Презентация - Металлы в жизни человека (химия)

Вы любите черное? Значит, вы железный человек! Проявляете слабости? Тогда свинцовый! Носите только оранжевое? Да у вас проблемы с печенью! Некоторые ученые уверяют, что причина падения Древнего Рима – вовсе не нашествие варваров, а свинцовая посуда, которой пользовались. Свинец, содержащийся в посуде, постоянно попадал в организм римлян и там скапливался. Избыток же этого тяжелого металла в организме приводит к ослаблению умственных способностей. В нашем организме присутствуют разные металлы. И хотя их избыток вреден для человека, от дефицита тоже ухудшается здоровье. Остановимся подробнее на том, как различные металлы влияют на организм человека.

Экспериментально установлено, что в организме человека металлы составляют около 3% (по массе). Это очень много. Если принять массу человека за 70 кг, то на долю металлов приходится 2,1 кг.
!

По отдельным металлам масса распределяется следующим образом: кальций (1700 г), калий (250 г), натрий (70 г), магний (42 г), железо (5 г), цинк (3 г). Остальное приходится на микроэлементы. Если концентрация элемента в организме превышает 10–2%, то его считают макроэлементом. Микроэлементы находятся в организме в концентрациях 10–3...10–5%. Если концентрация элемента ниже 10–5%, то его считают ультрамикроэлементом.

Неорганические вещества в живом организме находятся в различных формах. Большинство ионов металлов образуют соединения с биологическими объектами. Уже сегодня установлено, что многие ферменты (биологические катализаторы) содержат ионы металлов. Например, марганец входит в состав 12 различных ферментов, железо – в 70, медь – в 30, а цинк – более чем в 100. Естественно, что недостаток этих элементов должен сказаться на содержании соответствующих ферментов, а значит, и на нормальном функционировании организма. Таким образом, соли металлов совершенно необходимы для нормального функционирования живых организмов. Это подтвердили и опыты по бессолевой диете, которая применялась для кормления подопытных животных. Для этой цели многократным промыванием водой из пищи удаляли соли. Оказалось, что питание такой пищей приводило к гибели животных.

Железо  Микроэлемент железо является компонентом важнейших железосодержащих белков в т. ч. ферментов, в которые входит как в виде гема, так и в негемовой форме. Основная масса железа в виде гема включена в гемоглобин. Кроме того, железо в такой же форме входит в состав цитохрома Р-450, цитохрома G5, цитохромов дыхательной цепи митохондрий, антиоксидантных ферментов (каталаза, миелопероксидаза). Поэтому этот микроэлемент важен не только для обеспечения организма кислородом, но и функционирования дыхательной цепи и синтеза АТФ, процессов метаболизма и детоксикации эндогенных и экзогенных веществ, синтеза ДНК, инактивации токсических перекисных соединений. 
Железосодержащие соединения играют важную роль в функционировании иммунной системы, прежде всего, клеточного звена. Наиболее явная форма проявления дефицита железа - железодефицитная анемия, за которой могут скрываться серьезные нарушения в организме (хронические потери крови при внутренних кровотечениях).  При дефиците железа наблюдается бледность кожных покровов, инъекция сосудов склер, дисфагия, повреждаются слизистые оболочки полости рта и желудка, истончаются и деформируются ногти. 

Железосодержащие соединения играют важную роль в функционировании иммунной системы, прежде всего, клеточного звена. Наиболее явная форма проявления дефицита железа - железодефицитная анемия, за которой могут скрываться серьезные нарушения в организме (хронические потери крови при внутренних кровотечениях).  При дефиците железа наблюдается бледность кожных покровов, инъекция сосудов склер, дисфагия, повреждаются слизистые оболочки полости рта и желудка, истончаются и деформируются ногти.  
Железосодержащие соединения играют важную роль в функционировании иммунной системы, прежде всего, клеточного звена. Наиболее явная форма проявления дефицита железа - железодефицитная анемия, за которой могут скрываться серьезные нарушения в организме (хронические потери крови при внутренних кровотечениях).  При дефиците железа наблюдается бледность кожных покровов, инъекция сосудов склер, дисфагия, повреждаются слизистые оболочки полости рта и желудка, истончаются и деформируются ногти. 

Золото  Усиливает бактерицидное действие серебра. Металлическое золото нетоксично, в отличие от органических производных, используемых как лекарственные препараты. Возможно участие золота в нормализации иммунных процессов в организме. 
Свинец Избыток вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Способен заменять кальций в костях. Свинец, содержащийся в посуде, попадая в организм, там скапливался. Избыток же этого тяжелого металла в организме приводит к ослаблению умственных способностей.

Магний  В организме взрослого человека содержится около 25 г магния, главным образом в костях в виде фосфатов и бикарбоната. Физиологическая функция магния обусловлена его участием в качестве кофактора в ряде важнейших ферментативных процессов. Магний является структурным компонентом широкого круга (приблизительно 300) ферментов, в т. ч. АТФ-зависимых ферментов. Этим определяется системное влияние магния на энергетические процессы во всех органах и тканях, прежде всего, активно энергопотребляющих (сердце, нервная система, работающие мышцы). С этим связан широкий спектр фармакологической активности магния. 
Железосодержащие соединения играют важную роль в функционировании иммунной системы, прежде всего, клеточного звена. Наиболее явная форма проявления дефицита железа - железодефицитная анемия, за которой могут скрываться серьезные нарушения в организме (хронические потери крови при внутренних кровотечениях).  При дефиците железа наблюдается бледность кожных покровов, инъекция сосудов склер, дисфагия, повреждаются слизистые оболочки полости рта и желудка, истончаются и деформируются ногти. 

Он обладает кардиопротекторным действием, оказывая благоприятное влияние на сердце при нарушении ритма, ИБС, в т.ч. при инфаркте миокарда, улучшая кислородное обеспечение миокарда, ограничивая зону повреждения. Одновременно, магний проявляет сосудорасширяющее действие и способствует снижению артериального давления.  Магний является антистрессовым макроэлементом, оказывает нормализующее действие на состояние нервной системы и ее высших отделов (особенно в сочетании с витамином В6) при нервном напряжении, депрессиях, неврозах.  При сахарном диабете магний предотвращает сосудистые осложнения и в сочетании с цинком, хромом, селеном улучшает функцию бета-клеток поджелудочной железы.

 При заболеваниях органов дыхания способствует расширению бронхов и снятию бронхоспазма. В обоих случаях магний является важным фактором терапии (в сочетании с основными средствами).  Магний оказывает положительное влияние на состояние репродуктивной системы. У беременных женщин магний предотвращает недостаточность развития плода (вместе с фолиевой и пантотеновой кислотами), развитие гестозов, преждевременные роды и выкидыши. Во время менопаузы у женщин обеспечивает снижение отрицательных  проявлений этого состояния

Медь  Медь играет важную роль в процессах биосинтеза гема и, соответственно, гемоглобина. Поэтому ее недостаток, так же как и железа, может привести к возникновению анемии. Медь входит в структуру цигохромоксидазы - терминального фермента дыхательной цепи митохондрий и, следовательно, необходима для процессов генерации энергии в клетке. Медь играет важную роль в антиоксидантной защите организма, т.к. вместе с цинком входит в структуру тканевого антиоксидантного фермента - супероксиддисмутазы и антиоксидантного белка плазмы крови - церрулоплазмина, который является переносчиком этого металла.. 
Железосодержащие соединения играют важную роль в функционировании иммунной системы, прежде всего, клеточного звена. Наиболее явная форма проявления дефицита железа - железодефицитная анемия, за которой могут скрываться серьезные нарушения в организме (хронические потери крови при внутренних кровотечениях).  При дефиците железа наблюдается бледность кожных покровов, инъекция сосудов склер, дисфагия, повреждаются слизистые оболочки полости рта и желудка, истончаются и деформируются ногти. 

Медь обладает противовоспалительными и антисептическими свойствами (возможно, за счет антиоксидантного действия). Регулирует обмен катехоламинов, серотонина, тирозина, меланина, способствует повышению активности инсулина и более полной утилизации углеводов.  Этот микроэлемент принимает участие в формировании структуры белков соединительной ткани - коллагена и эластина, которые являются структурными компонентами костной и хрящевой ткани, кожи, легких, стенок кровеносных сосудов. Поэтому дефицит меди может привести к формированию аневризмы аорты и сосудов головного мозга. По этой же причине недостаток меди приводит к деминерализации костной ткани и остеопорозу. 

Серебро  Cеребро обладает выраженным бактерицидным, антисептическим, противовоспалительным, вяжущим действием. Серебро - естественный бактерицидный металл, эффективный против 650 видов бактерий, которые не приобретают к нему устойчивости, в отличие от практически всех антибиотиков. Серебро действует антибиотически против многих простейших и даже вирусов. Предполагают, что серебро подавляет ферменты, контролирующие энергетический обмен инфектантов.   

Хром  Важнейшая биологическая роль микроэлемента хрома состоит в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови, поскольку хром является компонентом низкомолекулярного органического комплекса - фактора толерантности к глюкозе (Glucose Tolerance Factor, GTF). Он нормализует проницаемость клеточных мембран для глюкозы, процессы использования ее клетками и депонирования, и в этом плане функционирует совместно с инсулином. Предполагают, что они образуют комплекс, регулирующий уровень глюкозы в крови. Хром увеличивает чувствительность клеточных рецепторов тканей к инсулину, облегчая их взаимодействие и уменьшая потребность организма в инсулине. Он способен усиливать действие инсулина во всех метаболических процессах, регулируемых этим гормоном.

Поэтому хром необходим больным сахарным диабетом (прежде всего II типа), поскольку уровень его в крови у таких больных понижен. Более того, высокий дефицит этого микроэлемента может стать причиной диабетоподобного состояния. Уровень хрома снижается у женщины во время беременности и после рождения ребенка. Этим дефицитом хрома можно объяснить диабет беременных, хотя эта причина едва ли единственная. Дефицит хрома в организме, помимо повышения уровня глюкозы в крови, приводит к повышению триглицеридов и холестерина в плазме крови и в конечном итоге к атеросклерозу. Влияние хрома на липидный обмен также опосредуется его регулирующим действием на функционирование инсулина.. 

В связи с изложенным, хром имеет большое значение для профилактики сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний.  Кроме того, в экспериментах на животных показано, что недостаток хрома приводит к задержке роста, вызывает нейропатии и нарушение высшей нервной деятельности, снижает оплодотворяющую способность сперматозоидов. Необходимо подчеркнуть, что злоупотребление сахаром увеличивает потребность в хроме и, в тоже время, его потерю с мочой. 

Цинк  Микроэлемент цинк входит в структуру активного центра нескольких сотен металлоферментов. Он необходим для функционирования ДНК- и РНК-полимераз, контролирующих процессы передачи наследственной информации и биосинтез белков, а тем самым и репаративные процессы в организме; а также фермента ключевой реакции биосинтеза гема, который входит в структуру гемоглобина, цитохромов дыхательных цепей митохондрий, цитохрома Р-450, каталазы и миелопероксидазы. Цинк входит в структуру ключевого антиоксидантного фермента - (Zn, Cu) -супероксиддисмутазы и индуцирует биосинтез защитных белков клетки - металлотионеинов, в силу чего цинк является антиоксидантом репаративного действия.

Цинк играет важную роль в реализации гормональных функций в организме. Он непосредственно влияет на продукцию и функционирование инсулина, а тем самым на весь спекр инсулинзависимых процессов. У мужчин цинк участвует в синтезе тестостерона и функционировании половых желез, в силу чего прослеживается обратная связь между уровнем цинка в организме и потенцией. Являясь ингибитором 5-альфа-редуктазы, цинк регулирует уровень метаболита тестостерона - дигидротестостерона, избыток которого обусловливает гиперплазию простаты. Цинк является необходимым фактором и для женского организма, так как входит в структуру рецепторов для эстрогенов, регулируя таким образом все эстрогензависимые процессы.    

Цинк жизненно важен для функционирования тимуса и нормального состояния иммунной системы организма. Являясь, к тому же, компонентом ретинолпереносящего белка, цинк вместе с витамином А (и витамином С) препятствует возникновению иммунодефицитов, стимулируя синтез антител и оказывая противовирусное действие.  Цинк обладает рано- и язвозаживляющим действием, участвует в процессах вкусового восприятия и обоняния, необходим для функционирования центральной нервной системы, в т.ч. для процессов запоминания.     

Натрий  Поддерживает у человека нормальную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности (успокаивает), удерживает воду в организме. При избытке приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ. .
Алюминий  Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему. Избыток приводит к нарушению минерального обмена.

Кадмий  Является биологическим конкурентом цинка, при избытке снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает функцию поджелудочной железы, углеводный обмен, поражает почки и тормозит рост костей, увеличивает опасность переломов костей.
Ртуть  При избытке поражает центральную нервную систему, сосредоточивается в почках, нарушает их деятельность; накапливается в клетках мозга и оболочке рта.

Барий  При избытке поражает костную ткань, костный мозг и печень, нервную систему, приводит к хрупкости костей за счет вытеснения кальция. .
Таллий  При избытке поражает периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки. Таллий биологический конкурент калия из-за сходства между ионами, накапливается в волосах, костях, почках, мышцах. Характерный признак отравления таллием – выпадение волос.

Спасибо за внимание!
the end