Biochemie 3 Významné prvky Doc. MUDr. Jan Šimůnek, CSc. Ústav preventivního lékařství 3. října 2008 Hořčík Význam hořčíku Vyskytuje se více v intracelulární tekutině, je součástí kostních a zubních minerálů, hlavním zdrojem je zelenina, maso ryby, luštěniny, ořechy, některé minerálky. Síran hořečnatý je součástí Šaratice a Zaječické hořké. Sloučeniny hořčíku Hydroxid hořečnatý a uhličitan hořečnatý jsou prakticky nerozpustné ve vodě, jsou součástí různých zásypů, kreémů a mast (i " magnézium" ve sportu). Síran hořečnatý je součástí některých minerálek, nebo se používá jako minerální projímadlo. Vápník Potřeba Denní potřeba Ca děti do půl roku 400 mg neřešíme u kojených dětí děti 0,5 - 1 rok 600 mg neřešíme u dětí přikrmovaných mateřským mlékem děti starší postupně až na " dospělé hodnoty" dospělí muži cca 800 mg dospělé ženy 800 ­ 1200 mg vyšší hodnoty ­ gravidita a laktace Uvedené hodnoty platí pro zdravé, při nedostatečném obsahu Ca se příjem zvyšuje, ale nejde se nad 1500 mg, protože při příjmu 1500 ­ 2000 mg se začínají objevovat chorobné projevy nadbytku Ca, zejména postižení ledvin. Vápník Zdroje Mléčné výrobky Mléko > 1 g (1000 mg) na litr Tvrdé sýry 400 ­ 600 mg na 100 g Tavené sýry cca 200 ­ 300 mg na 100g (vazba na tavící soli) Měkké sýry, tvaroh, jogurty ­ přepočet na tvrdé přes sušinu (trojčlenka) Využitelnost Ca z mléka a mléčných výrobků je cca 30% Vápník Zdroje Další zdroje Mák cca 600 mg na 100g Sardinky v oleji 150 ­ 200 mg na 100 g Pražené mandle cca 125 na 100g (podobně ořechy) Fazole bílé cca 100 mg na 100g Brokolice cca 60 mg na 100 g (podobné hodnoty sezam a kakaový prášek) Bílé zelí cca 50 mg na 100 g (podobně kedlubna, květák, ředkvičky) Tofu cca 25 mg na 100 g Špenát cca 20 mg na 100 g Sojový nápoj 3 mg na 100 g Vápník Zdroje Hodnota nemléčných zdrojů Využitelnost Ca z rostlinných zdrojů je cca 10%, u sardinek je vyšší, ale využitelnosti mléka nedosahuje. Využitelnost rostlinných zdrojů snižuje přítomnost fytátu a oxalátu, které tvoří s Ca nevstřebatelné komplexy. Vitamín D Význam Řízení hladiny Ca v těle Hladina Ca v krvi je řízena třemi systémy: vitamin D Zvyšuje hladinu Ca prostupem Ca (a fosfátů) přes střevní stěnu, při nedostatku v potravě mobilizuje Ca z kostí, současně zadržuje vylučování Ca a fosfátů ledvinami parathormon Způsobuje to, co předchozí s výjimkou ovlivnění vstřebávání Ca střevní stěnou, je produkován příštitnými tělísky thyreocalcitonin Je antagonistou vitamínu D, normálně je " pojistkou" proti vysoké hladině Ca, která narušuje činnost nervových a svalových buněk, je produkován vmezeřenými buňkami štítné žlázy Vitamín D Biosyntéza 1 přeměna: 7-dehydrocholesterol - provitamin D3 přeměna: provitamin D3 - cholekalciferol Vitamín D Biosyntéza 2 přeměna: cholekalciferol - calcitriol Děje se ve dvou fázích, v první fázi přibude -OH skupina v radikálu (vpravo nahoře na obr.), děje se na endoplasmatickém retikulu jaterních buněk a výsledný produkt koluje v krvi a je v zásobách, ve druhé přibude -OH skupina vpravo dole, děje se v ledvinách a výsledný je biologicky aktivní. (vzorce wikipedia) Vybrané sloučeniny vápníku Oxid vápenatý, pálené vápno ­ žíravina, hydroxyd vápenatý hašené vápno totéž, lze použít obojí jako nouzovou desinfekci (válečná bojiště). Síran vápenatý jako dihydrát se vyskytuje v přírodě (sádrovec, ušlechtilá forma = alabastr). Částečným přepálením se změní poměr síranu a vody na 2:1, vzniká sádra, schopná vabrat vodu a ztuhnout. Přepálený síran vápenatý tuto vlastnost nemá. Fosforečnan vápenatý je součástí zubů a kostí. Uhličitan vápenatý ­ minerál (vápenec, ušlechtilá forma = mramor), používá se jako antacidum. Chlorid vápenatý nebo organické soli Ca se užívají jako zdroj Ca (injekce, infúze), případně do iontově balancovaných roztoků. Jejich vstřebávání z GIT je nekonstantní a nejisté. Hydrogenuhličitan sodný vzniká při krasových jevech a je v krasových vodách i některých minerálkách (Hanácká, Ondrášovka). Význam hliníku Hliník pravděpodobně v těle žádný biochemický význam nemá, jeho nadbytek může vyvolat toxické projevy. Sloučeniny hliníku Hliník je v přírodě součástí mnoha sloučenin a ty jsou významnou složkou tvrdých hornin i jílů. Oxid hlinitý je v ušlechtilém stavu drahokam (rubín, safír), jako korund má technické užití. Hliníková antacida jsou hydroxid a fosforečnan hlinitý a hlinitan hořečnatý. Síran hlinito-draselný je silné adstringens, kamenec, ( " kámen" na pořezání při holení, sráží bílkoviny (barvení na bičíky), součást antiperspirantů (podobně jako chlorid hlinitý). Anorganické sloučeniny uhlíku Elementární uhlík ve formě s velkým povrchem se používá jako adsorpční uhlí (živočišné uhlí v medicíně). Oxid uhelnatý je silně jedovatý plyn (vazba na hemohlobin), byl součástí svítiplynu, může se vyskytovat v kouři (vedlejší proud u cigarety) a jako produkt suché destilace. Oxid uhličitý je dusivý, může okyselit krev, v nižší koncentraci stimuluje dýchací centra. Kyselina uhličitá, uhličitany a hydrogenuhličitany jsou součástí krevních pufrů. Kyanovodík a kyanidový iont specificky blokují enzymy dýchacího řetězce zvlášť nebezpečné jedy. Křemík Křemík je esenciální pro rostliny a pravděpodobně esenciální i pro některé živočichy včetně člověka. Nachází se mj. i v kloubních chrupavkách, jeho funkce zde není jasná, ale zdroje křemíku se užívají pro regeneraci poraněných nebo opotřebovaných kloubních chrupavek. Zdravotně méně problémové sloučeniny křemíku Hořečnato-hlinité křemičitany jsou základem jílů, mají adsorpční schopnost využívanou v medicíně (adsorpce toxinů a plynů z GIT). Talek ­ zásaditý křemičitan hořečnatý se používá v dermatologii i ve sportu. Matečná hornina mastek (první na stupnici tvrdosti) se používá k výrobě šperků, dekoračních předmětů, kelímků na kosmetiku apod. Zdravotně méně problémové sloučeniny křemíku 2 Silikony obsahují řetězec, v němž se střídá atom kyslíku a atom křemíku, na volných vazbách křemíku jsou navázány skupiny ­CH3. Silikonové oleje mají význam jako mazadla, silikonové kaučuky se užívají mj. jako kosmetické protézy (prsy, ale i varlata). Před nedávnem byla aféra s jejich možnou karcinogenitou, která však nebyla s jistotou prokázána. Azbest Azbest je vláknitou formou křemičitanů hořčíku. Vyznačuje se značnou tepelnou odolností a nízkou tepelnou vodivostí. Byl užíván k výrobě nehořlavých obleků a k izolacím budov. Vyvolává poměrně vzácné mezoteliomy plic. V 80. letech vypukla hysterie v souvislosti s karcinogenitou azbestu (v současné době je známo, že byla uměle živena stavebními firmami) a jeho použití bylo silně omezeno. Sloučeniny vyvolávající silikózu Nejproblémovější je oxid křemičitý, ale mohou ji vyvolávat i křemičitany (jejich zdrojem je sklo), nebo sama kyselina křemičitá (je základem silikagelu). Nejvíce jsou tedy ohroženi pracovníci v lomech na horniny s obsahem křemene (např. žula) a kameníci, kteří tento materiál zpracovávají. Také horníci v kamenouhelných dolech (cca 15% křemíku v kamenném uhlí). Oxid křemičitý je i součástí žáruvzdorných malt a výplní (šamot) a materiálů na slévárenské formy, proto jsou ohroženi i hutnící a slévači + pracovníci na stavbách pecí. Jsou ale také ohroženi brusiči skla a ti, kdo pracují s práškovým silikagelem, byť méně. Oxid křemičitý Je součástí mnoha hornin. Jako čistý minerál může být polodrahokamem (křišťál, růženín, záhněda apod.), krystalický má také využití v optice pro UV světlo, které na rozdíl od skla propouští. Kyselina křemičitá se vyskytuje v některých živých organismech, křemičitany vylučují i některé vodní organismy (viz ložiska křemeliny s průmyslovým užitím vč. výroby dynamitu). Dehydratovaná je silikagel, ochotně nabírající vodu (vysušování od laboratoří po průmysl) a adsorbující řadu látek (vč. adsorbérů pachů do chladniček). Sklo Sklo je ztuhlá tavenina křemičitanů (podchlazená kapalina), s nejrůznějším užitím od průmyslu po domácnost. Některá skla mohou uvolňovat těžké kovy, především olovo. Silikóza Při vniknutí částečky křemene do plicní tkáně vzniká kolem ní obal z vaziva. Ten z ní strhává povrch a obnažený oxid křemičitý je znovu obalován. Proto kolem mikroskopické částečky naroste za léta až několikamilimetrový silikotický uzlík. Nemoc progreduje celý život, kdy silikotické uzlíky nahrazují funkční plickí tkáň. Ve špatně provětrávaných partiích plic dochází snadněji k usazení infekce, zejména TBC.