Mikroelementy, makroelementy, pierwiastki podstawowe, pierwiastki śladowe
Pierwiastki występujące w organizmie ludzkim można podzielić na 3 kategorie:
- podstawowe – 60%-2%
- śladowe – 2%-0,02%
-mikroelementy <0,02%
MIKROELEMENTY(<0,02%)
• Żelazo głównie w hemoglobinie, zapasy nieorganicznych połączeń żelaza związane są z białkami wątroby i śledziony.
• Miedź potrzebna jest do uruchomienia rezerw żelaza w celu przyspieszenia syntezy hemoglobiny, jest również niezbędna do funkcjonowania niektórych enzymów komórkowych i jest katalizatorem procesów oksydo - redukcyjnych
• Mangan wchodzi w skład katalitycznie czynnych białek
• Jod jest składnikiem hormonów tarczycy
• Niewielkie ilości cynku związane są z insuliną
• Niewielkie ilości soli kobaltu chronią organizmy zwierzęce przed niedokrwistością. Kobalt jest składnikiem kobalaminy (Wit. B12)
• Fluor w stęż. Niskim jest pierwiastkiem niezbędnym, natomiast w nieco wyższym jest toksyczny dla ssaków
• Nieszkodliwa dzienna dawka fluoru dla człowieka dorosłego wynosi ok. 1 mg natomiast już dawka około 5mg może doprowadzić do przewlekłego zatrucia fluorem, zwanego fluorozą, gdyż fluor akumuluje się w organizmie, przede wszystkim w kościach i zębach
• Fizjologiczna rola fluoru polega na jego uczestnictwie w procesach wiązania wapnia, magnezu i fosforu podczas mineralizacji tkanki kostnej.
• W hydroksyapatycie 3Ca3(PO4)2*Ca(OH)2 fluor łatwo podstawia grupę hydroksylową tworząc fluoroapatyt, który jest bardziej stabilny i odporny na działanie kwasów od hydroksyapatytu tkanki kostnej. Zbyt duża ilość fluoroapatytu w tkance kostnej powoduje jej przebudowę oraz zmianę właściwości fizykochemicznych.
PIERWIASTKI ZDROWIA I URODY
Cztery ważne pierwiastki, których obecność niezbędna jest do zachowania dobrego wyglądu skóry i włosów: wapń, magnez, selen i krzem.
Należy jednak pamiętać, że pierwiastki takie jak fosfor, potas, sód, lit, żelazo, siarka, jod, a także wiele innych również odgrywają istotną rolę w procesach biochemicznych przebiegających w skórze.
WAPŃ:
• wpływ na procesy różnicowania naskórka
• wpływ na barierowe funkcje skóry
• warunkowanie prawidłowej syntezy lipidów naskórka
• wpływ na funkcjonowanie enzymów w skórze
• działanie p/zapalne
MAGNEZ:
• wpływ na metabolizm komórkowy
• wpływ na funkcjonowanie enzymów w skórze
SELEN:
• działanie p/utleniające
• ochrona lipidów naskórka
• opóźnianie procesów starzenia
• wpływ na funkcjonowanie enzymów w skórze
KRZEM:
• wzmacnianie ścianek naczyń krwionośnych
• przyspieszenie gojenia oparzeń słonecznych
• działanie p/trądzikowych
• działanie p/grzybicze
• warunkowanie prawidłowej syntezy kolagenu
• pośredni wpływ na nawilżenie skóry
Do najważniejszych jonów ustrojowych skóry należą:
-kationy: Na+, K+, Mg2+, Ca2+
-aniony: Cl-, HCO3-, HPO42-,H2PO4-, SO42-
Rozmieszczenie i stężenie elektrolitów w płynie pozakomórkowym i wewnątrzkomórkowym organizmu jest różne, lecz w myśl zasady elektroobojętności:
Suma stężeń kationów = suma stężeń anionów
Suma stężeń kationów + suma stężeń anionów=310 mmol/l i decyduje ona o ciśnieniu osmotycznym krwi.
Płyn wewnątrzkomórkowy: K+, Mg2+,, HPO42-/H2PO4-, białczany
Płyn pozakomórkowy: Na+, Ca2+, Cl-, HCO3- oraz jony białczanowe, fosforanowe, siarczanowe, mleczanowe, pirogronianowe, acetylooctanowe, cytrynianowe, L- ketoglutaranowe
Główne metale zatruwające środowisko
Ołów, kadm, rtęć bez względu na ilość uważane są za pierwiastki szczególnie niebezpieczne dla zdrowia zwierząt i ludzi. Rośliny w dużym stopniu mogą kumulować metale toksyczne pobrane z gleby. Mięśnie, wątroba, nerki zwierząt hodowlanych i łownych oraz mleko, jaja, miód wykazują duże zróżnicowanie zawartości Cd, Hg, Pb i innych metali ciężkich od wartości fizjologicznych do wielokrotnie je przekraczających.
Kadm, Cd
• związki kadmu wchłaniane są głównie inhalacyjnie
• wypalenie 20 papierosów dziennie powoduje wchłonięcie4-6mikrogramów kadmu
• zmienia metabolizm pierwiastków: Zn, Cu, Fe, Mg, Ca, Se na zasadzie procesów interakcji
• powoduje zaburzenia metabolizmu węglowodanów, zmniejsza wydzielanie insuliny oraz zaburza inne cykle metaboliczne
• kumulacja kadmu odbywa się przez całe życie, a okres półtrwania w organizmie wynosi 10-30 lat
• przy zatruciach przewlekłych objawem jest rozedma płuc, uszkodzenie nerek, upośledzenie powonienia, zmiany w układzie kostnym
Ołów, Pb
• wchłanianie związków ołowiu zależy od ich rozpuszczalności ( alkilowe połączenia ołowiu wchłaniają się przez drogi oddechowe, układ pokarmowy a nawet przez nieuszkodzoną skórę)
• wchłonięty do organizmu odkłada się w postaci nierozpuszczalnych związków, głównie w kościach, zastępując jony wapnia w hydroksyapatycie 3Ca3(PO4)2*Ca(OH)2 („długoletni zbiornik ołowiu”), ale także w tkankach miękkich
• po wielu latach od momentu ekspozycji na ołów może dojść do uruchomienia zdeponowanego w kościach ołowiu i do wzrostu jego stężenia we krwi pod wpływem np. wzmożonych procesów kościotwórczych lub odchudzania
• działanie toksyczne:
1. zaburzenia syntezy hemu
2. zaburzenia przemian metabolicznych wskutek wiązania się ołowiu z kwasami nukleinowymi (DNA, RNA) z aminokwasami białek i z hemoglobiną
• zakłócenie metabolizmu niezbędnych pierwiastków śladowych
RTĘĆ, Hg
• trzy typy zatrucia rtęcią:
1. parami rtęci
2. nieorganicznymi związkami rtęci (np. HgCl2, Hg(NO3)2)
3. organicznymi związkami rtęci (np. metylortęć)
• toksyczne działania rtęci (II) wynika z powinowactwa tego metalu do grup sulfhydrylowych (-SH), z którymi tworzy bardzo silne wiązania( w konsekwencji dochodzi do zahamowania biochemicznych funkcji wielu enzymów)
• narządem o największej kumulacji rtęci są nerki
• jednym z najważniejszych źródeł wchłaniania tego pierwiastka przez człowieka jest skażenie związkami rtęci tkanek ryb
• alkilowe związki rtęci łatwo przedostają się do komórek mózgowych, naruszając barierę krew-mózg powodują uszkodzenia niektórych komórek mózgowych i zaburzają metabolizm układu nerwowego
Pierwiastki i jony biologicznie ważne:
-Ciało ludzkie złożone jest z pierwiastków, które połączone są w związki chemiczne.
-Oprócz pierwiastków występujących w bardzo dużej ilości takich jak tlen, wodór i azot istnieją jeszcze pierwiastki występujące w mniejszej ilości, nazywane makroelementami i pierwiastki śladowe – mikroelementy
-Mikroelementy dostarczone są do naszego organizmu wraz z pożywieniem, a także w procesie oddychania – pierwiastki te są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu, nie wyłączając skóry, włosów i paznokci.
Właściwości biologiczne pierwiastków podstawowych (60 – 2%)
Tlen – O - woda, węglowodany, tłuszcze, białka
Węgiel – C - węglowodany, tłuszcze, białka
Wodór - H - woda, węglowodany, tłuszcze, białka
Azot – N - białka, DNA, RNA
1. Są jednymi z najlżejszych pierwiastków
2. Atomy węgla łatwo tworzą stabilne wiązania kowalencyjne z atomami tlenu, azotu i wodoru.
3. Atomy węgla mogą tworzyć ze sobą wiązania pojedyncze, podwójne, potrójne, co daje możliwość powstawania ogromnej ilości związków.
4. Łatwość utleniania związków organicznych tlenem umożliwia uzyskiwanie energii.
Pierwiastki w organizmie żywym
Procentowy udział pierwiastków występujących najobficiej(wagowo) w ciele człowieka i w materii nieożywionej:
organizm żywy(człowiek): materia nieożywiona(litosfera + hydrosfera + atmosfera)
tlen- 63% tlen – 50%
węgiel-19% krzem – 26%
wodór-9% glin- 7%
azot-5% żelazo-4%
inne- 4% wapń-3%
magnez, sód, potas-po 2%
Pierwiastki śladowe (2-0,2%)
Wapń- Ca- kości, zęby
Fosfor- P –kości, zęby, DNA, RNA
Potas- K- płyn wewnątrzkomórkowy( przewodzenie impulsów nerwowych)
Siarka – S- niektóre aminokwasy
Sód- Na- płyny ustrojowe(przewodzenie impulsów nerwowych, regulacja ciśnienia osmotycznego)
Magnez- Mg- płyn wewnątrzkomórkowy(aktywność enzymów)
Chlor- Cl- główny anion płynów ustrojowych