Kintamo valentingumo metalų jonų chelatoriai. Trigubi fermento-metalo-substrato kompleksai

Išstudijavęs šį skyrių, studentas turėtų:

žinoti

Pagrindiniai ekologiniai ir fiziologiniai šarminių ir šarminių žemės metalų jonų duomenys, švino poveikis žmogaus organizmui, atomų migracijos formos sunkieji metalai atmosferoje ir hidrosferoje;

galėti

Nustatyti vandens tinkamumą naudoti įvairiems tikslams;

savo

- Apsaugos nuo antropogeninio toksiškų metalų jonų poveikio metodai.

Atsižvelgiant į elgesį gyvose sistemose, medžiagos, įskaitant metalų jonus, skirstomos į penkis tipus: būtinas organizmui; stimuliatoriai; inertiškas, nekenksmingas; terapinės medžiagos; toksiškas. Organizmui reikalinga medžiaga, kurios trūkumas sukelia organizmo funkcinius sutrikimus, kurie pašalinami į jį įvedus šią medžiagą. Būtinybė yra nuo organizmo priklausoma savybė ir turi būti atskirta nuo stimuliavimo. Yra daug pavyzdžių, kai stimuliatoriai atsiranda ir esminių, ir neesminių metalų jonų. Kai kurie metalai ir metalų jonai tam tikromis koncentracijomis yra inertiškas, nekenksmingas ir neturi jokio poveikio organizmui. Todėl inertiniai metalai – Ta, Pt, Ag, Au – dažnai naudojami kaip chirurginiai implantai. Gali tarnauti daug metalo jonų terapiniai agentai;

Ant pav. 6.1 pateikia idėją apie kūno audinių biologinį atsaką į padidėjusį metalo jonų koncentraciją, tiekiamą pakankamais kiekiais, pavyzdžiui, su maistu.

Ryžiai. 6.1. Biologinis atsakas priklauso nuo reikalingos koncentracijos(vientisa kreivė)ir pavojingas(punktyrinė kreivė)medžiagų

(abipusis abiejų kreivių išdėstymas koncentracijos skalės atžvilgiu yra sąlyginis)

vientisa kreivė rodo greitą teigiamą atsaką didėjant koncentracijai, pradedant nuo nulio (manoma, kad įeinanti būtina medžiaga prisotina savo surišimo vietas ir neįsitraukia į jokias kitas sąveikas, kurios iš tikrųjų yra visiškai įmanomos). Ši kieta kreivė apibūdina optimalų lygį, apimantį platų daugelio metalų jonų koncentracijų diapazoną. Teigiamas metalo jonų koncentracijos padidėjimo poveikis pereina per maksimumą ir pradeda kristi iki neigiamų verčių: biologinis organizmo atsakas tampa neigiamas, o metalas pereina į toksinių medžiagų kategoriją.

punktyrinė kreivė pav. 6.1 paveiksle pavaizduotas biologinis organizmo atsakas į visiškai kenksmingą medžiagą, kuri neturi būtinos ar stimuliuojančios medžiagos poveikio. Ši kreivė atsiranda šiek tiek vėluojant, o tai rodo, kad gyvas organizmas sugeba „susitverti“ su nedideliais toksinės medžiagos kiekiais (slenkstinė koncentracija), kol įsivyraus jos toksinis poveikis.

Ant pav. 6.1, žinoma, pateikia tam tikrą bendrą vaizdą; kiekviena medžiaga turi savo specifinę kreivę koordinatėse „biologinis atsakas – koncentracija“. Iš paveikslo taip pat matyti, kad esminės medžiagos gali tapti net toksiškos, jei vartojamos per daug. Beveik bet kokios medžiagos perteklius neišvengiamai tampa pavojingas (net jei šis veiksmas yra netiesioginis), pavyzdžiui, dėl kitų būtinų medžiagų virškinamumo apribojimo. Gyvūno organizmas medžiagų koncentraciją palaiko optimaliame diapazone per fiziologinių procesų kompleksą, vadinamą homeostazė. Visų be išimties būtinų metalo jonų koncentracija yra griežtai kontroliuojama homeostazės; detalus daugelio metalų jonų homeostazės mechanizmas tebėra dabartinių tyrimų sritis.

Žmogaus organizmui (ir gyvūnams) reikalingų metalų jonų sąrašas pateiktas lentelėje. 6.1. Kadangi tyrimai tęsiasi ir eksperimentiniai metodai tobulėja, kai kurie metalai, kurie anksčiau buvo laikomi toksiškais, dabar laikomi esminiais. Tiesa, dar neįrodyta, kad Ni 2+ yra būtinas žmogaus organizmui. Daroma prielaida, kad kiti metalai, pavyzdžiui, alavas, taip pat gali būti klasifikuojami kaip būtini žinduoliams. Antrasis lentelės stulpelis. 6.1 nurodo formą, kuria tam tikras metalo jonas egzistuoja esant pH = 7 ir gali atsirasti kraujo plazmoje tol, kol susijungia su kitais ligandais. Kieto pavidalo FeO(OH) ir CuO plazmoje nerandami, nes ir Fe 3+, ir Cu 2+ sudaro kompleksus su baltymų makromolekulėmis. Trečiame lentelės stulpelyje. 6.1 rodo tipinį bendrą kiekvieno būtino elemento kiekį, kuris paprastai yra suaugusio žmogaus kūne. Atitinkamai, plazmos metalų jonų koncentracijos pateikiamos ketvirtame stulpelyje. O paskutinėje skiltyje rekomenduojamas kiekvieno reikalingo metalo jono paros normos kiekis, tačiau šios rekomendacijos gali keistis.

6.1 lentelė

Esminiai metalo jonai

	Forma, kai pi I = 7		Koncentracija plazmoje, mmol	Kasdienis suvartojimas, g

Reaguodamas į išorės įsikišimą, gyvas organizmas turi tam tikrus detoksikacijos mechanizmus, kurie padeda apriboti ar net pašalinti toksinę medžiagą. Konkrečių metalų jonų detoksikacijos mechanizmų tyrimas yra ankstyvoje stadijoje. Daugelis metalų į mažiau kenksmingas formas organizme pereina šiais būdais: žarnyno trakte susidaro netirpūs kompleksai; metalo pernešimas krauju į kitus audinius, kur jis gali būti imobilizuotas (pvz., Pb 2+ kauluose); kepenys ir inkstai virsta mažiau toksiška arba laisvesne forma. Taigi, reaguodamos į toksiškų jonų Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+ ir kitų poveikį, žmogaus kepenys ir inkstai padidina metalotionų – mažos molekulinės masės baltymų, kuriuose maždaug 30 (iš 61) – sintezę. aminorūgščių liekanos yra cisteinas. Didelis sulfhidrilo SH-rpynn kiekis ir geras tarpusavio išdėstymas suteikia galimybę stipriai surišti metalo jonus.

Mechanizmai, kuriais metalo jonai tampa toksiški, paprastai yra lengvai įsivaizduojami, tačiau sunku tiksliai nustatyti bet kuriam konkrečiam metalui. Metalo jonai stabilizuoja ir aktyvina daugelį baltymų; matyt, Y 3 veikimui visiems fermentams reikalingi metalo jonai. Lengva įsivaizduoti esminių ir toksiškų metalų jonų konkurenciją dėl baltymų surišimo vietų. Daugelis baltymų makromolekulių turi laisvų sulfhidrilo grupių, kurios gali sąveikauti su toksiškais metalų jonais, tokiais kaip Cd 2+, Hg 2+, Pb 2+; plačiai manoma, kad būtent ši reakcija yra išvardintų metalų jonų toksiškumo pasireiškimo būdas.

Nepaisant to, nėra tiksliai nustatyta, kurios baltymų makromolekulės daro didžiausią žalą gyvam organizmui. Toksiški metalo jonai pasiskirsto tarp daugelio audinių ir nėra garantijos, kad didžiausia žala įvyksta ten, kur tam tikras metalo jonas yra didžiausias. Tai rodo, pavyzdžiui, Pb 2+ jonai: būdami daugiau nei 90% (jų kiekio organizme) imobilizuojami kauluose, jie išlieka toksiški, nes 10% pasiskirsto kituose kūno audiniuose. Iš tiesų, Pb 2+ jonų imobilizavimas kauluose gali būti laikomas detoksikacijos mechanizmu. Šio tipo toksiškumas, atsirandantis dėl genetinių ligų (pavyzdžiui, Cooley anemija, kartu su pertekliniu geležies kiekiu), šiame skyriuje nenagrinėjamas.

Mūsų apžvalga neapima galimo kancerogeninio metalo jonų aktyvumo. Captzerohepposity - tai sudėtingas reiškinys, priklausantis nuo gyvūno tipo, organo ir jo išsivystymo lygio, nuo sinergijos su kitomis medžiagomis. Metalo jonai ir jų kompleksai taip pat gali būti naudojami kaip priešvėžinės medžiagos. Metalo jonų toksiškumas paprastai nesusijęs su jo poreikiu organizmui. Tačiau toksiškumas ir būtinumas turi vieną bendrą bruožą: paprastai metalų jonai yra vienas nuo kito, taip pat tarp metalų ir nemetalų jonų, bendrai prisidedant prie jų veikimo veiksmingumo. Būtinų metalų jonų prieinamumas priklauso nuo jų sąveikos su vartojamu maistu; vien mitybos adekvatumas šios nuostatos netenkina. Pavyzdžiui, geležis iš daržovių yra prastai pasisavinama dėl jose esančių kompleksuojančių ligandų, o Zn 2+ jonų perteklius gali slopinti Cu 2+ absorbciją. Panašiai Cd 2+ toksiškumas yra ryškesnis sistemoje, kurioje nėra Zn 2+ trūkumo, o Pb 2+ toksiškumą sustiprina Ca 2+ trūkumas. Toks priešiškumas ir tarpusavio priklausomybė labai apsunkina bandymus atsekti ir paaiškinti būtinumo ir toksiškumo priežastis.

Daugeliui metalo jonų ūmus toksiškumas pasireiškia staigiai „pataikius“ į didelę metalo dozę; tuo pat metu atsiranda kitoks poveikis ir simptomai nei esant lėtiniam apsinuodijimui; lėtinis apsinuodijimas atsiranda vartojant mažas metalo dozes, bet ilgą laiką.

Rimčiausias toksinis metalo jonų poveikis atsiranda įkvėpus dulkes, kurios dažniausiai atsiranda ant pramonės įmonė. Ypač pavojingos yra 0,1 – 1 mikrono skersmens dalelės, kurias efektyviai adsorbuoja plaučiai. Atkreipkite dėmesį, kad plaučiai sugeria metalų jonus, kurie vėliau patenka į skystą organizmo terpę, dešimt kartų efektyviau nei virškinimo traktas. Taigi, pavyzdžiui, didžiausią pavojų radioaktyvaus plutonio-239 (kuris išskiria aktyvias a-daleles, kurių pusinės eliminacijos laikas yra 24,4 tūkst. metų) kelia ne plutonio absorbcija su maistu, o plutonio miltelių adsorbcija plaučiuose. audinių.

Lakieji metalų junginiai, tokie kaip gyvsidabrio, švino ir alavo karbonilo ir alkilo junginiai, lengvai absorbuojami plaučiuose ir gali sukelti ūmų apsinuodijimą metalais. Taigi išvada: reikia vengti bet kokio įkvėpimo su metalo jonais!

jonų šarminių metalų. Nė vienas iš šarminių metalų nėra ypač toksiškas. Homeostazė palaiko tiek būtinų Na +, tiek K + jonų koncentraciją (žr. 6.1 lentelę) normaliame fiziologiniame lygyje. Abiejų šių elementų vaidmuo yra svarbus virškinimui. Be specifinio veikimo, šie metalų jonai atlieka du esminius vaidmenis gyvuose organizmuose: jie nustato osmosinį balansą abiejose membranos pusėse ir suteikia teigiamų priešionų anijonams, tokiems kaip HPO|, HCO3 ir organinėms molekulėms, kurių daugelis yra tiesiog anijonai Taigi Na+ ir K+ atitinkamai tarnauja kaip pagrindiniai tarpląsteliniai ir tarpląsteliniai priešionai.

Kiti šarminių metalų jonai kai kuriuose fiziologiniuose procesuose gali konkuruoti su Na +, K + jonais. Žmogaus kūne tarpląsteliniame skystyje kartu su K 1 jonais yra apie 0,3 g Rb +. Taip pat gali būti nedideli Cs + kiekiai; reikšmingas 37 Cs kiekis (T| 2 = 30 metų) atsiranda tik radioaktyviosios apšvitos atveju. Didžiausia lytinių liaukų radioaktyvumo dozė nuo vidinių šaltinių paprastai yra 20 mrem per metus ir gaunamas iš natūralaus kalio, kurio būtinai yra tarpląsteliniuose skysčiuose.

Ličio. Daugiau nei 50 metų Li* buvo vartojamas maniakinei-depresinei psichozei gydyti; JK vidutiniškai vienas iš dviejų tūkstančių žmonių, gaunančių jį kaip vaistą. Išgėrus Li 2 C0 3, ličio koncentracija kraujo plazmoje padidėja iki 1 mm, o tai pastebimai išlygina daugelio pacientų nuotaikos pokyčius. Tačiau terapiniam poveikiui reikalingas metalo lygis, deja, gali turėti toksinį poveikį, pavyzdžiui, slopinti inkstų veiklą ir sutrikdyti centrinės nervų sistemos veiklą. Pati ličio jonų veikimo prigimtis dar neišaiškinta; galbūt tai pakeičia tarpląstelinius santykius. Li + veikia daugelį fermentų, įskaitant tuos, kurie dalyvauja glikolizėje. Daugelis biochemikų mano, kad Li + pakeičia Na b arba K + jonus, tačiau jų tūris yra atitinkamai tris ar šešis kartus didesnis nei ličio. Todėl toks baltymų makromolekulių pakeitimas turėtų sukelti atitinkamų metalinių ertmių struktūros pasikeitimą; kita vertus, Li + jonas yra šiek tiek didesnis nei Mg 2+ jonas. Litis paprastai sudaro stipresnius kompleksus nei Na + ir K +, bet daug silpnesni nei Mg 2+. Gydant psichozę, litis ir magnis naudojami panašiomis koncentracijomis, o Li + užima tas surišimo vietas, kurių neužima Mg 2+; jei visas įmanomas vietas užima magnis, Li* išstumia Na + ir K + . Visi šie šarminių metalų jonai dalyvauja mainų reakcijose daugiau nei 10 3 kartus greičiau nei Mg 2+ jonai. Būtent šiuo veiksniu galima paaiškinti Mg turinčių fermentų aktyvumo pasikeitimą įvedus ličio.

Magnis. Šis metalas Mg 2+ jono pavidalu reikalingas tiek augalų, tiek gyvūnų organizmams. Augaluose Mg 2+ yra chelatuotas su keturiais azoto atomais chlorofilo ciklinės struktūros pirolio žieduose – retas magnio derinimo su azotu atvejis. Gyvūnų organizmuose Mg 2+ yra būtinas kiekvienos reakcijos, susijusios su adenozino trifosfatu (ATP), kofaktorius. Jis taip pat atlieka priešjono vaidmenį stabilizuodamas DNR dvigubą spiralę, kurioje kiekvienoje grandinės grandyje yra neigiamai įkrautų fosfatų grupių. Magnio jonų buvimas padidina tinkamo jungčių susiejimo tikimybę. Koordinuojamas su nukleozidiniais fosfatais, tokiais kaip ATP, Mg 2+ jungiasi tik prie fosfatų grupių. Mg 2+ jonai yra būtini neuromuskuliniam perdavimui ir raumenų susitraukimui. Stabili homeostazė palaiko Mg 2+ lygį kraujo plazmoje 0,9 mm lygyje iš pažiūros sveikiems žmonėms. Mg 2+ trūkumas yra daug dažnesnis, o sergant alkoholizmu, matyt, tai yra privaloma situacija. Kadangi sunkus magnio trūkumas yra retas, duomenų apie simptomus yra mažai. To simptomai yra delirium tremens ir nervų ir raumenų apraiškos, įskaitant šaltkrėtį, traukulius, galūnių tirpimą, tremorą. Mažas Mg 2+ kiekis gali sukelti hipokalcemiją, kai metaboliškai labilus mineralas negali būti mobilizuojamas iš kaulų. Tiek Mg 2+, tiek Ca 2+ kiekį kontroliuoja prieskydinės liaukos hormonas per neigiamą Atsiliepimas. Magnis yra gana silpnai toksiškas. Vartojant didelius kiekius Mg 2+ druskų, atsiranda vėmimas. Inkstų nepakankamumu sergantiems pacientams, vartojusiems magnio kaip rūgštį neutralizuojančių vaistų dalį, gali pasireikšti ilgalaikiai apsinuodijimo simptomai. Pastarieji gali paveikti centrinę nervų sistemą, kvėpavimo organus, širdies ir kraujagyslių sistemą.

Kalcis. Du šarminiai jonai Na~ ir K + ir du šarminių žemių jonai Mg 2+ ir Ca 2+ kartu sudaro daugiau nei 99% metalų jonų kiekio žmogaus organizme. Kalcio Ca 2+ pavidalu organizme yra daugiau nei kitų metalų jonų. Daugiau nei 99% jo yra kaulų ir dantų emalio sudėtyje hidroksoapatito Ca 5 (P0 4) 3 (0H) pavidalu. Tirpaluose kalcis atlieka svarbų vaidmenį daugelyje procesų, įskaitant raumenų susitraukimą, kraujo krešėjimą, nervinių impulsų tiekimą, mikrotubulų susidarymą, tarpląstelinį ryšį, hormonines reakcijas, egzocitozę, tręšimą, mineralizaciją, taip pat ląstelių susiliejimą, adheziją ir augimą. Daugelis išvardytų kalcio jonų veiklų yra susijusios su sąveika su baltymų makromolekulėmis, kurias Ca 2+ jonas gali stabilizuoti, aktyvuoti ir moduliuoti. Visos iki šiol žinomos Ca 2+ jonų prisijungimo vietos baltymuose susideda iš deguonies atomų. Ca 2+ koncentracijos gradientas tarpląsteliniuose ir tarpląsteliniuose skysčiuose žymiai viršija kitų trijų biologiškai svarbių šarminių ir šarminių žemės metalų jonų (Na +, K, Mg 2+) gradientus.Laisvoji Ca 2+ koncentracija tarpląsteliniuose skysčiuose yra lygi. apytiksliai 1,3 mM, o daugelyje viduląstelinių skysčių ji yra stulbinamai maža (0,1 µM arba net mažesnė, kai koncentracijos gradientas didesnis nei 20 000 kartų). Kai stimuliuojama, žema ląstelių koncentracija gali padidėti 10 kartų, o tai lydi konformaciniai baltymo pokyčiai. makromolekulės, kurių disociacijos konstanta mikromolių viduje. Kai kurių viduląstelinių baltymų konformacinis jautrumas kalcio koncentracijos pokyčiams mikromoliniame lygmenyje leido suprasti Ca 2+, kaip antrojo tipo tarpląstelinio tarpininko, vaidmenį.Rekomenduojama paros dozė (800 mg) Ca 2+ galima gauti išgėrus litrą pieno – vienintelio šaltinio, kuriame gausu kalcio. Išreiškiamas kalcio trūkumas randami stingus, blogus dantis ir kitus mažiau akivaizdžius defektus. Vienas iš tokių latentinių defektų yra padidėjusi nepageidaujamų ar toksiškų metalų jonų absorbcija sistemoje, kurioje trūksta Ca 2+. Homeostazės mechanizmas, reguliuojantis absorbciją iš žarnyno, kontroliuoja Ca 2+ lygį žmonėms. Kalcis laikomas netoksišku. Kaulų mineralų nusėdimą minkštuosiuose audiniuose sukelia ne Ca 2+ jonų perteklius, o padidėjęs vitamino D kiekis. Tačiau didelis Ca 2+ kiekis maiste gali slopinti kitų metalų, reikalingų organizmui, pasisavinimą žarnyne. kūnas.

baris ir stroncis. Ba 2+ yra nuodingas dėl savo antagonizmo su K + (bet ne su Ca 2+). Šis ryšys yra aiškus pavyzdys, kad Ba 2+ ir K + joninių spindulių panašumas yra svarbesnis nei krūvio tapatumas (du šarminių žemių jonai Ba 2+ ir Ca 2+ turi skirtingus spindulius). Bario jonas yra raumenų nuodas, gydymas čia susideda iš K + druskų įvedimo į veną. Kol Ba 2+ jonai vis dar yra žarnyne, tirpių druskų SO | _ susidaro netirpus bario sulfatas, kuris nėra absorbuojamas. BaSO| naudojama kaip radioaktyvioji medžiaga virškinimo trakto tyrimams. Žmogaus organizme kauluose yra apie 0,3 g Sr 2+. Tokia suma nekelia jokio pavojaus; tačiau stroncis pastaraisiais metais tapo dideliu užteršimu 90 Sr (G 1/2 = 28 metai) dėl radioaktyviųjų nuosėdų.

Berilis. Be 2+ rūgštinėje aplinkoje sudaro netirpus Be(OH) 2 hidroksidą, kuris sumažina absorbciją žarnyne. Berilio turinčių dulkių įkvėpimas sukelia lėtinę plaučių granulomatozę (vadinamą berilioze) arba plaučių pažeidimus; liga vystosi lėtai ir dažnai baigiasi mirtimi. Liuminescencines lempas gaminančių gamyklų, kuriose berilio oksidas naudojamas kaip fosforescuojanti medžiaga, darbuotojai tapo beriliozės aukomis. (Tokia gamyba jau sustabdyta.) Milijonoji kūno svorio berilio dozė jau yra mirtina. Be 2+ cirkuliuoja organizme kaip koloidinis fosfatas ir palaipsniui įtraukiamas į kaulų skeletą. Hidroksido ir fosfato kompleksų susidarymas vyksta pagal aukščiau aprašytus principus (mažo dydžio dvivalečiams jonams, kurių įkrovos tankis yra didelis). Be 2 ~ slopina daugelį fermentų, tokių kaip fosfatazės, tai yra galingiausias šarminės fosfatazės inhibitorius. Berilis taip pat slopina magnio ir kalio aktyvuojamus fermentus, sutrikdo DNR replikaciją. "Chelatų terapija" (chelatinių vaistų, pvz., etilendiaminotetra- acto rūgštis) buvo neveiksmingas siekiant pašalinti Be 2+ iš žmonių, kenčiančių nuo lėtinio apsinuodijimo beriliu, organizmo. Akivaizdu, kad su tokia pavojinga latentinio (ilgai trunkančio) toksiškumo medžiaga kaip berilis turi būti elgiamasi labai atsargiai, o geriau jį iš viso pašalinti iš apyvartos.

Lantanidai. Lantaniduose yra 15 elementų, nuo lantano, kurio atominis skaičius 57, iki liutecio, kurio atominis skaičius 71. Visi jie randami biologinėse sistemose tik +3 oksidacijos būsenoje. Gadolinio Gd 3+ – šios serijos vidurinio elemento (atominis skaičius 64) – jonų spindulys labai atitinka Ca 2+ joninį spindulį. Kadangi atomų dydžio panašumas yra svarbesnis nei krūvio lygybė, lantanidai pakeičia kalcį daugelyje biologinių sistemų. Toks lantanido pakaitalas nėra reikšmingas, kai metalo jonas atlieka daugiausia struktūrinį vaidmenį, tačiau jis gali turėti slopinamąjį arba aktyvinamąjį poveikį, kai metalo jonas yra aktyvioje vietoje. Lantanido jonai buvo labai plačiai naudojami nustatant Ca 2+ jonų surišimo vietas baltymų makromolekulėse. Nė vienas iš lantanido elementų nėra biologiškai svarbus. Augalai priešinasi lantanidų kaupimuisi ir taip blokuoja lantanidų perdavimą žmonėms, daugiausia per maisto grandinę. Lantanidai yra vandens jono (3+) pavidalu iki pH=6, kai prasideda hidrokso kompleksų ir nuosėdų susidarymas. Jų fosfatai taip pat netirpūs. Dėl to lantanidai žarnyne sudaro netirpius kompleksus, todėl prastai pasisavinami. Nė vienas iš jų nėra laikomas toksišku.

Aliuminis. Kadangi aliuminis yra labiausiai paplitęs metalas žemės plutoje, jis retai randamas gyvuose organizmuose, tikriausiai todėl, kad jį sunku pasiekti, nes jis yra sudėtingų mineralų telkinių dalis. Paprastai suaugusio žmogaus kūne yra 61 mg aliuminio ir Pagrindinė dalis- į plaučius įkvėpus. Vienintelis aliuminio katijonas A1 3+ neutraliuose tirpaluose sudaro netirpus hidroksidą A1(OH) 3 ir jo pagrindu stipriai susietus hidrokso ir okso junginius. Būtent tokių dalelių susidarymas ir netirpus A1P0 4 riboja A1 3+ įsisavinimą virškinamajame trakte. Po absorbcijos didžiausia aliuminio koncentracija yra smegenyse. Inkstų veiklos pablogėjimas žymiai sumažina organizmo gebėjimą išskirti A1 3+. Didelis aliuminio kiekis sukelia fosfatų išeikvojimą dėl A1PO 4 susidarymo. Vandenyje ir maiste galimas tik nedidelis šio metalo kiekis, o esant tokioms koncentracijoms A1 3+ nėra ypač toksiškas. Al 3+ (taip pat Hg 2+ ir Pb 2+ ) patekimas į rūgščių lietaus miesto vandentiekį lemia didesnį metalų kiekį, o tai jau tampa problema. Į vandenį patekę metalo jonai gali kelti daug rimtesnį pavojų žuvims nei rūgštingumas. Ribotas Ca 2+ ir Mg 2+ kiekis padidina galimą aliuminio toksiškumą. Toksinis A1 3+ poveikis pasireiškia vidurių užkietėjimu ir nervų sutrikimais. Aliuminio koncentracijos padidėjimas smegenyse yra susijęs su Alzheimerio liga, demencijos tipo sutrikimais ir net mirtimi, daugiausia vyresnio amžiaus žmonėms. Tačiau, remiantis šiuolaikinėmis medikų idėjomis, aliuminio greičiausiai nėra Pagrindinė priežastis liga, bet kaupiasi ir taip nesveikose smegenyse arba veikia kaip vienas iš daugelio veiksnių. Bet kuriuo atveju tai, kad vyresnioji karta naudoja antiperspirantus, kurių sudėtyje yra aliuminio, taip pat vartoja didelius kiekius antacidinių (rūgštį neutralizuojančių vaistų), yra labai nerimą keliantis ženklas. Pacientai, dializuojami esant didelei A1 3+ koncentracijai vandenyje, gali susirgti „dializės demencija“.

Chromas. Chromas tradiciškai įtraukiamas į būtinų mikroelementų sąrašus. Žmogaus kūne yra apie 6 mg chromo, paskirstyto tarp daugelio audinių. Nors reikiamos dozės nenustatytos, jos turėtų būti labai mažos. Reikalingą chromo kiekį sunku įvertinti cheminiais ar biocheminiais metodais. Chromo poreikio priežastis taip pat lieka nežinoma. Nors praėjo 25 metai nuo tada, kai Cr 3+ pirmą kartą buvo pasiūlyta būti gliukozės tolerancijos faktoriaus komponentu, paties komplekso prigimtis lieka nežinoma, o kai kurios tokiam kompleksui siūlomos struktūros atrodo nepagrįstos. Kai pH = 7, labiausiai paplitęs junginys yra Cr(OH)2, bet jo inertiška daugiabranduolinė, kompleksinė forma. Net chromo (III) heksaakvajono pavidalu vandens molekulės pasikeitimas tirpikliu trunka keletą dienų. Kaip tik šis inertiškumas, matyt, apriboja Cr(III) vaidmenį tik struktūrinėmis funkcijomis. Jei chromas vis dėlto dalyvauja greitose reakcijose, jis jose veikia kaip Cr (II). Cukrus gali veikti kaip galimi chromo ligandai. Gliukozė yra tik santykinai prastas ligandas šiam metalui surišti, tačiau kai kuriuose trivalenčiuose chromo kompleksuose šis apribojimas gali neveikti. Trivalentis Cr(III) yra vienas mažiausiai toksiškų metalo jonų; stiprus oksidatorius šešiavalentis Cr (VI) jau yra toksiškesnis. Esant pH

Molibdenas. Šis metalas dažniausiai randamas kaip Mo(VI), o molibdatas MoO|“ adsorbuojamas virškinimo trakte. Molibdenas augaluose randamas kaip fermento azotogenazės kofaktorius. Ksantino oksidazė (katalizuojanti šlapimo rūgšties susidarymą gyvūnams) turi du Mo atomus, aštuonis Fe atomus ir du flavino žiedus, kurie yra adenino dinukleozido kofaktorių dalis. Molibdeno toksiškumas yra toksinis kaip varis arba siera. Atrajotojams, šeriamiems pašarais, kuriuose gausu molibdeno ir išsekus vario, išsivysto navikai, kuriuos lydi augimo slopinimas, anemija, kaulų ligos. Žmonėms dieta, kurioje yra panašus molibdeno ir vario santykis, sukelia podagros simptomus. Vario preparatus naudinga vartoti gyvūnams, apsinuodijusiems molibdenu. Nei molibdenas, nei su juo susijęs volframas, kuris nėra būtinas organizmui ir slopina ksantino oksidazės aktyvumą, nelaikomas ypač toksiškais metalais.

Manganas. Yra žinomos kelios mangano oksidacijos būsenos, tačiau yra įrodymų, kad šis metalas nedalyvauja redokso reakcijose, o svarbus tik Mn 2+; Mn 3+ yra nestabilus kaip vandens jonas, kai pH > 0 ir, nebent kompleksinės formos, neutraliuose tirpaluose lengvai redukuojamas iki Mn 2+ . Duomenų apie tai, ką lemia mangano trūkumas žmogaus organizme, nėra. Gyvūnams jo trūkumas sukelia kaulų augimo pablogėjimą, produktyvios funkcijos sumažėjimą ir galbūt cholesterolio sintezės slopinimą. Manganas gali būti fermentų kofaktorius. Nors Mn 2+ aktyvuoja daug fermentų, šis aktyvinimas yra specifinis, kadangi šiuo tikslu veiksmingi ir kiti metalų jonai, tokie kaip Mg 2+ . Mn 2+ koncentracija kraujo plazmoje yra tik viena tūkstantoji Mg 2+ koncentracijos. Manganas yra beveik netoksiškas, ypač Mn 2+ jono pavidalu. Permanganato jonas MnOj yra toksiškas dėl savo oksidacinio pobūdžio. Dažniausias apsinuodijimas manganu atsiranda dėl mangano oksido įkvėpimo į pramoninės gamybos. Lėtinis toks poveikis gali sukelti manganizmą, dėl kurio jau yra rimta, negrįžtama žala centrinei nervų sistemai ir smegenims. Matyt, mangano perteklius organizme turi įtakos smegenų fermentinėms sistemoms. Deja, universalių, veiksmingų priešnuodžių nėra, tiesiog bandoma pašalinti pirminę priežastį.

Geležis. Geležies kiekis žmogaus organizme yra 4 g, iš kurių apie 70 proc., t.y. 3 g yra raudonųjų kraujo kūnelių sudėtyje hemoglobino pavidalu, didžioji dalis likusios yra geležies baltymuose, o nedidelis kiekis yra kai kuriuose fermentuose. Iš rekomenduojamo 10-20 mg geležies paros poreikio pasisavinama tik 10-20%, kiek didesnis kiekis geležies stokojantiems asmenims, kurių homeostazė gera. Geležies pasisavinimą stabdo netirpių hidroksidų, fosfatų, kompleksų su riebalų rūgštimis susidarymas; jį skatina tirpus cukrus ir askorbo rūgšties chelatai. Beveik visi 25 mg geležies, išsiskiriančios per parą po hemoglobino skilimo, efektyviai perdirbamos kepenyse, todėl geležies pusinės eliminacijos laikas žmogaus organizme viršija 10 metų. Būtent todėl žmogui per parą pakanka pasisavinti mažiau nei 1 mg (išimtis – menstruacijų laikotarpis, per kurį moteris netenka apie 20 mg geležies). Dažniausias žmonių trūkumas visame pasaulyje yra geležies trūkumas, kuriuo serga iki 10 % moterų iki menopauzės, gyvenančių pramoniniuose rajonuose; kai kuriose grupėse šis skaičius išauga iki 100%. Geležies trūkumas sukelia anemiją. Geležis absorbuojama kaip Fe(II) ir kraujyje oksiduojama iki Fe(III). Kadangi Fe 3+ net rūgštiniuose vandeniniuose tirpaluose sudaro visiškai netirpias nuosėdas, baltymas transferinas perneša Fe 3+ į kraują. Išnaudojus transferino Pe 3+ talpą, Fe(OH) 3 nusėda kraujyje. Geležies toksiškumas pasireiškia konkrečioms grupėms: JAV iš tūkstančio vaikų kasmet miršta apie 10, prariję mamoms paruoštas FeSO 4 mineralines tabletes; kur virimas vyksta geležiniuose puoduose; tarp alkoholikų, kenčiančių nuo sunkaus kepenų funkcijos sutrikimo. Geležies toksiškumas yra susijęs su virškinimo trakto ligomis, šoku ir kepenų pažeidimu.

Kobaltasžinomas kaip esminis vitamino B12 komponentas, sudarytas į sudėtingą korininį makrociklą su keturiais susietais pirolio žiedais. dienos poreikis vitamino B 12 žmogus turi tik 3 mcg, o jo trūkumas sukelia anemiją ir stabdymą. Yra žinoma, kad kelios vitamino B 12 formos yra fermentų kofaktoriai metilo grupių perdavimo reakcijose, taip pat kitose reakcijose, kurių metu keičiasi kobalto oksidacijos būsena. Kobaltas, neprisijungęs prie vitamino B 12 korinoido žiedo, randamas biologinėse sistemose Co 2+ jonų pavidalu. Šis jonas gali surišti keturis, penkis ir net šešis donoro atomus skirtingų tipų koordinaciniuose daugiakampiuose. Zn 2+ taip pat turi panašią savybę. Šie du jonai turi vienodus efektyvius jonų spindulius visiems koordinavimo skaičiams, taip pat gana panašias stabilumo konstantas. Kompleksuose su daugybe ligandų kai kuriuose fermentuose Co 2+ pakeičia Zn 2+, dažnai suteikdamas ir aktyvių fermentų. Kadangi jame yra nesuporuotų ^/-elektronų, kai kuriuose spektriniuose metoduose naudinga naudoti Co 2+ spektriškai neaktyvaus cinko savybėms tirti cinko turinčiuose baltymuose. Co 2+ perteklius skatina kaulų čiulpus gaminti raudonuosius kraujo kūnelius; taip pat sumažina skydliaukės gebėjimą kaupti jodą, t.y. struma gali būti kobalto druskų vartojimo su anemija pasekmė. Kai kuriems aistringiems alaus mėgėjams, suvartojantiems daugiau nei tris litrus per dieną, nustatytas kobalto toksiškumas širdžiai. (Kai kuriose šalyse putai stabilizuoti į alų dedama 10–4% dvivalenčių kobalto druskų, kad būtų užgesintas likusių ploviklių poveikis.) Nors aukų skaičius buvo mažesnis nei vartojant Co 2+ vaistus. sergant mažakraujyste, dar aišku, kad etilo alkoholis didina organizmo jautrumą apsinuodijimui kobaltu, o buteliuose išpilstytame aluje esantis SO 2 ardo tiaminą (šio vitamino trūkumas sustiprina Co 2+ sukeliamą kardiotoksiškumą).

Nikelis. Biologinėse sistemose nikelis randamas beveik išimtinai kaip Ni(II). Nors tam tikromis sąlygomis nikelio oksidacijos būsena +3 yra įmanoma, tai mažai tikėtina labai išsivysčiusiems organizmams. Žmogaus organizme yra apie 10 mg Ni 2+, o jo kiekis kraujo plazmoje yra gana siauras, o tai rodo homeostazę ir, galbūt, nikelio poreikį. Mažas Ni 2 * kiekis stimuliuoja gyvūnus. Jis tarnauja kaip augalų fermento ureazės kofaktorius. Kartu su kitais metalų jonais Ni 2 * aktyvuoja tam tikrus fermentus gyvūnų organizme, tačiau jo būtinumas žmonėms dar neįrodytas. Ni 2+ jonas yra dar vienas palyginti netoksiško metalo pavyzdys. Tačiau pramoniniai dūmai, ypač tie, kuriuose yra nikelio karbonilo Ni(CO) 4 (kuriame nikelis formaliai yra nulinės būsenos), lengvai absorbuojami plaučiuose ir yra labai toksiški. Nurijus Ni 2+ jonas sukelia ūmų virškinimo trakto diskomfortą. Lėtinis apsinuodijimas nikeliu sukelia širdies ir kitų audinių sunaikinimą. Nikelio toksiškumo priežastys mums nežinomos; jis blokuoja fermentus ir reaguoja su nukleino rūgštimis.

Varis. Vario koncentraciją organizme reguliuoja homeostazė, o optimalios jo koncentracijos yra plačiose ribose. Štai kodėl nei vario trūkumas, nei jo toksiškumas nėra dažni. Varis yra esminis kelių fermentų, katalizuojančių įvairias redokso reakcijas, kofaktorius. Jo trūkumas sukelia mažakraujystę, blogą kaulų ir jungiamųjų audinių būklę, taip pat plaukų pigmentacijos praradimą. Gali būti, kad vartojant Zn 2+, pavyzdžiui, tablečių pavidalu, gali atsirasti vario trūkumas. Abiejų valentinių būsenų varis, Cu(I) ir Cu(II), gerai jungiasi su glutationo ir sieros turinčių baltymų sulfhidrilo grupe. Cu(II) neapsaugotą sulfhidrilo grupę oksiduoja į disulfidinę grupę, savaime gyja iki Cu(I), todėl organizmas turi surišti Cu(I) prieš įvykstant sulfhidrilo grupės oksidacijai. Apie 95% vario kraujo plazmoje yra baltyme ceruloplazminas. Nors jis turi vieną sulfhidrilo grupę, pagrindinė vario jungimosi vieta neutraliuose plazmos albumino tirpaluose yra baltymo molekulės amino galas, kuriame yra amino azotas, du deprotonuoti peptidiniai azotai ir kitas imidazolo žiedo azotas šoninėje grandinėje. trečioji aminorūgštis; visi šie azoto atomai sudaro vario chelatą, sudarydami plokščią žiedų sistemą. Hexaaqua-Cu 2+ tampa tetragoniškesnis (plokštuminis), nes didėja azoto donorų atomų skaičius. Didelis kiekis vario, patekusio į virškinamąjį traktą, dirgina skrandžio ir žarnyno nervų galūnes, sukelia vėmimą. Lėtinis vario perteklius sukelia augimą, hemolizę ir mažą hemoglobino kiekį, taip pat audinių pažeidimus kepenyse, inkstuose ir smegenyse. Ceruloplazmino trūksta daugumai pacientų, sergančių „Vilsono liga“ – įgimtu medžiagų apykaitos defektu. Tokie pacientai nustato pakelti lygiai vario kepenyse kartu su jo disfunkcija. Vario toksiškumą galima sumažinti vartojant MoO|.

Cinkas.Žmonėms Zn 2+ jonas yra daugiau nei 20 metalų fermentų, įskaitant metabolizme dalyvaujančias nukleino rūgštis, dalis. Dauguma kraujyje esančių Zn 2+ jonų randami eritrocituose kaip būtinas karboanhidrazės fermento kofaktorius. Cinkui žinoma tik viena oksidacijos būsena tirpale. Zn 2+ vaidmuo fermento sudėtyje yra: a) arba tiesioginiame substrato surišime ir poliarizacijoje; b) arba netiesioginė sąveika per surištus vandens arba hidroksido jonus, kaip įprastų rūgščių-šarmų katalizatorių ir nukleofilų atveju. Didžioji dalis Zn 2+ žmogaus organizme yra jo raumenyse, o didžiausia cinko koncentracija lytinėje liaukoje yra prostatoje. Zn 2+ lygį kontroliuoja homeostazė. Cinko trūkumas pastebėtas alkoholikams, taip pat besivystančių šalių žmonėms, kurių racione gausu skaidulinio ir klampaus maisto. Cinko trūkumas pasireiškia jaunų žmonių odos pažeidimu, augimo sulėtėjimu, sutrikusia lytine raida ir seksualinėmis funkcijomis. Nors žmonėms nėra žinomas afrodiziakas, normaliam vyrų seksualiniam elgesiui reikalingas pakankamas Zn 2+ kiekis. Kadangi žmogaus spermatogenezė yra daugiapakopis procesas, sutrikimų korekcija ir lytinės sveikatos atstatymas didinant Zn 2+ koncentraciją reikalauja tam tikro laiko. Cinko papildai gali išbalansuoti kitų metalų medžiagų apykaitos pusiausvyrą, todėl tokios intervencijos turi būti atliekamos griežtai laikantis medicininė priežiūra. Šį patarimą ypač akcentuojame, nes hipotezė apie Zn 2+ /Cu 2+ santykį, kaip pagrindinį priežastinį veiksnį, lemiantį koronarinės širdies ligos vystymąsi (vietinis arterinės kraujotakos nutrūkimas), pasirodė gana teisinga. Dvivalenčio cinko vartojimas skatina žaizdų gijimą pacientams, kuriems trūksta cinko, tačiau nepadeda, jei organizme yra pakankamas Zn 2+ kiekis. Mėsoje ir žuvyje gana daug cinko, todėl pramoninių šalių gyventojams jo papildai nereikalingi; be to, tokie priedai gali būti pavojingi, jei jų vartojama tokiais kiekiais, kurie trukdo įsisavinti varį, geležį ir kitus svarbius metalų jonus.

Per didelis cinko druskų kiekis gali sukelti ūmius žarnyno sutrikimus, kuriuos lydi pykinimas. Ūmus apsinuodijimasšis elementas atsirado vartojant rūgštines vaisių sultis, supakuotas į cinkuotą (cinku dengtą) plieninę tarą. Žmonių lėtinio apsinuodijimo cinku atvejai paprastai nežinomi, tačiau jis gali pasireikšti neryškiai, neaiškiai. Taigi, pavyzdžiui, cinkui ir variui konkuruojant, cinko perteklius gali sukelti vario trūkumą, jei pastarojo yra minimalus kiekis. Panašiai cinko perteklius gali sulėtinti gyvūnų skeleto vystymąsi, jei Ca ir P yra minimaliais kiekiais. Apskritai cinko jonai nėra pavojingi ir, matyt, pagrindinė apsinuodijimo juo galimybė yra buvimas kartu su toksišku kadmiu (užteršimo pavidalu).

kadmis. Gana retai kadmio yra mineraluose ir dirvožemyje kartu su cinku apie 0,1%. Kaip ir cinkas, šis elementas atsiranda tik dvivalenčio Ccl 2+ jono pavidalu. Kadmio jonas yra didesnis už cinko joną; savo dydžiu jis yra artimesnis kalcio jonui, todėl jį galima naudoti kaip vadinamąjį Ca testą. Tačiau vis dėlto, pagal savo gebėjimą surišti ligandus, kadmis yra panašesnis į cinką, todėl, palyginti su cinku, apsinuodijimų skaičius buvo daug didesnis. Priešingai nei Ca 2+ jonai, abu šių metalų jonai sudaro stiprius ryšius su ligandų donorais azoto ir sieros atomais. Dėl kadmio pertekliaus sutrinka metalų apykaita, sutrinka cinko ir kitų metalų fermentų veikla, o tai gali sukelti cinko persiskirstymą organizme. Tikslus kadmio toksiškumo mechanizmas nežinomas, nors jis tikrai yra daugiapakopis.

Visiškai priešingai nei CH 3 Hg + jonas, kadmio jonas negali lengvai pereiti placentos barjero, o naujagimiams šio elemento visiškai nėra. Daugumoje žmonių kadmis iš maisto kaupiasi lėtai. Sugertą Cd 2+ organizmas išskiria labai lėtai, jo pusinės eliminacijos laikas viršija 10 metų. Dėl to - kadmio kiekio padidėjimas inkstuose per žmogaus gyvenimą nuo nulio gimimo metu iki maždaug 20 mg senatvėje (nerūkantiems) ir iki 40 mg suaugusiam rūkančiam. Didžioji šio elemento dalis yra susijusi su metalotioneinu, kuris yra mažos baltymų molekulės su sulfhidrilo pakaitalais, kurių buvimą grandinėje skatina pats kadmis.

Ūmus apsinuodijimas kadmiu pasireiškia vėmimu, žarnyno spazmu, galvos skausmu; tai netgi gali kilti iš geriamas vanduo arba kiti, ypač rūgštūs, skysčiai, kurie kontaktavo su Cd turinčiais junginiais vandens vamzdžiuose, mašinose ar kadmiu glazūruotuose induose. Su maistu patekęs į organizmą kadmis su krauju pernešamas į kitus organus, kur susijungia su glutationu ir eritrocitų hemoglobinu. Rūkančiųjų kraujyje kadmio yra apie septynis kartus daugiau nei nerūkančiųjų. Lėtinis apsinuodijimas kadmiu naikina kepenis ir inkstus, todėl labai pablogėja inkstų funkcija. Deja, nėra specifinės terapijos apsinuodijimui kadmiu, o kompleksonai gali tik perskirstyti kadmį į inkstus (tai taip pat pavojinga). Didelis cinko, kalcio, fosfato, vitamino D ir baltymų dietos suvartojimas gali šiek tiek palengvinti apsinuodijimą kadmiu. Ypač rimta apsinuodijimo kadmiu forma Japonijoje buvo apibūdinta kaip „itai-itai“ liga (japoniškas „oh-oh“ atitikmuo). Ligos pavadinimas kilęs nuo nugaros ir kojų skausmo, kurį lydi osteomaliacija arba kaulų dekalcifikacija (dažniausiai vyresnio amžiaus moterims), dėl kurių atsiranda kaulų trapumas (žinomas atvejis, kai vienam asmeniui įvyksta 72 lūžiai). Sunkus inkstų funkcijos sutrikimas taip pat buvo pastebėtas dėl proteinurijos (baltymų atsiradimo šlapime), kuri tęsiasi net nustojus sąlyčiui su kadmiu. Ši liga sukelia mirtį.

Gyvsidabris yra toksiškas bet kokia jo forma. Pasaulinis gyvsidabrio išmetimas, susijęs su dujomis iš žemės plutos ir vandenynų, mažiausiai penkis kartus viršija gyvsidabrio kiekį, kurį gamina žmonės, tačiau pramoninis jo išmetimas yra labiau lokalizuotas ir koncentruotas. Vidutiniškai žmogaus kūne yra 13 mg gyvsidabrio, o tai jam neduoda jokios naudos. Įvairios gyvsidabrio druskos anksčiau buvo naudojamos kaip gydomosios medžiagos (pavyzdžiui, gyvsidabrio benzoatas buvo naudojamas sifiliui ir gonorėjai gydyti). Gyvsidabrio reagentų naudojimas kaip insekticidai ir fungicidai sukėlė lengvą ir sunkų apsinuodijimą tūkstančiams žmonių. Todėl apsinuodijimas gyvsidabriu yra pasaulinė problema.

Gyvsidabris gali būti trijų dažniausiai pasitaikančių formų ir viena, rečiau, kaip gyvsidabrio jonas Hg2+, kuris neproporcingas elementiniam gyvsidabriui ir dvivalenčiam gyvsidabriui:

Šiai reakcijai pusiausvyros konstantos reikšmė

rodo, kad reakcija pageidautina vyksta iš dešinės į kairę. Tačiau iš tikrųjų reakcija vyksta iš kairės į dešinę dėl stipraus Hg 2+ jono gebėjimo kompleksuoti su daugeliu ligandų. Trečioji paplitusi gyvsidabrio forma yra jo organinis junginys metilo gyvsidabris CH 3 Hg + .

Gyvsidabris yra skystas metalas kambario temperatūroje. Nors jo virimo temperatūra yra 357°C, jis yra labai lakus, todėl pavojingesnis nei įprasta manyti. Viename kubiniame metre prisotinto (25°C) oro yra 20 mg Hg. Šis elementas beveik netirpsta vandenyje; tirpumo riba 0,28 µM esant 25°C - 56 µg/l, t.y. 56 dalys gyvsidabrio iki milijardo dalių vandens.

Abu gyvsidabrio katijonai (Hg 2+ ir metilo gyvsidabrio CH 3 Hg +) teikia pirmenybę linijinei 2 koordinacijai. Jie sudaro stipresnius kompleksus (nei dauguma metalų jonų) su ligandais, turinčiais vieną donoro atomą, ypač N arba S. Iš visų šiame skyriuje nagrinėjamų metalų jonų tik gyvsidabris gali pakeisti vandenilį aminuose (bet ne amonio jone). ) šarminiuose tirpaluose. ).

Iš tiesų, pats žodis „merkaptanas“ yra kilęs iš stipraus gyvsidabrio gebėjimo jungtis su tioliais. Eritrocituose Hg 2+ jonai jungiasi prie glutationo ir hemoglobino sulfhidrilo grupių į mišrius kompleksus; kraujyje lieka tik ta gyvsidabrio dalis, kuri paprastai yra žmogaus organizme. Nepaisant to, kad manoma, kad sąveika su sulfhidrilo grupėmis yra Hg 2+ jonų toksiškumo molekulinis pagrindas, lieka nežinoma, kurie baltymai metalizuojami.

Greitas Hg 2+ ir CH 3 Hg + pasikeitimas su donorų ligandų, tokių kaip sulfhidrilo grupės, perteklius, turi didelę reikšmę toksikologijoje. Būtent jis lemia greitą gyvsidabrio pasiskirstymą per sulfhidrilo likučius audiniuose. Kraujyje CH 3 Hg' jonas pasiskirsto tokia pat proporcija kaip ir SH grupė: apie 10% plazmoje ir 90% eritrocituose, kuriuose yra ir hemoglobino, ir glutationo sulfhidrilo grupės. Gyvsidabrio poveikiui pakeisti kaip priešnuodis nuo apsinuodijimo gyvsidabriu skiriamas BAL (2,3-dimerkaptopropanolis), kuris palengvina tolygų gyvsidabrio pasiskirstymą visame kūne; Taip pat naudojama hemodializė kompleksonais, tokiais kaip cisteinas arba L-acetilpenicilaminas.

Įkvėpus gyvsidabrio garai aktyviai absorbuojami ir kaupiasi smegenyse, inkstuose ir kiaušidėse. Gyvsidabris kerta placentos barjerą; ūmus apsinuodijimas sukelia plaučių sunaikinimą. Kūno audiniuose elementinis gyvsidabris paverčiamas jonu, kuris jungiasi su molekulėmis, turinčiomis SH grupių, įskaitant baltymų makromolekules. Lėtinis apsinuodijimas gyvsidabriu susideda iš nuolatinio nervų sistemos funkcijų sutrikimo, sukelia nuovargį, o esant didesniam apsinuodijimo lygiui sukelia ir būdingą gyvsidabrio tremorą, kai smulkus tremoras kas kelias minutes pertraukiamas pastebimu drebėjimu. Tik 1 g gyvsidabrio druskos yra mirtina. Gyvsidabrio druskos kaupiasi inkstuose, tačiau jos negali, kaip ir elementinis gyvsidabris, greitai prasiskverbti pro kraujo ar placentos barjerą. Ūmus apsinuodijimas nurijus gyvsidabrio iš virškinimo trakto gleivinės nusodina baltymus, sukelia skausmą, vėmimą ir viduriavimą. Jei pacientas išgyvena tuo pačiu metu, tada kritinis organas yra kepenys. Yra tam tikra raudonųjų kraujo kūnelių hemolizė. Lėtinis apsinuodijimas išreiškiamas pažeidžiant centrinės nervų sistemos funkciją; Lewiso Carrollo „Alisa Stebuklų šalyje“ personažas „Pašėlęs Hutter“ yra puikus pavyzdys, kai auka susirgo profesine liga nuo apsinuodijimo Hg(N0 3) 2 druska, naudojama apdirbant kailius.

Organiniai gyvsidabrio dariniai, tokie kaip metilo gyvsidabrio chloridas CH 3 HgCI, yra labai toksiški dėl savo lakumo. Užteršto vandens, kuriame yra gyvsidabrio, mikroorganizmai neorganinius gyvsidabrio junginius lengvai paverčia monometilgyvsidabriu CH 3 Hg + . Ir didžioji dalis gyvsidabrio žuvų kūne yra tokios formos, kuri gali išlikti metų metus. Didelis CH 3 Hg + kiekis neatrodo toks toksiškas žuvims, kaip žmonėms, kurių CH 3 Hg + jonai įkvėpti ar nurijus aktyviai absorbuojami, patenka į eritrocitus, kepenis, inkstus ir nusėda smegenyse. (įskaitant vaisiaus smegenis), sukelia rimtus kumuliacinius negrįžtamus centrinės nervų sistemos sutrikimus. Žmogaus kūne gyvsidabrio pusinės eliminacijos laikas svyruoja nuo kelių mėnesių iki kelerių metų. Toksinis poveikis gali būti latentinis, o apsinuodijimo simptomai gali pasireikšti tik po kelerių metų.

Du garsiausi masinio apsinuodijimo gyvsidabriu pavyzdžiai buvo sukelti būtent CH 3 Hg +. 1956 metais Minamatos liga buvo aptikta Japonijos pietuose, netoli tokio pavadinimo įlankos. 1959 metais buvo įrodyta, kad šią ligą sukelia valgant gyvsidabriu apsinuodijusias žuvis chlorido CH 3 HgCl pavidalu, kurį chemijos įmonė išleidžia tiesiai į įlankos vandenis. Gyvsidabrio koncentracija buvo tokia didelė, kad žuvys nugaišo, paukščiai, ėdę šią žuvį, krito tiesiai į jūrą, o katės, kurios paragavo užnuodyto maisto, judėjo „sukdamos ratus ir šokinėdami, zigzagais ir griūdavo“. Jau 1954 metais tokie „šokiai“ čia pastebimai sumažino kačių populiaciją. Tačiau įlankos vandenų taršos gyvsidabriu matavimai šioje vietovėje nebuvo atlikti iki 1959 m. Ir tik dėka senovės japonų papročio laikyti išdžiovintą naujagimių virkštelę, tapo įmanoma įrodyti, kad įlankos užterštumas. su gyvsidabriu prasidėjo jau 1947 m. Tačiau iki 1968 m. nuotekų išleidimas į įlanką nebuvo sustabdytas!

Žmogui Minamatos liga dėl metilo gyvsidabrio nurijimo prasidėjo galūnių ir veido tirpimu, odos jautrumo ir rankų motorinės veiklos sutrikimu, pavyzdžiui, rašant. Vėliau atsirado judesių koordinacijos stoka, silpnumas, drebulys ir eisenos neapibrėžtumas, taip pat psichikos sutrikimai, kalbos, klausos, regos sutrikimai. Ir galiausiai – bendras paralyžius, galūnių, ypač pirštų, deformacija, rijimo pasunkėjimas, traukuliai ir mirtis. Tragiška ir tai, kad vaikai, gimę šios ligos mažai paliestų mamų, kurios galėjo išvis nepastebėti jos simptomų, mirė nuo cerebrinio paralyžiaus arba tapo idiotais (dažniausiai centrinės nervų sistemos paralyžius nėra siejamas su aiškiu protinės raidos atsilikimu) . Matyt, motinos organizme esantis CH 3 Hg + pro placentos barjerą prasiskverbia į itin jautrų vaisiaus kūną. Sunkesnės ligos stadijos moterys nebegalėjo susilaukti vaikų.

Talis. Labai toksiškų talio junginių absorbcija organizme sukelia gastroenteritą, periferinę neuropatiją ir dažnai mirtį. Esant ilgalaikiam, lėtiniam talio veikimui, pastebimas nuplikimas. TI2SO4 naudojimas nuo graužikų buvo sustabdytas dėl didelio toksiškumo kitiems naminiams ir laukiniams gyvūnams. Pagrindinė talio forma organizme yra T1 + jonas, nors T1C1 yra šiek tiek tirpus; talis organizme taip pat egzistuoja T1 3+ pavidalu. Talio jonai nėra daug didesni už kalį, tačiau jie yra daug toksiškesni, o talio pralaidumas per ląstelių membranas yra toks pat kaip kalio. Nors T1 + ir K + jonai yra artimo dydžio, pirmasis yra beveik keturis kartus labiau poliarizuojamas ir sudaro stiprius kompleksus. Pavyzdžiui, jis sudaro netirpius kompleksus su riboflavinu, todėl gali sutrikdyti sieros metabolizmą.

Švinas žinomas beveik penkis tūkstančius metų, o graikų ir arabų mokslininkai jau žinojo apie jo toksiškumą. Aukštas lygis Apsinuodijimas švinu buvo pastebėtas tarp romėnų, nes jie laikydavo vyną ir gamindavo maistą švino induose. Goya, kaip ir kiti menininkai, kentėjo nuo įkvėpimo ir atsitiktinio kontakto su švino dažais. Šiais laikais didelis švino kiekis kelia pavojų miesto vaikams dėl to, kad jie dažnai liečiasi su švino dažais nudažytais daiktais, žaidžia su panaudotomis baterijomis, gamina daiktus iš žurnalų lapų (spalvotos spaudos dažuose Pb yra 0,4%). O labiausiai dėl to, kad jie kvėpuoja automobilių išmetamosiomis dujomis užterštu oru, kuriame yra tetraetilšvino Pb (C 2 H 5) 4 degimo produktų, kurių dedama į benziną, kad padidėtų. oktaninis skaičius kuro.

Pagrindinis švino taršos šaltinis yra maistas. Laimei, praryto švino absorbcija yra maža, nes susidaro netirpus fosfatas Pb 3 (P0 4) 2 ir bazinis karbonatas Pb 3 (CO 3) 2 (0H) 2 . Absorbuotas švinas kaupiasi kauluose, iš kurių vėliau išsiskiria dėl osteoporozės, sukeldamas „uždelstą“ toksiškumą. Šiandien vidutiniškai žmogaus gelyje yra apie 120 mg švino, t.y. dešimt kartų daugiau nei Egipto mumijose. Nesant kritulių sukeliančių jonų, esant pH = 7, švinas yra Pb 2+ jono pavidalu. Pagal tarptautinius susitarimus švino koncentracija geriamajame vandenyje neturi viršyti 50 µg/l. Ūmus apsinuodijimas švinu pirmiausia sukelia apetito praradimą ir vėmimą; lėtinis apsinuodijimas palaipsniui sukelia inkstų veiklos sutrikimus, anemiją.

testo klausimai

• 1. Koks yra metalų jonų bioneorganinės chemijos tyrimo objektas ir dalykas?
• 2. Išvardykite šarminių metalų jonus (ličio, natrio, kalio, rubidžio, cezio). Kokie yra pagrindiniai jų ekologiniai ir fiziologiniai duomenys?
• 3. Išvardykite šarminių žemės metalų (magnio, kalcio, bario, stroncio, berilio, lantanidų) jonus. Kokie yra pagrindiniai jų ekologiniai ir fiziologiniai duomenys?
• 4. Paaiškinkite švino poveikį žmogaus organizmui. Kokias priemones galima pasiūlyti žmonių sveikatai apsaugoti nuo švino?
• 5. Kaip kadmis, gyvsidabris, arsenas patenka į žmogaus organizmą; koks jų poveikis?
• 6. Kodėl gyvam organizmui būtinas seleno vartojimas?
• 7. Apibrėžkite bioneorganinę chemiją ir nurodykite jos vietą tarp kitų aplinkos mokslų.
• 8. Apibrėžkite sąvokas „teršiantis komponentas“ ir „ksenobiotikas“. Įvardykite tipiškus ksenobiotikus, įtrauktus į sunkiųjų metalų grupę.
• 9. Kodėl Maskvos ir Maskvos srities gydytojai studentams ir moksleiviams rekomenduoja reguliariai vartoti produktus, kuriuose yra jodo?
• 10. Įvardykite pagrindinius sunkiųjų metalų atomų migracijos kelius atmosferoje ir hidrosferoje.
• 11. Apibūdinkite įvairias migracijos formas pagal sunkiųjų metalų atomų biologinį prieinamumą.
• 12. Įvardykite pagrindinius cheminius procesus, lemiančius sunkiųjų metalų atomų buvimo vandens aplinkoje formas. Koks yra pagrindinis skirtumas tarp sunkiųjų metalų atomų geochemijos paviršiniuose žemynų vandenyse ir jūros vandenyse?
• 13. Kaip humusinių junginių buvimas vandenyje veikia sunkiųjų metalų atomų biologinį prieinamumą? Įvardykite biocheminius mechanizmus, apsaugančius gyvus organizmus (augalus ir gyvūnus) nuo toksinio sunkiųjų metalų atomų poveikio.
• 14. Apibrėžkite sunkiuosius metalus. Koks jų vaidmuo biosferoje?
• 15. Apibūdinkite chromo ir gyvsidabrio ciklus.
• 16. Kokie yra cheminių elementų pasiskirstymo biosferoje modeliai?
• 17. Kokios yra pramoninės biosferos taršos pasekmės aplinkai.
• 18. Apibrėžkite didžiausias leistinas koncentracijas (kiekius).
• 19. Kaip nustatyti vandens tinkamumą naudoti įvairioms reikmėms?
• 20. Pateikite maisto produktuose esančių teršalų MPC vertes.

Gyvybės metalų samprata. natrio ir kalio. Atomų sandara ir katijonų hidratacijos ypatumai, lemiantys jų kiekį tarpląstelinėje ir tarpląstelinėje aplinkoje.

Gyvybės metalai- dešimt elementų: K, Na, Ca, Mg, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo. Jų dalis organizme sudaro 2,4 proc. Visi gyvybės metalai kūne yra arba laisvųjų katijonų pavidalu, arba yra jonai – kompleksą sudarončios medžiagos, susijusios su bioligandais. Jie aktyviai dalyvauja medžiagų apykaitoje.

natrio ir kalio yra IA grupės elementai. Šios grupės elementų atomai turi vieną elektroną išoriniame sluoksnyje s polygyje, kurį jie linkę paaukoti junginiais partneriui, sudarydami stabilias simetriškas monokacijas su artimiausių tauriųjų dujų elektronų konfigūracija.

Dėl elektroninės struktūros stabilumo ir mažo teigiamo krūvio tankio Na + ir K + katijonų paviršiuje jų išorinio lygio laisvieji atominiai gyventojai negali efektyviai sąveikauti su artimiausių vandens molekulių vienišomis elektronų poromis. , dėl ko jie išlaikomi katijono hidratacijos apvalkale tik elektrostatiškai. Todėl natrio ir kalio katijonai nehidrolizuojami vandeninėje terpėje ir praktiškai nerodo polinkio į kompleksų susidarymą.

Pagrindinis natrio ir kalio katijonų savybių skirtumas yra dėl jų paviršiaus teigiamo krūvio tankio skirtumo: Na + katijonas turi didesnį, todėl jo elektrostatinis laukas stipriau sulaiko vandens molekules. Dėl to natrio katijonui būdinga teigiama hidratacija, o kalio katijonui būdinga neigiama hidratacija. Tai, pasak Slesarevo Valerijaus Ivanovičiaus, gali paaiškinti, kodėl Na + ir K + katijonai gyvose sistemose yra antagonistai ir kodėl kalio katijonai daugiausia yra tarpląstelinių skysčių, o natrio katijonai - tarpląstelinių skysčių komponentas.

K + jonų koncentracija ląstelės viduje yra apie 35 kartus didesnė. Nei už jos ribų, o Na + jonų koncentracija ekstraląsteliniame skystyje yra 15 kartų didesnė nei ląstelės viduje. Daugeliui svarbių biologinių procesų įgyvendinimui būtina nuolat palaikyti tokį netolygų šių jonų pasiskirstymą, kuriam reikia energijos, nes jonų pernešimas per membraną turi vykti prieš jų koncentracijų gradientą. Tai realizuojama kalio-natrio siurblio pagalba, kuris dėl vienos ATP molekulės hidrolizės energijos pašalina iš ląstelės tris Na + katijonus, o į ląstelę pasiunčia du K + katijonus. Dėl perduodamų elektros krūvių disbalanso vidinis membranos paviršius įkraunamas neigiamai, o išorinis – teigiamai.

Didelė tarpląstelinė K jonų koncentracija pirmiausia užtikrina osmosinį slėgį ląstelės viduje, baltymų sintezės ribosomose fermentinių sistemų aktyvavimą ir angliavandenių oksidaciją. Eritrocituose K jonai dalyvauja hemoglobino ir oksihemoglobino buferinių sistemų darbe ir taip aktyvuoja anglies monoksido fermentą karboanhidrazę.

Jonai K + ir Na + aktyvuoti ląstelių membranų adenozino trifosfatazės (ATP – aza), kuri suteikia energijos kalio-natrio siurbliui. Šie jonai turi didelę įtaką centrinės nervų sistemos (CNS) veiklai. Na + jonų perteklius galvos smegenų žievės ląstelėse sukelia depresiją, t.y. centrinės nervų sistemos veiklos slopinimas. Katijonų K perteklius šiose ląstelėse, priešingai, sužadina centrinę nervų sistemą, sukeldamas manijos būseną.

Vadovėlis: 338–341.

Magnis ir kalcis, atomų sandara ir jų jonų hidratacijos ypatumai. Magnio ir kalcio katijonų egzistavimo formos, vieta ir vaidmuo organizme. Kaulinio audinio susidarymo ir naikinimo reakcija bei jo funkcijos.

Suaugusio žmogaus organizme yra apie 20 g magnio katijonų ir 1000 g kalcio. Pusė magnio katijonų ir beveik 99% kalcio yra kauliniame audinyje, likusi dalis yra minkštuosiuose audiniuose. Magnio katijonų paros poreikis yra apie 0,3 g, kalcio - 1 g, o moterims nėštumo metu kalcio katijonų poreikis padidėja 3-4 kartus.

Magnis ir kalcis – IIA grupės elementai periodinė sistema. Šios grupės elementų atomai išoriniame sluoksnyje s polygyje turi du elektronus (12 Mg: 3s 2; 20 Ca: 4s 2), kurie linkę pasiduoti junginiais partneriui.

Magnio ir kalcio katijonų savybių skirtumas vandeninėje terpėje yra susijęs su teigiamo krūvio tankio skirtumu jų paviršiuje. Kadangi Mg 2+ katijono spindulys yra mažesnis nei Ca 2+ (atitinkamai 66 ir 99), jis geriau hidratuoja, be to, jo išorinio lygio laisvosios atominės orbitalės, įskaitant 3d orbitales, gali sąveikauti su pavienėmis poromis. vandens molekulių elektronų, sudarančių gana stabilius akvakompleksus 2+ .

Magnio katijonas gali sudaryti kovalentinius ryšius, palyginti su kalcio katijonu. Šiuo atžvilgiu magnio katijonai, skirtingai nei kalcio katijonai, gali hidrolizuotis:

Mg 2+ +H 2 O⇌ Mg (OH) + + H +

Pagrindinė magnio katijonų masė, esanti už kaulų, yra sutelkta ląstelių viduje. Magnio jonai atlieka svarbų vaidmenį palaikant osmosinį slėgį ląstelėse. Didžioji magnio dalis kraujyje yra jonizuota forma, t.y. vandens jonų pavidalu (55–60%), maždaug 30% yra susiję su baltymais, o 10–15% yra sudėtinių junginių su fosfolipidais ir nukleotidais dalis.

Magnio katijonai yra vienas iš pagrindinių fermentinių procesų aktyvatorių dėl kompleksų susidarymo. Taigi jie aktyvina oksidacinio fosforilinimo, DNR replikacijos ir kaulų mineralizacijos fermentus.

Skirtingai nuo magnio jonų, kalcio katijonai daugiausia koncentruojasi tarpląsteliniuose skysčiuose. Kalcio apykaitą kontroliuoja prieskydinės ir skydliaukės hormonai, taip pat vitaminas D.

Pagrindinis kaulinio audinio mineralinis komponentas yra kalcio vandenilio fosfatas.

Ca 5 (PO 4) 3 OH (hidroksiapatitas). kaulinis audinys palaiko Ca 2+ jonų koncentraciją biologiniuose skysčiuose tam tikru lygiu, todėl jį galima laikyti organizmo kalcio buferiu.

kompaktiškas kaulinis audinys (kompaktiška medžiaga) – vienas iš dviejų kaulinio audinio tipų, sudarančių kaulą. Atlieka atramines, apsaugines kaulo funkcijas, tarnauja kaip cheminių elementų saugykla.

Kompaktiška medžiaga sudaro daugumos kaulų žievės sluoksnį. Jis daug tankesnis, sunkesnis ir stipresnis už kempinę medžiagą. Kompaktiškas kaulinis audinys sudaro apie 80% viso žmogaus skeleto svorio. Pagrindinis kompaktinės medžiagos struktūrinis ir funkcinis vienetas yra osteonas.

Vadovėlis: 341 – 344.

Geležis ir kobaltas, atominė struktūra ir būdingos oksidacijos būsenos. Rūgštis – šių metalų junginių bazinės, redoksinės ir kompleksinės savybės. Šių metalų junginių vaidmuo gyvame organizme.

Žmogaus organizme yra apie 5 g geležies ir 1,2 mg kobalto. Didžioji dalis geležies (70%) yra sutelkta kraujo hemoglobine; 14 % kobalto randama kauluose, 43 % – raumenyse, o likusi dalis – minkštuosiuose audiniuose. Geležies paros norma yra 10-20 mg, o kobalto - 0,3 mg.

geležis ir kobaltas- periodinės sistemos VIIIB grupės IV periodo elementai su elektroninėmis konfigūracijomis 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

Būdingiausios geležies ir kobalto oksidacijos būsenos +2 ir +3.

Vandeniniuose tirpaluose Fe 2+, Fe 3+, Co 2+ ir Co 3+ katijonai yra hidratuojami, kad susidarytų šešių koordinačių vandens kompleksai.

Fe 2+ yra stiprus reduktorius, galintis oksiduoti net atmosferos deguonį.

Co 3+ yra toks stiprus oksidatorius, kad oksiduoja net vandenį:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

2Co 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O \u003d 4CoSO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2

Geležies ir kobalto oksidai ir hidroksidai, neatsižvelgiant į oksidacijos laipsnį, pasižymi silpnomis amfoterinėmis savybėmis ir vyrauja pagrindinėmis savybėmis, ypač dvivalentės būsenos atveju, kai sąveika vyksta tik su koncentruotais šarmų tirpalais ir kaitinant.

Geležies ir kobalto katijonai yra labai linkę į kompleksų susidarymą. Jiems tai greičiausiai koordinacinis numerisšeši:

kompleksinis formavimas Geležies ir kobalto katijonai stipriai, bet skirtingai veikia jų redokso savybes, priklausomai nuo oksiduotų ir redukuotų formų kompleksų su tais pačiais ligandais stabilumo santykio.

kompleksavimas Co 3+ su ligandais, aktyvesniais už vandens molekules, daro jį stabilų vandeniniuose tirpaluose.

Kobaltas, vienas iš organizmui gyvybiškai svarbių mikroelementų. Tai yra vitamino B12 (kobalamino) dalis. Kobaltas dalyvauja kraujodaros, nervų sistemos ir kepenų funkcijose, fermentinėse reakcijose. Žmogaus kūne yra 0,2 mg kobalto kiekvienam žmogaus svorio kilogramui. Jei kobalto nėra, išsivysto akobaltozė.

gyvuose organizmuose geležies yra svarbus mikroelementas, katalizuojantis deguonies mainų (kvėpavimo) procesus. Paprastai geležis patenka į fermentus komplekso, vadinamo hemu, pavidalu. Visų pirma šio komplekso yra hemoglobine – svarbiausiame baltyme, užtikrinančiame deguonies transportavimą su krauju į visus žmonių ir gyvūnų organus. Ir būtent jis nudažo kraują būdinga raudona spalva.

Egzistuoja didelė grupė, apie 50 rūšių, geležies turintys fermentai - citochromai, kurie katalizuoja elektronų perdavimo kvėpavimo grandinėje procesą, keisdami geležies oksidacijos būseną Fe 3+ + e -   Fe 2+

Vadovėlis: 349 – 352.

Daugiau nei 25% visų fermentų turi stipriai surištų metalų jonų arba yra aktyvūs tik esant jiems. Metalų jonų funkcijoms tirti naudojami rentgeno kristalografijos, branduolinio magnetinio rezonanso (BMR) ir elektronų paramagnetinio rezonanso (EPR) metodai. Kartu su informacija apie formavimąsi ir irimą

Metalo fermentai ir metalu aktyvuoti fermentai

Metalofermentuose yra tam tikras kiekis metalo jonų, kurie turi funkcinę reikšmę ir lieka susiję su fermento molekule jos gryninimo metu. Metalų aktyvuoti fermentai pastaruosius jungiasi ne taip stipriai, tačiau jų veiklai į terpę reikia pridėti metalų. Taigi skirtumas tarp metalofermentų ir metalais aktyvuotų fermentų yra pagrįstas tam tikro fermento afinitetu savo „savam“ metalo jonui. Mechanizmai, pagrįsti metalo jonų dalyvavimu katalizėje, abiem atvejais yra panašūs.

Trigubi fermento-metalo-substrato kompleksai

Trijų (trijų komponentų) kompleksams, įskaitant katalizinį centrą, metalo joną (M) ir substratą (S), kurių stechiometrija yra 1:1:1, galimos keturios skirtingos formavimo schemos:

Metalais aktyvuojamų fermentų atveju realizuojamos visos keturios schemos. Metalofermentams komplekso susidarymas yra neįmanomas, kitaip jie negalėtų išlaikyti metalo gryninimo proceso metu (jie yra formos). Galima suformuluoti tris bendras taisykles.

1. Dauguma (bet ne visos) kinazių (-transferazių) sudaro kompleksus su jungiamuoju substratu, tokiu kaip nukleozidas-M.

2. Fosfotransferazės, kaip substratą naudodamos piruvatą arba fosfoenolpiruvatą, kiti fermentai, katalizuojantys reakcijas, kuriose dalyvauja fosfenolpiruvatas, taip pat karboksilazės sudaro kompleksus su tilto metalu.

3. Tam tikras fermentas gali sudaryti vieno tipo jungiamąjį kompleksą su vienu substratu ir kito tipo su kitu substratu.

Sujungti fermentų kompleksai (M-Enz-S)

Atrodo, kad metalai kompleksuose su jungiamuoju fermentu atlieka struktūrinį vaidmenį, palaikydami aktyvią konformaciją (pvz., glutamino sintazė), arba sudaro tiltą su kitu substratu (kaip piruvato kinazėje). Piruvato kinazėje metalo jonas atlieka ne tik struktūrinį vaidmenį, bet ir išlaiko vieną iš substratų (ATP) ir jį aktyvuoja:

Tiltiniai substratų kompleksai

Trigubų kompleksų su jungiamuoju substratu susidarymas, stebimas fermentams sąveikaujant su nukleozidų trifosfatais, matyt, yra susijęs su metalo išstūmimu iš koordinacinės sferos, kurią pakeičia ATP.

Tada substratas prisijungia prie fermento ir sudaro trigubą kompleksą:

Manoma, kad fosfotransferazės reakcijose metalų jonai aktyvuoja fosforo atomus ir sudaro standųjį polifosfato-adenino kompleksą atitinkamoje konformacijoje, kuris yra įtrauktas į aktyvų keturių komponentų kompleksą.

Tiltų metalo kompleksai

Kristalografiniai duomenys, taip pat pirminės struktūros analizė rodo, kad histidino liekana dalyvauja metalų surišime daugelio baltymų aktyviuose centruose (pavyzdžiui, karboksipeptidazė A, citochromas c, rubredoksinas, metmioglobinas ir methemoglobinas; žr. 6 skyrių). Dvejetainių (dviejų komponentų) Enz-M kompleksų susidarymo ribojantis žingsnis daugeliu atvejų yra vandens išstūmimas iš metalo jonų koordinacinės sferos. Daugelio peptidazių aktyvinimas metalo jonais yra lėtas procesas, trunkantis kelias valandas. Ši lėta reakcija

greičiausiai susideda iš Enz-M dvejetainio komplekso konformacinio pertvarkymo, dėl kurio susidaro aktyvi konformacija. Šį procesą galima pavaizduoti taip:

Pertvarkymas susidarant aktyviajai konformacijai (Enz:

Metalofermentų atveju trijų komponentų kompleksas su jungiamuoju metalu turėtų susidaryti pridedant substratą prie dvejetainio komplekso:

Metalų vaidmuo katalizėje

Metalo jonai gali dalyvauti kiekviename iš keturių žinomų mechanizmų tipų, kuriais fermentai pagreitina chemines reakcijas: 1) bendroji rūgščių-šarmų katalizė; 2) kovalentinė katalizė; 3) reagentų konvergencija; 4) streso indukcija fermente arba substrate. Be geležies jonų, kurie veikia hemo turinčiuose baltymuose, jie dažniausiai dalyvauja fermentinėje katalizėje, nors kai kurių fermentų veikloje svarbų vaidmenį vaidina ir kiti jonai (pvz.,).

Metalo jonai, kaip ir protonai, yra Lewis rūgštys (elektrofilai) ir gali sudaryti ryšį su savo ligandais per bendrą elektronų porą. Metalo jonai taip pat gali būti laikomi „superrūgštimis“, nes jie yra stabilūs neutraliame tirpale, dažnai turi teigiamą krūvį (> 1) ir gali sudaryti ryšius. Be to (skirtingai nei protonai), metalai gali tarnauti kaip trimatė matrica, orientuojanti pagrindines fermento ar substrato grupes.

Metalo jonai gali veikti kaip elektronų akceptoriai, sudarydami arba-jungtis, aktyvindami elektrofilus arba nukleofilus (bendra rūgščių-šarmų katalizė). Metalai gali aktyvuoti nukleofilus dovanodami elektronus arba patys gali veikti kaip nukleofilai.

9.1 lentelė. Pavyzdžiai, iliustruojantys metalo jonų vaidmenį fermento veikimo mechanizme

Metalo koordinavimo sfera gali užtikrinti kontaktą tarp fermento ir substrato (suartėjimas) arba, susidarant chelatams, fermentą ar substratą įtempti. Metalo jonai gali užmaskuoti nukleofilą, užkertant kelią šalutinėms reakcijoms. Galiausiai galima stereocheminė fermentinės reakcijos eigos kontrolė, kurią užtikrina metalo koordinacinės sferos gebėjimas atlikti trimatės matricos, laikančios reaguojančias grupes norimoje erdvinėje orientacijoje, vaidmenį (9.1 lentelė).

LITERATŪRA

Crane F. Hidrochinono dehidrogenazės, Annu. Rev. Biochem., 1977, 46, 439.

Fersht A. Fermentų struktūra ir mechanizmas, 2 leidimas, Freeman, 1985 m.

Kraut J. Serino proteazės: katalizės struktūra ir mechanizmas, Annu. Rev. Biochem., 1977, 46, 331.

Mildvan A. S. Fermentų veikimo mechanizmas, Annu. Rev. Biochem., 1974, 43, 357.

Purichas D.L. (red.) Fermentų kinetika ir mechanizmai. A ir B dalys. In: Methods in Enzymology, Vol. 63, 1979; t. 64, 1980, Academic Press.

Wimmer M.J., Rose I.A. Fermentų katalizuojamų grupių perdavimo reakcijų mechanizmai, Annu. Rev. Biochem., 1978, 47, 1031.

Wood H.G., Barden R.E. Biotino fermentai, Annu. Rev. Biochem., 1977, 46, 385.

1

Tirta sunkiųjų metalų jonų (Pb2+, Co2+, Zn2+) įtaka sveiko žmogaus ir įvairių pacientų kraujo eritrocitų membranų atsparumui. Nustatyta, kad sunkiųjų metalų jonai mažina kraujo eritrocitų membranos stabilumą. Eritrocitų atsparumo sumažėjimas priklauso nuo metalų jonų koncentracijos ir poveikio trukmės: kuo didesnė koncentracija ir ekspozicijos laikas, tuo labiau mažėja eritrocitų tankis. Tiriant ligas (ūminę pneumoniją, skydliaukės naviką, cukrinį diabetą), sumažėja pacientų kraujyje esančių eritrocitų atsparumas rūgštinei hemolizei. Rūgštinės hemolizės greitis ligonio kraujo eritrocituose mažėja, lyginant su sveiko žmogaus kraujo eritrocitais, priklausomai nuo ligos pobūdžio. Gauti duomenys leidžia manyti, kad eritrocitų fizikinės ir cheminės sudėties pokytis, pasireiškiantis jų atsparumo nenuoseklumu, yra eritrocitų membranos pažeidimo padarinys, kai jis yra veikiamas sunkiųjų metalų jonų.

eritrocitai

sunkiųjų metalų jonai

1. Didysis D.V. Metalų pasiskirstymo tarp skirtingų kraujo frakcijų tyrimas veikiant Zn, Cd, Mn ir Pb in vitro // Aktualios transporto medicinos problemos. - 2009. - V.18, Nr.4. – S. 71–75.

2. Gitelzon M.I. Eritrogramos kaip klinikinio kraujo tyrimo metodas / M.I. Gitelzonas, I.A. Terskovas. - Krasnojarskas: SSRS mokslų akademijos Sibiro filialo leidykla, 1954. - 246 p.

3. Novitsky V. V. Molekuliniai eritrocitų membranos sutrikimai esant skirtingos genezės patologijoms yra tipiška problemos kūno kontūrų reakcija / siurbimas // Sibiro medicinos biuletenis. - 2006. - V.5, Nr.2. – P. 62–69.

4. Okhrimenko S.M. Triptofano įtaka kai kuriems azoto apykaitos rodikliams žiurkėms, patiriantiems oksidacinį stresą, kurį sukelia kobalto irtuto druskos. Dnepropetrovsko universiteto biuletenis. Biologija, ekologija. - 2006. - V.2, Nr.4 - S. 134-138.

5. Trusevičius M.O. Eritrocitų hemolizės, veikiant sunkiųjų metalų, tyrimas. Žmogaus ekologija ir problemos aplinką poČernobylio laikotarpiu // respublikos medžiaga. mokslinis konferencijos. - Minskas, 2009. - P. 50.

6. Tugarevas A.A. Kadmio įtaka eritrocitų morfofunkcinėms savybėms: autorius. dis. ... dr. biol. Mokslai. - M., 2003. - 28 p.

7. Davidson T., Ke Q., Costa M. Toksiškų metalų transportavimas naudojant esminių junginių molekulinę/joninę mimikriją. – In: Metalų toksikologijos vadovas / red. G.F. Nordbergas ir kt. – 3d leidimas. – akad. Paspauskite. – Londonas/Niujorkas/Tokijas, 2007. – p. 79–84

Neseniai didelis dėmesys yra skirta sunkiųjų metalų jonų įtakos žmogaus eritrocitų stabilumui tyrimui.

Pagrindinis sunkiųjų metalų toksiškumo tikslas yra biologinė membrana.

Eritrocitas yra universalus modelis, leidžiantis tirti procesus, vykstančius ląstelės membranoje, veikiant įvairiems agentams. Išsamus eritrocitų morfofunkcinių parametrų pokyčių, veikiamų įvairių cheminių dirgiklių, su kuriais žmogus susiduria natūralių santykių su gamta procese, tyrimas leidžia tiksliau nustatyti galimas pasekmes ir nustatyti efektyviausius būdus joms ištaisyti. aplinkos ir cheminių aplinkos veiksnių įtaka. Toksinį įvairių sunkiųjų metalų junginių poveikį daugiausia lemia sąveika su organizmo baltymais, todėl jie vadinami baltymų nuodais. Vienas iš tokių metalų yra kadmis.

A.A. Tugarevas pasiūlė informacinių kriterijų rinkinį, skirtą įvertinti kadmio jonų toksinį poveikį žmogaus ir gyvūnų periferinio kraujo eritrocitų morfofunkciniams parametrams.

D.V. Large'as tyrė metalų pasiskirstymą tarp skirtingų kraujo frakcijų veikiant Zn, Cd, Mn, Pb in vitro. Autorius patvirtino literatūros duomenis apie vyraujantį pirminį metalų prisijungimą kraujyje prie albumino. Pagal skvarbumą tirti metalai pasiskirstė Cd > Mn > Pb > Zn.

Išoriniame kraujo ląstelių apvalkale gausu funkcinių grupių, galinčių surišti metalų jonus.

Antrinio metalų surišimo biologinis vaidmuo yra labai įvairus ir priklauso tiek nuo metalo prigimties, tiek nuo jo koncentracijos ir poveikio trukmės.

S.M. darbuose. Okhrimenko parodė eritrocitų hemolizės laipsnio padidėjimą po CaCl ir HgCl2 druskų skyrimo gyvūnams.

Kobalto jonai gali tiesiogiai inicijuoti lipidų peroksidaciją (LPO), išstumti geležį iš hemo ir hemoproteinų, o gyvsidabrio veikimo mechanizmas yra surišti baltymų ir nebaltyminių tiolių SH grupes. Iš anksto suvartotas triptofanas iš dalies riboja spontaninės eritrocitų hemolizės padidėjimą, kurį sukelia kobalto chlorido įvedimas. Tokio poveikio nebuvimas gyvsidabrio chlorido patekimo į organizmą atveju rodo, kad yra kitas mechanizmas, matyt, susijęs su dideliu gyvsidabrio jonų afinitetu membraninių baltymų tio grupėms.

M.O. Trusevičius tyrė sunkiųjų metalų (Co, Mn, Ni, Zn chloridų) poveikį galutinėms koncentracijoms nuo 0,008 iki 1 mM. Remdamiesi gautais rezultatais, autoriai padarė išvadą, kad visi sunkieji metalai, kurių koncentracija viršija 0,008 mM, turi toksinį poveikį eritrocitų membranos atsparumui, išskyrus 0,04 mM koncentracijas. Zn chlorido atveju buvo pastebėtas eritrocitų hemolizės lygio sumažėjimas, kai koncentracija buvo 0,04 mm.

Tyrimo medžiagos ir metodai

Šiame darbe tyrėme sunkiųjų metalų (Pb2+, Co2+, Zn2+) poveikį sveiko žmogaus ir įvairių ligonių (cukrinis diabetas, skydliaukės navikas, ūminė pneumonija) kraujo eritrocitų membranų stabilumui.

Eksperimentams buvo naudojamas kraujas, paimtas iš piršto. 20 mm3 kraujo buvo surinkta 2 ml fiziologinio tirpalo.

Eritrograma buvo sukurta pagal Gitelsono ir Terskovo pasiūlytą rūgščių eritrogramų metodą.

Hemolizės kinetikai stebėti buvo naudojamas KFK-2 fotoelektrinis kolorimetras. Standartinė buvo eritrocitų koncentracija, kurios optinis tankis tokiomis sąlygomis buvo 0,700.

Tyrimo rezultatai
ir jų diskusija

Į eritrocitų suspensiją įpilta sunkiųjų metalų tirpalų (Pb, Co, Zn chloridų), kurių galutinė koncentracija nuo 10–5 iki 10–3 M. Gauti mėginiai inkubuojami 10–60 min. Tada buvo nustatytas eritrocitų optinis tankis, priklausomai nuo sunkiųjų metalų jonų koncentracijos ir veikimo laiko. Be to, tirta rūgštinės eritrocitų hemolizės kinetika sveiko žmogaus ir ligonių kraujyje priklausomai nuo sunkiųjų metalų jonų koncentracijos. Yra žinoma, kad, priklausomai nuo žmogaus amžiaus, kinta raudonųjų kraujo kūnelių membranų atsparumas. Šiuo atžvilgiu imant kraują buvo atsižvelgta į amžių.

Nustatyta, kad naudojami sunkiųjų metalų jonai veikia eritrocitų membranos atsparumą, kuris išreiškiamas pastarųjų tankio pokyčiu. Pavyzdžiui, eritrocitų suspensijos, 60 minučių veikiamos Pb2+ jonų 10-3 M koncentracijos, tankis sumažėja 90%, o veikiant Co2+ ir Zn2+ jonams atitinkamai 70 ir 60% (veikimo laikas). 60 min., koncentracija 10-3 M), tuo tarpu jonais neapdorotų eritrocitų suspensijos tankis nekinta.

Taigi, buvo nustatyta, kad eritrocitų suspensijos tankis kinta priklausomai nuo sunkiųjų metalų jonų koncentracijos ir poveikio trukmės – kuo didesnė koncentracija ir ekspozicijos laikas, tuo labiau sumažėja eritrocitų tankis.

Iš sveiko žmogaus kraujo eritrocitų rūgštinę hemolizę apibūdinančios eritrogramos matyti, kad hemolizė prasidėjo 2 min., hemolizės trukmė buvo 8 min., maksimaliai 6 min. Kraujo rūgštinės hemolizės greitis keičiasi veikiant sunkiųjų metalų jonams. Taigi, jei palygintume Pb2+ jonų paveiktų kraujo mėginių eritrogramas (koncentracija 10-3 M, ekspozicijos laikas 30 min.), tai pamatytume, kad hemolizė trunka vidutiniškai 4 minutes, o maksimalus eritrocitų pasiskirstymas – 2 min. ; lyginant su Pb2+ ir Co2+ jonais, Zn2+ jonai veikia silpnai, o rūgštinė hemolizė trunka 6,5 ​​min., daugiausiai 4 min (1, 2 pav.).

Pateiktame darbe taip pat buvo tiriama rūgštinės eritrocitų hemolizės kinetika pacientams, sergantiems diabetas, skydliaukės navikas ir ūminė pneumonija. Kaip matyti iš gautų duomenų, sergančiųjų plaučių uždegimu ir skydliaukės navikais kraujyje kaupiasi mažo atsparumo, vidutinio atsparumo eritrocitai ir mažėja didelio atsparumo eritrocitų skaičius. O pacientams, sergantiems cukriniu diabetu, dešinės pusės kraujo eritrograma yra padidėjusi. Tai rodo padidėjusį eritropoezės lygį kraujyje.

Darbe naudojamų sunkiųjų metalų jonų poveikis pacientų kraujo eritrocitams yra skirtingas (3, 4, 5 pav.). Pavyzdžiui, Zn2+ jonai stipriai veikia sergančio ūmine plaučių uždegimu ir skydliaukės naviku eritrocitus, lyginant su sveiko žmogaus eritrocitais. Mūsų duomenis patvirtino tyrimų, atliktų su pacientais, sergančiais įvairios lokalizacijos piktybiniais navikais, rezultatais, kai buvo nustatyti ryškūs baltymų sudėties pažeidimai (didelės molekulinės masės polipeptidų kiekio sumažėjimas kartu su mažos molekulinės masės dalies padidėjimu. baltymai), taip pat buvo įrodyta, kad Zn2+ jonai daugiausia jungiasi prie mažos molekulinės masės baltymų. Pb2+ jonams veikiant pacientų eritrocitams, stebimas visos eritrogramos poslinkis į kairę, todėl visa eritrocitų masė praranda stabilumą.

Ryžiai. 1. Sveiko žmogaus kraujo eritrograma po poveikio Co2+ jonais:
Ekspozicijos laikas 30 min P< 0,5

Ryžiai. 2. Sveiko žmogaus kraujo eritrograma po Zn2+ jonų poveikio:
1 - valdymas; 2 - 10-5M; 3 - 10-4 M; 4 - 10-3 mln.
Ekspozicijos laikas 30 min P< 0,5

Gauti duomenys leidžia manyti, kad eritrocitų fizikinės ir cheminės sudėties pokytis, pasireiškiantis jų atsparumo kintamumu, yra eritrocitų membranos pažeidimo pasekmė, veikiant sunkiųjų metalų jonais. Sunkiųjų metalų jonų (Pb2+, Co2+, Zn2+) poveikis priklauso nuo koncentracijos, jų poveikio trukmės ir ankstesnės žmogaus sveikatos būklės.

Ryžiai. 3. Plaučių uždegimu sergančių pacientų kraujo eritrograma po sunkiųjų metalų jonų poveikio:
1 - sergančiųjų plaučių uždegimu kraujas; 2 - Co2+ (10-5 M); 3 - Zn2+ (10-5 M); 4 - Pb2+ (10-5 M).
Ekspozicijos laikas 30 min P< 0,3

Ryžiai. 4. Pacientų, sergančių skydliaukės naviku, kraujo eritrograma
po sunkiųjų metalų jonų poveikio:
1 - pacientų, sergančių skydliaukės naviku, kraujas; 2 - Co2+ (10-5 M); 3 - Zn2+ (10-5 M); 4 - Pb2+ (10-5 M). Ekspozicijos laikas 30 min P< 0,4

Ryžiai. 5. Diabetu sergančių pacientų kraujo eritrograma po sunkiųjų metalų jonų poveikio:
1 - diabetu sergančių pacientų kraujas; 2 - Zn2+ (10-5 M); 3 - Co2+ (10-4 M); 4 - Pb2+ (10-3 M).
Ekspozicijos laikas 30 min P< 0,3

Recenzentai:

Khalilov R.I.Kh., fizinių ir matematikos mokslų daktaras, Azerbaidžano nacionalinės mokslų akademijos Radiacijos problemų instituto Radioekologijos laboratorijos vadovaujantis mokslo darbuotojas, Baku;

Huseynovas T.M., biologijos mokslų daktaras, Azerbaidžano nacionalinės mokslų akademijos, Baku, Fizikos instituto Ekologinės biofizikos laboratorijos vadovas.

Darbą redakcija gavo 2012 metų rugsėjo 17 dieną.

Bibliografinė nuoroda

Kocharli N.K., Gummatova S.T., Abdullaev Kh.D., Zeynalova N.M. Sunkiųjų metalų jonų įtaka ERITROCITO MEMBRANINIUI STABILUMUI NORMOS IR ĮVAIRIOMIS ORGANIZMO PATOLOGIJOMIS // Pagrindinis tyrimas. - 2012. - Nr.11-2. – S. 299-303;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30524 (prisijungimo data: 2019-12-17). Atkreipiame jūsų dėmesį į leidyklos „Gamtos istorijos akademija“ leidžiamus žurnalus

Išleidimo metai: 1993

Žanras: Toksikologija

Formatas: DjVu

Kokybė: Nuskaityti puslapiai

Apibūdinimas: Vis labiau išryškėja metalų jonų svarba gyvybinėms gyvo organizmo funkcijoms – jo sveikatai ir gerovei. Štai kodėl bioneorganinė chemija, kuri taip ilgai buvo atmesta kaip nepriklausoma sritis, dabar sparčiai vystosi. Organizuoti ir kūrybingi tyrimų centrai užsiima mažos ir didelės molekulinės masės biologiškai aktyvių metalų turinčių junginių sinteze, stabilumo ir formavimosi konstantų, struktūros, reaktyvumo nustatymu. Tirdami metalų jonų ir jų kompleksų metabolizmą ir transportavimą, jie kuria ir išbando naujus sudėtingų gamtinių struktūrų ir su jais vykstančių procesų modelius. Ir, žinoma, pagrindinis dėmesys skiriamas ryšiui tarp metalų jonų chemijos ir jų gyvybinio vaidmens.
Nėra jokių abejonių, kad esame pačioje savo kelionės pradžioje. Būtent siekiant susieti koordinacinę chemiją ir biochemiją plačiąja šių žodžių prasme, buvo sukurta serija „Metalų jonai biologinėse sistemose“, apimanti plačią bioneorganinės chemijos sritį. Taigi, tikimės, kad būtent mūsų serija padės sugriauti barjerus tarp istoriškai nusistovėjusių chemijos, biochemijos, biologijos, medicinos ir fizikos sričių; tikimės, kad tarpdisciplininėse mokslo srityse bus padaryta daug puikių atradimų.
Jei knyga „Kai kurios metalo jonų toksiškumo problemos“ pasirodytų kaip akstinas naujai veiklai šioje srityje, ji pasitarnaus ir pasitenkinimą už jos autorių įdėtą darbą.

„Kai kurie metalų jonų toksiškumo klausimai“

G. Sposito. Potencialiai pavojingų metalo pėdsakų platinimas

1. Potencialiai pavojingi metalo pėdsakai
2. Metalo jonų toksiškumas ir atominė struktūra

Metalų pėdsakų pasiskirstymas atmosferoje, hidrosferoje ir litosferoje

1. Atmosferos koncentracija
2. Koncentracija hidrosferoje
3. Koncentracija litosferoje

Metalo sodrinimas ir metalo perkėlimas

1. Metalo sodrinimo faktoriai
2. Metalo perdavimo greitis

R. Martinas. Toksiškų metalų jonų bioneorganinė chemija
Metalo jonų būtinumas ir toksiškumas
Metalo jonų savybės

1. Jonų spinduliai
2. Stabilumo serija
3. Metalų junginių stabilumo palyginimas
4. Metalo jonų hidrolizė
5. Kietos ir minkštos rūgštys ir bazės
6. stabilumo priklausomybė nuo pH
7. Pageidautinos metalo jonų surišimo vietos
8. Ligandų kursai

Metalo jonų apžvalga

1. Šarminių metalų jonai
2. Ličio
3. Magnis
4. Kalcis
5. baris ir stroncis
6. Berilis
7. Lantanidai
8. Aliuminis
9. Molibdenas
10. Manganas
11. Geležis
12. Kobaltas
13. Nikelis
14. kadmis
15. Merkurijus
16. Talis
17. Vadovauti

Metalų poveikio organizmui būdai
E. Eichenbergeris. Metalų poreikio ir toksiškumo vandens ekosistemose ryšys
Reikalingi metalai

1. Reikalavimai reikalingiems metalams
2. Metalų trūkumas natūralioje aplinkoje

Metalų priėmimas ir asimiliacija

1. Metalų priėmimas
2. Maisto ir geriamojo vandens vaidmuo įsisavinant metalą
3. Vandens organizmų išskiriamų kompleksonų vaidmuo

Toksiškumas dėl būtinų metalų pertekliaus

1. Metalo toksiškumo mechanizmas
2. Jautrumas esminiams metalams
3. „Funkcinės toksiškumo išraiškos
4. Aplinkos veiksniai, turintys įtakos toksiškumui

Tolerancija metalams

1. Tolerancija gamtoje
2. Tolerancijos mechanizmas

Pagrindinių metalų poveikis vandens populiacijoms

1. Laboratoriniai paprastų maisto grandinių tyrimai
2. Reakcijos sudėtingose ​​pusiau natūraliose populiacijose
3. Svarbių metalų sąveika su geležimi

G.K. Pagenkopf. Metalo jonų tipas ir jo toksiškumas vandens sistemose
Cheminis toksiškumo modelis
Modelio taikymas vario toksiškumui
Modelio taikymas kadmio toksiškumui
Modelio taikymas švino toksiškumui
Modelio taikymas cinko toksiškumui
F.T. Binghamas, F.D. Pera, W.M. Jerellas. Metalų toksiškumas pasėliuose
kadmis

1. Kadmio junginiai dirvožemyje
2. Kadmio prieinamumas
3. Cd toksiškumas, palyginti su Cu, Ni ir Zn
4. Cd kiekio dirvožemyje korekcija

Varis

1. Vario junginiai dirvožemyje
2. Vario prieinamumas augalams
3. Simptomai ir diagnozė
4. Cu kiekio dirvožemyje korekcija

Cinkas

1. Cinko junginiai dirvožemyje
2. Cinko prieinamumas augalams
3. Simptomai ir diagnozė
4. Zn kiekio dirvožemyje korekcija

Manganas

1. Mangano junginiai dirvožemyje
2. Prieinamumas augalams
3. Simptomai ir diagnozė
4. Mangano kiekio dirvoje korekcija

Nikelis

1. Nikelio formos dirvožemyje
2. Prieinamumas augalams
3. Simptomai ir diagnozė
4. Nikelio kiekio dirvožemyje korekcija

P.B. Hamondas, E.K. Žmonės. Metalo jonų toksiškumas žmonėms ir gyvūnams
Vadovauti

1. Bendrieji aspektai
2. Švino absorbcija, pasiskirstymas ir išskyrimas organizme
3. Švino toksiškumas

Arsenas

1. Bendrieji aspektai
2. Arseno absorbcija, pasiskirstymas ir išskyrimas organizme
3. Arseno toksiškumas

Vanadis

1. Bendrieji aspektai
2. Vanadžio absorbcija, pasiskirstymas ir išskyrimas organizme
3. Vanadžio toksiškumas

Merkurijus

1. Bendrieji aspektai
2. Gyvsidabrio absorbcija, pasiskirstymas ir išskyrimas organizme
3. Gyvsidabrio toksiškumas

kadmis

1. Bendrieji aspektai
2. Kadmio absorbcija, pasiskirstymas ir išskyrimas organizme
3. Kadmio toksiškumas

Nikelis

1. Bendrieji aspektai
2. Nikelio absorbcija, pasiskirstymas ir išskyrimas organizme
3. Nikelio toksiškumas

Chromas

1. Bendrieji aspektai
2. Chromo pasisavinimas, pasiskirstymas ir išskyrimas organizme
3. Chromo toksiškumas

Uranas

1. Bendrieji aspektai
2. Urano absorbcija, pasiskirstymas ir išskyrimas organizme
3. Urano toksiškumas

PONIA. Fox, P.M. Jokūbas. Žmonių maisto ir metalų jonų toksiškumas
Maisto suvartojimas ir mitybos būklė JAV
Selenas

1. Būtinumas, funkcijos, trūkumo pasekmės ir organizmo poreikiai
2. Absorbcija, metabolizmas ir išskyrimas organizme
3. Seleno toksiškumas gyvūnams
4. Seleno toksiškumas žmonėms
5. Seleno sąveika su žmogaus maisto komponentais

Cinkas

1. Būtinumas, funkcija, trūkumo padariniai, poreikis
2. Cinko pertekliaus poveikis gyvūnų organizmui
3. Cinko pertekliaus poveikis žmogaus organizmui
4. Cinko sąveika su žmogaus maisto komponentais

Alanas Leonardas. Chromosomų anomalijos, kurias sukelia sunkieji metalai
Genetiniai periferinio kraujo limfocitų pokyčiai

1. Bendrosios periferinio kraujo limfocitų sistemos charakteristikos
2. Struktūriniai chromosomų anomalijos, kurias sukelia klastogenai
3. Seserų chromatidų mainai
4. Kultūrinių limfocitų citogenetinės analizės trukdžiai

Citogenetinio stebėjimo rezultatai tiems, kurie yra veikiami sunkiųjų metalų

1. Arsenas
2. kadmis
3. Vadovauti
4. Merkurijus
5. Nikelis
6. Kiti metalai

M. Costa, J. D. Heckas. Metalo jonų kancerogeniškumas
Metalų jonų įsisavinimas ir tarpląstelinis pasiskirstymas

1. Selektyvi metalo turinčių dalelių fagocitozė
2. Metalo jonų absorbcija ir metalo paėmimo mechanizmo svarba
3. Kancerogeninių metalų jonų lokalizacija branduolyje ir branduolyje

DNR sutrikimai, kuriuos sukelia kancerogeniniai metalai
Metalo jonų poveikis ląstelių augimui, DNR replikacijai ir taisymui
Metalų naviko aktyvumas ir mutagenezės bei kancerogenezės ryšys
Transformacijos ir kancerogenezės slopinimas dvivalenčių metalų jonais
J. D. Heckas, M. Casta. Metodai metalo jonų toksiškumui in vitro įvertinti

1. Toksikologija in vitro
2. Metalo jonai in vitro sistemose

Biocheminiai metodai

1. Biocheminis metalų jonų citotoksiškumo įvertinimas
2. Biocheminis metalo jonų genotoksiškumo įvertinimas

Mikrobiologiniai metodai
Metodai naudojant žinduolių ląstelių kultūrą

1. Metalo jonų citotoksiškumo įvertinimas
2. Metalo jonų „genotoksiškumo“ įvertinimas

G. Seileris. Kai kurios biologinių medžiagų analizės problemos dėl toksinių elementų kiekio pėdsakuose
Bendrieji pėdsakuose esančių elementų analizės aspektai
Instrumentų ir reagentų pasirinkimas
Mėginių ėmimas

1. Skysti mėginiai
2. Audinių mėginių ėmimas

Sandėliavimas, džiovinimas, homogenizavimas
Mėginių ir alikvotų ėmimas
6. Mėginio paruošimas

1. Gydymas rūgštimi
2. Kompleksavimas, ekstrahavimas ir sodrinimas
3. Mineralizacija

E. Nieboer, F.E. Rossetto, K.R. Menon. Nikelio junginių toksiškumas
Nikelio poveikio žmogaus organizmui šaltiniai

1. Neprofesionalūs šaltiniai
2. Profesionalūs šaltiniai

Apsinuodijimas nikeliu karbonilu

1. Nikelio valymas karbonilinant
2. Nikelio poveikio ir gydymo klinikinis įvertinimas
3. Patogenezė ir toksinio poveikio mechanizmas

Padidėjęs jautrumas nikeliui

1. Nikelio kontaktinio dermatito klinikiniai aspektai
2. Nikelio kontaktinio dermatito imuninis mechanizmas
3. Nikelio profesinė astma

Nikelio kancerogeniškumas

1. Epidemiologiniai duomenys ir eksperimentai su gyvūnais
2. Nikelio kancerogenezės veiksniai ir modelis

Poveikio genams toksikologija

1. Tyrimo tikslai
2. Mutageniškumas prokariotinėse ir eukariotinėse sistemose
3. Žinduolių ląstelių kultūros transformacija
4. Chromosomų ir DNR sutrikimai ir susiję padariniai

Kitas nikelio poveikis organizmui

1. Toksiškumas inkstams
2. Poveikis reprodukcijai ir vystymuisi
3. Imunotoksiškumas
4. Kardiotoksiškumas

D. Kerr, M.K. Ward. Apsinuodijimas aliuminiu: jo klinikinio apibrėžimo istorija
Aliuminio toksiškumo atradimo istorija

1. Aliuminis aplinkoje
2. Apie aliuminio pertekliaus vaidmenį sergant inkstų nepakankamumu

Aliuminio sukeltos ligos atpažinimas

1. dializės encefalopatija
2. Dializės osteodistrofija
3. Prieskydinių liaukų funkcijos slopinimas
4. mikrocitinė anemija

Aliuminio toksiškumo reguliavimas esant inkstų nepakankamumui

1. Vandens valymo įvadas
2. Aliuminio hidroksido pakaitalai
3. Ieško kitų šaltinių

PONAS. Wills, J. Savory. Aliuminio toksiškumas ir lėtinis inkstų nepakankamumas
Aliuminio šaltiniai

1. Aliuminio turintys vaistai
2. Dializatas

Aliuminio absorbcija virškinimo trakte