Биологическая функция s- и p-элементов

Основные  источники поступления в организм:

- Воздух;

- Продукты животного происхождения: мясо, легкие, печень.

Наиболее известные и используемые человеком соединения:

Be₃Al₂(SiО₃)₆ — берилл.

 

Суточное поступление  бериллия с продуктами питания составляет 0.01 мг, а с воздухом 0.000009 мг.

В медицине бериллий применяется  в рентгеновских установках.

  Магний (Magnesium)

Магний участвует в  аккумуляции солнечной энергии, он входит в состав молекулы хлорофилла, являясь центральным атомом в молекуле (рис. 3). Хлорофилл поглощает солнечную энергию и с ее помощью превращает углекислый газ и воду в сложные органические вещества: сахар, крахмал и др. Магний является обязательным компонентом рибосом: при его участии (вместе с АТФ) происходит связывание аминокислот с т-РНК в процессе биосинтеза белка. Ионы магния Mg²⁺ «сшивают» молекулы белка в клубочки, обеспечивая поддержание структуры в белковых молекулах. Магний катализирует синтез АТФ их нуклеозиддифосфатов, активирует ферментные системы превращения яблочной кислоты в лимонную, щавелевой – в муравьиную и углекислый газ.

Рисунок 3 – Молекула хлорофилла а

 

Роль  в жизни животных и человека

В организме животного  содержится примерно 0.03 — 0.07% магния (по массе), он входит в состав костей и зубов, содержится в печени, крови, нервной ткани и мозге, участвует в белковом и углеродном обмене. При весе человека 70 кг в организме содержится 19 — 20 г магния. Он оказывает антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, усиливает процессы торможения в коре головного мозга, успокаивающее (седативное) действие на нервную систему, играет большую роль в активизации защитных сил организма на борьбу против рака. Магний укрепляет иммунную систему, обладает антиаритмическим действием, способствует восстановлению сил после физических нагрузок.

При недостатке магния повышается предрасположенность к инфарктам. Это показали опыты венгерских ученых, проведенные в ХХ веке на животных (у животных такая болезнь называется травяная тетания). Одним собакам давали пищу, богатую солями магния, другим – бедную. К концу эксперимента те собаки, в рационе которых было мало магния, «заработали» инфаркт миокарда.

Выводится магний из организма  с мочой, калом и потом.

 Основные источники поступления в организм:

-Продукты растительного  происхождения: фрукты, орехи (миндаль,  арахис, грецкий орех), овощи (помидоры, картофель, тыква, фасоль, салат-латук), мята, цикорий, оливки, петрушка, цельное  зерно пшеницы, овса, гречихи, ржаной хлеб, пшено, отруби.

- Продукты животного  происхождения: печень, яичный желток.

Наиболее известные  и используемые человеком соединения:

MgSO₄·7H₂O – сульфат магния, горькая английская соль;

MgCO₃ – карбонат магния, магнезит;

MgO – оксид магния, жженая магнезия;

Силикаты магния: тальк 3MgO·4 SiO₂·Н₂О, асбест СаО · 3MgO · 4 SiO₂

 

Суточное поступление  магния с продуктами питания составляет 240 — 720 мг.

Сульфат магния MgSO₄ горькая или английская соль используется в медицине как слабительное, желчегонное и болеутоляющее средства.

 

Кальций (Calcium)

Роль  в жизни животных и человека

В организме животного  в среднем от 1.9 до 2.5% кальция (по массе). Кальций – это материал для постройки костных скелетов. Карбонат кальция CaCO₃ входит в состав кораллов, раковин моллюсков, панцирей морских ежей и скелетов микроорганизмов.

В организме человека 98-99% кальция содержится в костях скелета, которые выполняют функцию  «депо» кальция; ионы кальция присутствуют во всех тканях и жидкостях организма: 1 г – в плазме крови, 6-8 г – в мягких тканях. При весе человека 70 кг содержание Сф в организме составляет 1700 грамм, причем 80% - фосфата кальция Ca₃(PO₄)₂ и 13% - карбоната кальция CaCO₃.

Кальций необходим для  процессов кроветворения и свертывания крови, для регуляции работы сердца, мышечного сокращения, обмена веществ, уменьшения проницаемости сосудов, для нормального роста костей (скелет, зубы). Соединения кальция благотворно влияют на состояние нервной системы, проведение нервных импульсов, оказывают противовоспалительное действие, обеспечивают проницаемость клеточной мембраны, активацию некоторых ферментов. Обмен кальция регулируется в организме человека и животных гармонном кальцитонином – гормон щитовидной железы, парат-гормоном – гормоном околощитовидной железы и кальциферолами – витамином D. Здоровый человек должен получать в день 1.5 г кальция. Необходимо помнить, что организм усваивает кальций в присутствии жиров: на каждые 0.06 г кальция нужно 1 г жира. Выводится кальций из организма через кишечник и почки.

Недостаток кальция  приводит к остеопорозу, нарушениям в опорно-двигательной, нервной системах, недостаточной свертываемости крови.

Основные  источники поступления в организм:

- Овощи  и злаки:  горох, зеленый горошек, чечевица, соя, бобы, фасоль, шпинат, морковь, репа, листья молодых одуванчиков, сельдерей, спаржа, капуста, свекла, картофель, огурцы, салат, лук, ботва моркови, репы, редиски, зерна пшеницы, хлеб ржаной, крупа овсяная;

- Фрукты и ягоды:  яблоки, вишня, крыжовник, земляника,  абрикосы, смородина, ежевика, апельсины, ананасы, персики, виноград;

- Миндаль;

- Кисломолочные продукты: творог, сметана, кефир.

Наиболее  известные используемые человеком  соединения:

CaCO₃ – карбонат кальция, кальцит, мел, мрамор, известняк;

Ca₃(PO₄)₂ – фосфат кальция, фосфоритная костная мука;

Ca(NO₃)₂ – нитрат кальция, кальциевая селитра;

CaO – оксид кальция, негашеная известь (кипелка);

Ca(OH)₂ – гидрокид кальция (II), гашеная известь (пушенка);

CaSO₄∙2H₂O – кристаллогидрат сульфата кальция, гипс;

Ca(H₂PO₄)₂ – суперфосфат.

 

Суточное поступление  кальция с продуктами питания  и водой составляет 800-1500 мг. Содержание кальция в некоторых пищевых  продуктах представлено в таблице 1.

 

Таблица 1 – Содержание кальция (в мг) на 100 г некоторых  пищевых продуктов

Продукт	Кальций
Сухие сливки	1290
Сыры	600-1040
Сухое молоко	920
Сухая сыворотка молока	890
Кефир, йогурт, сливки	110-120
Творог	80
Рыба	30-90
Фасоль	105
Финики	160
Зеленая капуста	210
Петрушка	245
Шпинат	125
Соя, бобы	257
Орехи	30-250
Сезам (семена)	785
Хлеб с отрубями	60

 

Стронций (Strontium)

 

Роль  в жизни животных и для человека

В организме животных содержится 0.01% (по массе). Стронций способен накапливаться в живом организме. Некоторые морские организмы аккумулируют стронций из морской воды (там его 0.013%). Это большинство радиолярий, брюхоногий моллюск – морской слизняк Aplysia californica, головоногий моллюск Sepia officinalis, кораллы Stylophora pistillata и Galaxea fascicularis. Известны радиолярии, скелет которых целиком состоит из сульфата стронция SrSO₄.Стронций в малой дозе способен повышать содержание крахмала в клубнях картофеля.

В организм человека вместе с пищей поступает 0.8 — 3.0 мг стронция. Во взрослом человеке, массой 70 кг содержится 320 мг стронция. Основное количество стронция (до 99%) накапливается в костях и зубах. Много стронция также в лимфатических узлах, легких, яичниках, печени и почках.

Стронций как аналог кальция активно участвует в обмене веществ и вместе с кальцием откладывается в костной ткани. При избыточном поступлении стронция возникает так называемый «стронциевый рахит» или «уровская болезнь». Это заболевание, впервые обнаруженное у населения, проживающего вблизи реки Уров в Восточной Сибири. Такая болезнь возникает вследствие вытеснения ионов кальция ионами стронция из костной ткани.

Радиоактивный изотоп стронция ⁹⁰Sr, попадающий в атмосферу при испытаниях атомного оружия, может накапливаться в организме, особенно в костных тканях и костном мозге — органе кроветворения, что приводит к тяжелейшему заболеванию — лейкемии (рак крови). Под действием облучения стронция-90 в живом веществе происходят химические изменения: нарушается нормальная структура и функции клеток, что приводит к серьезным нарушениям обмена веществ. Кроме этого, излучение действует на молекулы ДНК и, следовательно, как правило, пагубно влияют на наследственность. В мирных целях радиоактивный стронций применяется в установках лучевой терапии костных опухолей.

Основные  источники поступления в организм:

- Воздух;

- Продукты растительного происхождения: гречиха, картофель.

- Морепродукты.

Наиболее  известные используемые человеком  соединения:

SrSO₄ – сульфат стронция, целестин;

SrO – оксид стронция;

SrCO₃ – карбонат стронция, стронцианит.

 

Суточное поступление  стронция в организм с продуктами питания составляет 1.9 мг.

В медицине стронций применяется  также в качестве аппликатора  при лечении некоторых кожных и глазных болезней.

 

IIIA группа

Бор (Borium)

Роль  в жизни животных и человека

Содержание бора в  организме животных составляет 0.0001% по массе. Биохимия бора в организме человека изучена мало. В организме взрослого человека содержится около 12 мг бора. Известно, что бор обнаружен в костной ткани в количестве 16 — 1.38 мг на 1 кг массы тела, а также в меньших количествах в нервной ткани, жировой клетчатке, плазме крови. Бор играет большую роль в обмене углеводов, жиров, ряда витаминов и гормонов, влияет на активность некоторых ферментов. Установлено, что бор способствует понижению основного обмена у больных тиреотоксикозом, усиливает гипогликемическое действие инсулина. Есть данные, указывающие на положительное влияние бора на рост и продолжительность жизни, а также влиять на обмен кальция, магния, фосфора и витамина D.

Бор производит угнетающее действие на некоторые ферменты, а  также на гормоны. При ежедневном приеме небольших доз борной кислоты H₃BO₃ в течении длительного времени происходит сильное снижение веса. Потеря веса обусловлена не только повышением уровня обмена, но и отнятием воды из клеток и тканей. Обезвоживающее действие бора проявляется на протоплазме клеток, бор действует угнетающе на воспроизводительные функции и вызывает бесплодие.

Основные  источники поступления в организм:

- Продукты растительного  происхождения: овощи;

- Продукты животного  происхождения: мясо.

Наиболее  известные используемые человеком соединения:

H₃BO₃ – борная кислота;

Na₂B₄O₇·10H₂O – бура.

 

Суточное поступление  бора в организм с продуктами питания  составляет 1.3 мг, причем 1.1 мг бора поступает  с пищей, а 0.23 мг – с водой.

В медицине издавна применяют  соединения бора, такие как борная кислота H₃BO₃ (рис.4), бура Na₂B₄O₇·10H₂O. Известно, что соединения бора обладают противовоспалительным и противоопухолевым действием. Препараты бора применяют при лечении остеопороза, артритов.

 

Риунок 4 – структурная  формула боной кислоты

 

Алюминий (Aluminium)

Роль  в жизни животных и человека

Природные соединения алюминия практически нерастворимы, поэтому  они не усваиваются живыми организмами. Содержание алюминия в организмах животных составляет 0.0001% (по массе).

Концентрация алюминия в тканях человека колеблется от 0.2 до 0.6 мкг/г. Больше всего алюминия содержится в ногтях (до 927 мг/кг), в волосах (до 10 мг/кг), в зубах (до 325 мг/г). В яичниках, семенниках, мышцах, мозге среднее содержание алюминия составляет 0.4 мкг/г. В легких концентрация этого элемента, при условии вдыхания пыли, содержащей соединения алюминия, может составлять 20 — 60 мкг/г.

Накапливается алюминий в костях, легких, печени и в сером  веществе мозга. С возрастом в  головном мозге и легких содержание алюминия увеличивается. Алюминий содержится в клетках всех органов человека в виде иона А1³⁺. Он участвует в процессах регенерации соединительной и эпителиальной ткани, влияет на функцию околощитовидных желез, влияет на действие пищеварительных ферментов.

В небольших количествах алюминий необходим для организма, но в избытке он является токсичным элементом, поэтому опасен для здоровья, так как вызывает алюминиевую энцефалопатию.

Основные  источники поступления в организм: