэдэг. Кадмигийн хордлогын механизм нь тодорхойгүй боловч энэ нь олон үе шаттай байдаг.

CH 3 Hg + ионоос бүрэн ялгаатай нь кадми ион нь ихэсийн саадыг амархан даван туулж чадахгүй бөгөөд шинэ төрсөн хүүхдэд энэ элемент бүрэн дутагдаж байна. Ихэнх хүмүүст кадми нь хоол хүнснээс аажмаар хуримтлагддаг. Бие махбодид шингэсэн Cd 2+ маш удаан, хагас задралын хугацаа 10 гаруй жил байдаг. Үүний үр дагавар нь хүний амьдралын туршид бөөрөнд агуулагдах кадми нь төрөх үед тэг байсан бол хөгшрөлтөд ойролцоогоор 20 мг (тамхи татдаггүй хүмүүст), насанд хүрсэн тамхичинд 40 мг хүртэл нэмэгддэг. Энэ элементийн ихэнх хэсэг нь сульфгидрил орлуулагчтай жижиг уургийн молекулууд болох металлотионеинтэй холбоотой бөгөөд гинжин хэлхээнд байгаа нь кадми өөрөө өдөөгддөг.

Кадмийн цочмог хордлого нь бөөлжих, гэдэсний спазм, толгой өвдөх хэлбэрээр илэрдэг; Энэ нь ундны ус эсвэл бусад, ялангуяа хүчиллэг, ус дамжуулах хоолой, машин эсвэл кадми бүрхүүлтэй аяганд Cd агуулсан нэгдлүүдтэй харьцсанаас ч үүсч болно. Кадми нь бие махбодид хоол хүнсээр орж ирсний дараа цусаар дамжин бусад эрхтэнд хүрч, глутатион, эритроцитийн гемоглобинтой холбогддог. Тамхичдын цусанд тамхи татдаггүй хүмүүсийнхээс долоо дахин их кадми агуулагддаг. Кадмийн архаг хордлого нь элэг, бөөрийг устгаж, бөөрний үйл ажиллагааг хүндрүүлдэг. Харамсалтай нь кадмийн хордлогыг эмчлэх тусгай эмчилгээ байдаггүй бөгөөд хелат бодисууд нь кадмийг зөвхөн бөөрөнд тарааж чаддаг (энэ нь бас аюултай). Цайр, кальци, фосфат, витамин D, уураг ихтэй хоолны дэглэмийг их хэмжээгээр хэрэглэх нь кадмигийн хордлогыг тодорхой хэмжээгээр бууруулж чадна. Кадмигийн хордлогын онцгой хүнд хэлбэрийг Японд "итай-итай" өвчин (японоор "өө-өө" гэсэн утгатай) гэж тодорхойлсон байдаг. Өвчний нэр нь остеомаляци эсвэл ясны шохойжилт (ихэвчлэн хөгшин эмэгтэйчүүдэд) дагалддаг нуруу, хөлний өвдөлтөөс үүдэлтэй бөгөөд энэ нь яс хэврэг болоход хүргэдэг (нэг хүнд 72 хугарал байдаг). Протеинурия (шээсэнд уураг илрэх) зэргээс болж бөөрний хүнд үйл ажиллагааны алдагдал ажиглагдсан бөгөөд энэ нь кадмитай харьцахаа больсон ч үргэлжилдэг. Энэ өвчин нь үхэлд хүргэдэг.

Мөнгөн ус ямар ч хэлбэрээр хортой байдаг. Дэлхийн царцдас, далай тэнгисийн хийгээр дамжуулан мөнгөн ус ялгаруулж байгаа нь хүний үйлдвэрлэсэн мөнгөн усны хэмжээнээс дор хаяж тав дахин их байгаа боловч үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр ялгарах нь илүү орон нутгийн бөгөөд төвлөрсөн байдаг. Хүний биед дунджаар 13 мг мөнгөн ус агуулагддаг бөгөөд энэ нь ямар ч ашиг тусаа өгдөггүй. Төрөл бүрийн мөнгөн усны давсыг өмнө нь эмчилгээний бодис болгон ашигладаг байсан (жишээлбэл, мөнгөн усны бензоатыг тэмбүү, заг хүйтэн өвчнийг эмчлэхэд ашигладаг байсан). Мөнгөн усны урвалжийг шавьж устгах, фунгицид болгон ашиглах нь олон мянган хүнд хөнгөн, хүнд хэлбэрийн хордлого авчирсан. Тиймээс мөнгөн усны хордлого дэлхийн хэмжээнд тулгамдсан асуудал болоод байна.

Мөнгөн усыг энгийн мөнгөн ус ба хоёр валент мөнгөн ус гэж пропорциональ бус байдлаар хуваадаг мөнгөн усны ион Hg2+ гэх мэт хамгийн түгээмэл гурван хэлбэр ба нэг бага хэлбэрээр олж болно.

Энэ урвалын хувьд тэнцвэрийн тогтмолын утга нь байна

Энэ нь урвал баруунаас зүүн тийш явагддаг болохыг харуулж байна. Гэвч бодит байдал дээр Hg 2+ ионы олон лигандтай хүчтэй комплекс үүсгэх чадвараас болж урвал зүүнээс баруун тийш явагддаг. Мөнгөн усны гурав дахь түгээмэл хэлбэр нь түүний органик нэгдэл метил мөнгөн ус CH 3 Hg + юм.

Мөнгөн ус нь өрөөний температурт шингэн металл юм. Хэдийгээр түүний буцлах цэг нь 357 ° C боловч маш их дэгдэмхий, тиймээс нийтлэг итгэдэгээс илүү аюултай. Нэг шоо метр ханасан (25 градусын температурт) агаар нь 20 мг Hg агуулдаг. Энэ элемент нь усанд бараг уусдаггүй; уусах чадварын хязгаар 0.28 μM 25°C - 56 мкг/л, i.e. 56 хэсэг мөнгөн усны нэг тэрбум хэсэг ус.

Мөнгөн усны катионууд (Hg 2+ ба метил мөнгөн ус CH 3 Hg +) хоёулаа шугаман 2 зохицуулалтыг илүүд үздэг. Эдгээр нь нэг донор атом, ялангуяа N эсвэл S агуулсан лигандуудтай илүү хүчтэй комплекс (ихэнх металлын ионуудаас) үүсгэдэг. Энэ бүлэгт авч үзсэн бүх металлын ионуудаас зөвхөн мөнгөн ус нь аминд агуулагдах устөрөгчийг (гэхдээ аммонийн ионуудад биш) орлуулж чаддаг. шүлтлэг уусмал).

Үнэн хэрэгтээ "меркаптан" гэдэг үг нь мөнгөн усны тиолыг хүчтэй холбох чадвараас гаралтай. Эритроцитод Hg 2+ ионууд нь глутатион ба гемоглобины сульфгидрил бүлгүүдийг хольж, холимог цогцолбор болгон хувиргадаг; Хүний биед агуулагдах мөнгөн усны хувь л цусанд үлддэг. Hg 2+ ионы хоруу чанарын молекулын үндэс нь сульфгидрилийн бүлгүүдтэй харилцан үйлчлэлцдэг гэж үздэг ч аль уураг нь металжих нь тодорхойгүй хэвээр байна.

Сульфгидрил бүлэг гэх мэт илүүдэл донорын лиганд байгаа үед Hg 2+ ба CH 3 Hg + хурдан солилцоо нь токсикологийн хувьд чухал ач холбогдолтой юм. Энэ нь эд эс дэх сульфгидрилийн үлдэгдэл дунд мөнгөн усны хурдацтай тархалтыг тодорхойлдог. Цусан дахь CH 3 Hg' ион нь SH бүлгийнхтэй ижил хувь хэмжээгээр тархдаг: 10% нь сийвэн дэх, 90% нь гемоглобин ба глутатион сульфгидрил бүлгүүдтэй эритроцитод байдаг. Мөнгөн усны нөлөөг арилгахын тулд BAL (2,3-димеркаптопропанол) нь мөнгөн усны хордлогын эсрэг эм болгон өгдөг бөгөөд энэ нь мөнгөн усны биед жигд тархалтыг хөнгөвчлөх; Цистеин эсвэл L-ацетилпеницилламин зэрэг хелат бодис бүхий гемодиализийг мөн ашигладаг.

Амьсгалах үед мөнгөн усны уур идэвхтэй шингэж, тархи, бөөр, өндгөвчинд хуримтлагддаг. Мөнгөн ус ихэсийн саадыг давдаг; Цочмог хордлого нь уушигны эвдрэлд хүргэдэг. Биеийн эдэд мөнгөн ус нь ион болж хувирдаг бөгөөд энэ нь SH бүлэг, түүний дотор уургийн макромолекул агуулсан молекулуудтай нэгддэг. Мөнгөн усны архаг хордлого нь мэдрэлийн тогтолцооны үйл ажиллагааны байнгын уналтаас бүрддэг, ядрах шалтгаан болдог, хордлого өндөр байвал мөнгөн усны чичирхийллийн шинж тэмдэг илэрдэг бөгөөд жижиг чичиргээ нь хэдэн минут тутамд мэдэгдэхүйц сэгсрэх замаар тасалддаг. Ердөө 1 г мөнгөн усны давс хэрэглэх нь үхэлд хүргэдэг. Мөнгөн усны давс нь бөөрөнд хуримтлагддаг боловч энгийн мөнгөн ус шиг цус, ихэсийн саадыг хурдан даван туулах чадваргүй байдаг. Мөнгөн усыг залгих үед цочмог хордлого нь ходоод гэдэсний замын салст бүрхэвчээс уураг тунадас үүсгэж, өвдөлт, бөөлжих, суулгахад хүргэдэг. Хэрэв өвчтөн амьд үлдсэн бол хамгийн чухал эрхтэн бол элэг юм. Цусны улаан эсийн зарим гемолиз үүсдэг. Архаг хордлого нь төв мэдрэлийн тогтолцооны үйл ажиллагааны алдагдалд илэрхийлэгддэг; Льюис Кэрроллын "Алиса гайхамшгийн оронд" киноны дүр Галзуу Хаттер бол үслэг эдлэл боловсруулахад ашигладаг Hg(N0 3) 2 давсны хордлогын улмаас мэргэжлээс шалтгаалах өвчний хохирогчийн тод жишээ юм.

Метил мөнгөн усны хлорид CH 3 HgCI зэрэг мөнгөн усны органик деривативууд нь дэгдэмхий чанараараа маш хортой байдаг. Мөнгөн ус агуулсан бохирдсон усан дахь бичил биетүүд мөнгөн усны органик бус нэгдлүүдийг монометил мөнгөн ус CH 3 Hg + болгон амархан хувиргадаг. Мөн загасны биед агуулагдах мөнгөн усны ихэнх хэсэг нь ийм хэлбэрээр байдаг бөгөөд энэ нь олон жилийн турш хадгалагддаг. CH 3 Hg+-ийн өндөр түвшин нь загасанд уураар амьсгалах эсвэл хоол хүнс хэрэглэх үед CH 3 Hg + ионууд идэвхтэй шингэж, цусны улаан эс, элэг, бөөрөнд нэвтэрч, хүнийх шиг хортой биш бололтой. тархи (ургийн тархийг оруулаад), төв мэдрэлийн системийн ноцтой хуримтлагдсан эргэлт буцалтгүй дисфункцийг үүсгэдэг. Хүний биед мөнгөн усны хагас задралын хугацаа хэдэн сараас хэдэн жил хүртэл байдаг. Хорт нөлөө нь нуугдаж, хордлогын шинж тэмдэг хэдэн жилийн дараа л илэрдэггүй.

Их хэмжээний мөнгөн усны хордлогын хамгийн алдартай хоёр жишээ нь CH 3 Hg + -ээр үүсгэгдсэн. 1956 онд Японы өмнөд хэсэгт, ижил нэртэй далайн булангийн ойролцоо Минамата өвчнийг илрүүлжээ. 1959 онд энэ өвчин нь химийн үйлдвэрээс шууд булангийн усанд хаясан CH 3 HgCl хлорид хэлбэрээр мөнгөн усаар хордсон загасыг идсэнээс үүдэлтэй болохыг тогтоожээ. Мөнгөн усны агууламж маш их байсан тул загас үхэж, загасыг идсэн шувууд шууд далайд унаж, хордсон хоолыг амталсан муурнууд "эргэлдэж, үсэрч, зигзагдаж, нурж" хөдөлдөг. 1954 онд аль хэдийн ийм "бүжиг" нь энд байгаа муурны тоог мэдэгдэхүйц бууруулжээ. Гэвч 1959 оныг хүртэл энэ бүсэд мөнгөн усны бохирдлын хэмжилт хийгдээгүй бөгөөд дөнгөж төрсөн хүүхдийнхээ хатсан хүйг хадгалдаг эртний япон заншлын ачаар л булангийн бохирдол нь 1959 он хүртэл нотлогдож байна. Мөнгөн ус 1947 онд эхэлсэн. Гэвч 1968 он хүртэл бохир ус буланд цутгаж байсан ч зогссонгүй!

Хүний биед метил мөнгөн ус орж ирснээс болж Минамата өвчин нь гар хөл, нүүр мэдээ алдах, арьсны мэдрэмж, гарны моторт үйл ажиллагаа, жишээлбэл, бичих үед эхэлдэг. Хожим нь хөдөлгөөний зохицуулалт дутмаг, сул дорой байдал, чичиргээ, алхалт нь тодорхойгүй, сэтгэцийн эмгэг, хэл ярианы эмгэг, сонсгол, хараа зэрэг шинж тэмдгүүд илэрчээ. Эцэст нь, ерөнхий саажилт, мөчдийн хэв гажилт, ялангуяа хуруу, залгихад хүндрэлтэй, таталт, үхэл. Мөн энэ өвчинд бага өртсөн, шинж тэмдгийг нь огт илрүүлээгүй байж болзошгүй эхээс төрсөн хүүхдүүд тархины саажилтаар нас барсан эсвэл тэнэг болсон (ихэвчлэн төв мэдрэлийн саажилт нь сэтгэцийн хөгжлийн тодорхой хоцрогдолтой холбоотой байдаггүй) эмгэнэлтэй байдаг. . Эхийн бие дэх CH 3 Hg + нь ургийн өндөр мэдрэмтгий биед ихэсийн саадыг нэвт шингээдэг бололтой. Өвчний хүнд үе шатанд орсон эмэгтэйчүүд хүүхэдтэй болох боломжгүй болсон.

Талли. Талийн хэт хортой нэгдлүүдийг биед шингээх нь ходоод гэдэсний үрэвсэл, захын мэдрэлийн эмгэг, ихэвчлэн үхэлд хүргэдэг. Таллид удаан хугацаагаар, архаг хордлого нь халзрах шинж тэмдэг илэрдэг. Мэрэгч амьтдын эсрэг TI2SO4 нь бусад тэжээвэр болон зэрлэг амьтдад өндөр хоруу чанартай тул хэрэглэхийг түр зогсоосон. Бие дэх таллийн үндсэн хэлбэр нь T1 + ион боловч T1C1 бага зэрэг уусдаг; Талли нь мөн биед T1 3+ хэлбэрээр байдаг. Таллийн ионууд нь калиас нэг их том биш, гэхдээ тэдгээр нь илүү хортой бөгөөд эсийн мембранаар дамжин таллийн нэвчилт нь калитай ижил байдаг. Хэдийгээр T1+ ба K+ ионуудын хэмжээ ойролцоо боловч эхнийх нь бараг дөрөв дахин их туйлширч, хүчтэй комплекс үүсгэдэг. Жишээлбэл, энэ нь рибофлавинтай уусдаггүй цогцолбор үүсгэдэг тул хүхрийн солилцоонд саад учруулдаг.

Хар тугалга нь бараг таван мянган жилийн турш мэдэгдэж байсан бөгөөд Грек, Арабын эрдэмтэд түүний хоруу чанарыг аль хэдийн мэддэг байсан. Ромчууд хар тугалгатай саванд дарс хадгалж, хоол хийдэг байсан тул хар тугалгын хордлого их байжээ. Гоя бусад зураачдын нэгэн адил хар тугалга будгаар амьсгалж, санамсаргүй байдлаар хордсон. Өнөө үед хотын хүүхдүүд хар тугалганы будгаар будсан зүйлтэй харьцах, ашигласан батерейгаар тоглох, сэтгүүлийн хуудаснаас гар урлал хийдэг (өнгөт хэвлэх будаг нь 0.4% Pb агуулдаг) зэрэг нь хотын хүүхдүүдэд аюул учруулж байна. . Хамгийн гол нь түлшний октаны тоог нэмэгдүүлэхийн тулд бензинд нэмдэг тетраэтил хар тугалга Pb (C 2 H 5) 4-ийн шаталтын бүтээгдэхүүн агуулсан автомашины яндангаар бохирдсон агаараар амьсгалдаг.

Хар тугалгын бохирдлын гол эх үүсвэр нь хоол хүнс юм. Аз болоход уусдаггүй фосфат Pb 3 (P0 4) 2 ба үндсэн карбонат Pb 3 (C0 3) 2 (0H) 2 үүсдэг тул уусан хар тугалгын шингээлт бага байдаг. Шингээсэн хар тугалга нь ясанд хуримтлагдаж, улмаар ясны сийрэгжилтийн улмаас ялгарч улмаар хордлого нь удааширдаг. Өнөөдөр хүний дундаж гель нь ойролцоогоор 120 мг хар тугалга агуулдаг, i.e. Египетийн мумиас хэдэн арван дахин их. Хур тунадас үүсгэдэг ион байхгүй үед рН = 7 үед хар тугалга нь Pb 2+ ионы хэлбэрээр байдаг. Олон улсын гэрээний дагуу ундны усанд хар тугалгын агууламж 50 мкг/л-ээс хэтрэхгүй байх ёстой. Цочмог хар тугалганы хордлого нь эхлээд хоолны дуршил буурах, бөөлжихөд хүргэдэг; Архаг хордлого нь аажмаар бөөрний үйл ажиллагаа алдагдах, цус багадахад хүргэдэг.

Хяналтын асуултууд

1. Металлын ионуудын биоорганик химийн судалгааны объект, сэдэв юу вэ?
2. Шүлтлэг металлын ионуудыг (литий, натри, кали, рубидий, цезий) жагсаа. Тэдний экологи, физиологийн үндсэн өгөгдөл юу вэ?
3. Шүлтлэг шороон металлын (магни, кальци, бари, стронций, бериллий, лантанид) ионуудыг жагсаа. Тэдний экологи, физиологийн үндсэн өгөгдөл юу вэ?
4. Хар тугалганы хүний биед үзүүлэх нөлөөг тайлбарла. Хүний эрүүл мэндийг хар тугалганаас хамгаалахын тулд ямар арга хэмжээ авахыг санал болгож болох вэ?
5. Кадми, мөнгөн ус, хүнцэл хүний биед хэрхэн ордог вэ; тэдний нөлөө юу вэ?
6. Селений хэрэглээ яагаад амьд организмд зайлшгүй шаардлагатай вэ?
7. Биоиорганик химийн шинжлэх ухааныг тодорхойлж, байгаль орчны бусад шинжлэх ухааны дунд эзлэх байр суурийг зааж өгнө үү.
8. “Бохирдуулагч”, “ксенобиотик” гэсэн ойлголтыг тодорхойл. Хүнд металлын бүлэгт багтдаг ердийн ксенобиотикуудыг нэрлэнэ үү.
9. 11Яагаад Москва болон Москва мужийн эмч нар оюутнууд болон сургуулийн сурагчдад иод агуулсан хоол хүнс тогтмол хэрэглэхийг зөвлөдөг вэ?
10. Агаар мандал, гидросфер дэх хүнд металлын атомуудын шилжилт хөдөлгөөний үндсэн замыг нэрлэнэ үү.
11. Хүнд металлын атомын биологийн хүртээмжийн үүднээс нүүдлийн янз бүрийн хэлбэрийг тодорхойлох.
12. Усан орчинд хүнд металлын атом үүсэх хэлбэрийг тодорхойлдог үндсэн химийн процессуудыг нэрлэнэ үү. Эх газрын гадаргын ус болон далайн усан дахь хүнд металлын атомын геохимийн гол ялгаа нь юу вэ?
13. Усан дахь ялзмагт нэгдлүүд байгаа нь хүнд металлын атомын био хүртээмжид хэрхэн нөлөөлдөг вэ? Хүнд металлын атомын хортой нөлөөллөөс амьд организмыг (ургамал, амьтан) хамгаалдаг биохимийн механизмуудыг нэрлэ.
14. Хүнд металлыг тодорхойл. Биосфер дахь тэдний үүрэг юу вэ?
15. Хром ба мөнгөн усны эргэлтийг тайлбарла.
16. Химийн элементүүдийн шим мандал дахь тархалтын зүй тогтол юу вэ?
17. Биосферийн үйлдвэрлэлийн бохирдлын байгаль орчны үр дагаврыг нэрлэнэ үү.
18. Зөвшөөрөгдөх дээд концентрацийг (хэмжээг) тодорхойлно.
19. Төрөл бүрийн зориулалтаар ашиглах усны тохиромжтой байдлыг хэрхэн тодорхойлох вэ?
20. Хүнсний бүтээгдэхүүн дэх бохирдуулагчийн зөвшөөрөгдөх дээд агууламжийн утгыг өгнө.

Амьдралын металлын тухай ойлголт. Натри ба кали. Атомын бүтэц, эсийн гаднах болон эсийн доторх орчинд тэдгээрийн агуулгыг тодорхойлдог катионуудын усжилтын онцлог.

Амьдралын металлууд– арван элемент: K, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo. Тэдний биед эзлэх хувь 2.4% байна. Бие дэх бүх амьдралын металлууд нь чөлөөт катион хэлбэрээр эсвэл биолигандтай холбоотой комплекс үүсгэгч ионууд юм. Тэд бодисын солилцоонд идэвхтэй оролцдог.

Натри ба кали- IA бүлгийн элементүүд. Энэ бүлгийн элементүүдийн атомууд нь гаднах давхаргын s-дэд түвшинд нэг электронтой бөгөөд тэдгээр нь нэгдлүүдийн хамтрагчдаа өгөх хандлагатай байдаг бөгөөд хамгийн ойрын хийн электрон тохиргоотой тогтвортой тэгш хэмт монокатуудыг үүсгэдэг.

Цахим бүтцийн тогтвортой байдал, Na + ба K + катионуудын гадаргуу дээрх эерэг цэнэгийн нягтрал багатай тул тэдгээрийн гаднах түвшний чөлөөт атомын оршин суугчид нь хамгийн ойрын усны молекулуудын дан электрон хосуудтай үр дүнтэй харьцаж чадахгүй. яагаад гэвэл тэдгээр нь катионы усжилтын бүрхүүлд зөвхөн электростатик байдлаар хадгалагддаг. Тиймээс натри, калийн катионууд нь усан орчинд гидролизд ордоггүй бөгөөд бараг л цогцолбор үүсгэх хандлагатай байдаггүй.

Натри ба калийн катионуудын шинж чанарын гол ялгаа нь тэдгээрийн гадаргуу дээрх эерэг цэнэгийн нягтын зөрүүтэй холбоотой байдаг: Na + катион нь илүү өндөр байдаг тул түүний электростатик талбар нь усны молекулуудыг илүү хүчтэй байлгадаг. Үүний үр дүнд натрийн катион нь эерэг усжилтаар тодорхойлогддог ба калийн катион нь сөрөг усжилтаар тодорхойлогддог. Энэ нь Валерий Иванович Слесаревын хэлснээр Na + ба K + катионууд яагаад амьд системд антагонист байдаг, яагаад калийн катионууд нь эсийн доторх, натрийн катионууд нь эс хоорондын шингэний бүрэлдэхүүн хэсэг болдог болохыг тайлбарлаж чадна.

Эсийн доторх K+ ионы агууламж ойролцоогоор 35 дахин их байдаг. Үүний гаднахаас гадна эсийн гаднах шингэн дэх Na + ионуудын концентраци нь эсийн доторхоос 15 дахин их байдаг. Биологийн олон чухал үйл явцыг явуулахын тулд эдгээр ионуудын ийм жигд бус хуваарилалтыг байнга хадгалах шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ нь энерги зарцуулалтыг шаарддаг, учир нь ионуудыг мембранаар дамжуулах нь тэдгээрийн концентрацийн градиентийн эсрэг явагдах ёстой. Энэ нь нэг ATP молекулын гидролизийн энергийн улмаас эсээс гурван Na + катионыг зайлуулж, хоёр К + катионыг эс рүү илгээдэг калийн натрийн насосны тусламжтайгаар хэрэгждэг. Дамжуулсан цахилгаан цэнэгийн тэнцвэргүй байдлаас болж мембраны дотоод гадаргуу нь сөрөг, гаднах нь эерэг цэнэгтэй байдаг.

Эсийн доторх К ионуудын өндөр концентраци нь үндсэндээ эсийн доторх осмосын даралтыг хангаж, рибосом дахь уургийн нийлэгжилтийн ферментийн системийг идэвхжүүлж, нүүрс усны исэлдэлтийг хангадаг. Эритроцитод K ионууд нь гемоглобин ба оксигемоглобины буферийн системийн ажилд оролцдог бөгөөд ингэснээр нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн нүүрстөрөгчийн ангидраз ферментийг идэвхжүүлдэг.

K+ ба Na+ ионууд идэвхжүүлэхэсийн мембраны аденозин трифосфатаза (ATP-ase) нь кали-натрийн шахуургыг эрчим хүчээр хангадаг. Эдгээр ионууд нь төв мэдрэлийн тогтолцооны үйл ажиллагаанд чухал нөлөө үзүүлдэг. Тархины бор гадаргын эсүүдэд Na + ионуудын илүүдэл нь сэтгэлийн хямралыг үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл. төв мэдрэлийн системийн үйл ажиллагааг дарангуйлах. Эдгээр эсүүд дэх К катионуудын илүүдэл нь эсрэгээр төв мэдрэлийн системийг өдөөдөг бөгөөд энэ нь маник байдлыг үүсгэдэг.

Сурах бичиг: 338–341.

Магни ба кальци, атомын бүтэц, тэдгээрийн ионуудын усжилтын онцлог. Бие дэх магни, кальцийн катионуудын оршин тогтнох хэлбэр, байршил, үүрэг. Ясны эд эс үүсэх, устгах урвал, түүний үйл ажиллагаа.

Насанд хүрсэн хүний биед 20 г магнийн катион, 1000 г кальци агуулагддаг. Магнийн катионуудын тал хувь, кальцийн бараг 99% нь ясны эдэд, үлдсэн хэсэг нь зөөлөн эдэд байдаг. Магнийн катионуудын өдөр тутмын хэрэгцээ ойролцоогоор 0.3 г, кальци - 1 г, жирэмсэн үед эмэгтэйчүүдэд кальцийн катионуудын хэрэгцээ 3-4 дахин нэмэгддэг.

Магни ба кальци нь үелэх системийн IIA бүлгийн элементүүд юм. Энэ бүлгийн элементүүдийн атомууд нь нэгдлүүдийн хамтрагчдаа өгөх хандлагатай байдаг nas-дэд түвшний гадна давхаргад хоёр электронтой (12 Mg: 3s 2; 20 Ca: 4s 2).

Усан орчин дахь магни, кальцийн катионуудын шинж чанарын ялгаа нь тэдгээрийн гадаргуу дээрх эерэг цэнэгийн нягтын зөрүүтэй холбоотой юм. Mg 2+ катион нь Ca 2+ (66 ба 99 тус тус)-аас бага радиустай тул илүү сайн чийгшүүлж, гадна талын чөлөөт атомын орбиталууд, түүний дотор 3d- орбиталууд нь дангаараа харилцан үйлчлэх чадвартай байдаг. Усны молекулуудын хос электронууд нь нэлээд тогтвортой аквакомплекс үүсгэдэг 2+.

Магнийн катион нь кальцийн катионтой харьцуулахад ковалент холбоо үүсгэх чадвартай. Үүнтэй холбогдуулан магнийн катионууд нь кальцийн катионуудаас ялгаатай нь гидролиз хийх чадвартай байдаг.

Mg 2+ +H 2 O⇌ Mg(OH) + + H +

Ясны гадна байрлах магнийн катионуудын ихэнх хэсэг нь эсийн дотор төвлөрдөг. Магнийн ионууд нь эсийн доторх осмосын даралтыг хадгалахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цусан дахь магнийн ихэнх хэсэг нь ионжуулсан хэлбэрээр агуулагддаг, i.e. aquaion хэлбэрээр (55-60%), ойролцоогоор 30% нь уурагтай, 10-15% нь фосфолипид ба нуклеотид бүхий цогц нэгдлүүдийн нэг хэсэг юм.

Нарийн төвөгтэй формацийн улмаас магнийн катионууд нь ферментийн үйл явцын гол идэвхжүүлэгчдийн нэг юм. Тиймээс тэд исэлдэлтийн фосфоржилт, ДНХ-ийн репликаци, ясны эрдэсжилтийн ферментүүдийг идэвхжүүлдэг.

Магнийн ионуудаас ялгаатай нь кальцийн катионууд нь эс хоорондын шингэнд голчлон төвлөрдөг. Кальцийн солилцоог паратироид ба бамбай булчирхайн даавар, мөн Д витаминаар зохицуулдаг.

Ясны эд эсийн гол эрдэс бодис нь кальцийн устөрөгчийн фосфат юм

Ca 5 (PO 4) 3 OH (гидроксиапатит). Ясны эд нь биологийн шингэн дэх Ca 2+ ионы концентрацийг тодорхой түвшинд байлгахыг баталгаажуулдаг тул биеийн кальцийн буфер гэж үзэж болно.

Компакт ясны эд (авсаархан бодис) нь яс үүсгэдэг хоёр төрлийн ясны эдүүдийн нэг юм. Ясыг дэмжих, хамгаалах функцийг хангаж, химийн элементүүдийн агуулах үүрэг гүйцэтгэдэг.

Компакт бодис нь ихэнх ясны бор гадаргыг бүрдүүлдэг. Энэ нь хөвөн бодисоос хамаагүй нягт, хүнд, хүчтэй байдаг. Компакт ясны эд нь хүний араг ясны нийт жингийн 80 орчим хувийг эзэлдэг. Компакт бодисын үндсэн бүтэц, үйл ажиллагааны нэгж нь остеон юм.

Сурах бичиг: 341 – 344.

Төмөр ба кобальт, атомын бүтэц, исэлдэлтийн шинж чанар. Эдгээр металлын нэгдлүүдийн хүчил-суурь, исэлдэлтийн болон комплекс үүсгэх шинж чанарууд. Эдгээр металлын нэгдлүүдийн амьд организм дахь үүрэг.

Хүний биед 5 гр орчим төмөр, 1.2 мг кобальт агуулагддаг. Төмрийн ихэнх хэсэг (70%) нь цусан дахь гемоглобинд төвлөрдөг; Кобальтын 14% нь ясанд, 43% нь булчинд, үлдсэн нь зөөлөн эдэд агуулагддаг. Төмрийн хоногийн хэрэглээ 10-20 мг, кобальт 0.3 мг байна.

Төмөр ба кобальт– электрон тохиргоотой үелэх системийн 4-р үеийн VIIIB бүлгийн элементүүд 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

Төмөр ба кобальтын исэлдэлтийн хамгийн онцлог шинж чанар +2 ба +3.

Усан уусмалд Fe 2+, Fe 3+, Co 2+, Co 3+ катионуудыг усжуулж, зургаан зохицуулалттай усан цогцолбор үүсгэдэг.

Fe 2+ нь агаарын хүчилтөрөгчөөр ч исэлдэж чаддаг хүчтэй бууруулагч бодис юм.

Co 3+ нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис тул усыг хүртэл исэлдүүлдэг.

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

Төмөр ба кобальтын исэл ба гидроксид нь исэлдэлтийн зэргээс үл хамааран сул амфотер шинж чанарыг харуулдаг, ялангуяа хоёр валентын төлөвт харилцан үйлчлэл нь зөвхөн шүлтлэгийн төвлөрсөн уусмал, халаалттай үед үүсдэг.

Төмөр ба кобальт катионууд нь нарийн төвөгтэй үүсэхэд маш их өртөмтгий байдаг. Тэдний хувьд хамгийн их магадлалтай зохицуулалтын дугаарзургаа:

Нарийн төвөгтэй байдалтөмрийн ба кобальт катионууд нь хүчтэй боловч исэлдсэн ба бууруулсан хэлбэрийн нэгдлүүдийн тогтвортой байдлын харьцаанаас хамааран тэдгээрийн исэлдүүлэх шинж чанарт өөр өөр нөлөө үзүүлдэг.

Нарийн төвөгтэй байдалУсны молекулуудаас илүү идэвхтэй лигандтай Co 3+ нь усан уусмалд тогтвортой болгодог.

кобальт, биед амин чухал микро элементүүдийн нэг. Энэ нь витамин В 12 (кобаламин) нэг хэсэг юм. Кобальт нь гематопоэз, мэдрэлийн систем, элэгний үйл ажиллагаа, ферментийн урвалд оролцдог. Хүний биед нэг кг жин тутамд 0.2 мг кобальт агуулагддаг. Кобальт байхгүй тохиолдолд акобальтоз үүсдэг.

Амьд организмд төмөрхүчилтөрөгчийн солилцоо (амьсгал) үйл явцыг хурдасгадаг чухал ул мөр элемент юм. Ихэвчлэн төмөр нь гем хэмээх цогцолбор хэлбэрээр ферментүүдэд ордог. Ялангуяа энэ цогцолбор нь цусан дахь хүчилтөрөгчийг хүн, амьтны бүх эрхтэнд хүргэх хамгийн чухал уураг болох гемоглобинд агуулагддаг. Тэр бол цусыг улаан өнгөөр буддаг хүн юм.

Том бүлэг бий 50 орчим зүйл, төмөр агуулсан ферментүүд - төмрийн Fe 3+ + e -   Fe 2+ исэлдэлтийн төлөвийг өөрчлөх замаар амьсгалын гинжин хэлхээнд электрон дамжуулах үйл явцыг хурдасгадаг цитохромууд.

Сурах бичиг: 349 – 352.