Składniki bionieorganiczne organizmu. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Transkrypt

1 Składniki bionieorganiczne organizmu Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

2 Wybrane makro- i mikropierwiastki w organizmie człowieka Pierwiastek Zawartość [g] Funkcja Makropierwiastki Wapń 1200 elektrolit, aktywator enzymów Potas 140 elektrolit, aktywator enzymów Sód 95 równowaga gospodarki wodno-elektrolitowej Magnez 35 elektrolit, aktywator enzymów Mikropierwiastki Żelazo 5 składnik metaloenzymów, aktywator enzymów Cynk 4 składnik metaloenzymów, aktywator enzymów Miedź 0,15 składnik metaloenzymów Jod 0,03 składnik hormonu tyroidowego Mangan 0,02 składnik metaloenzymów, aktywator enzymów Molibden 0,02 składnik metaloenzymów Wanad 0,02 udział w porcesach redoks Selen 0,015 udział w porcesach redoks Nikiel 0,01 składnik metaloenzymów Kobalt 0,003 składnik witaminy B 12, aktywator enzymów 2

3 Makropierwiastki stanowią ok. 99,4% masy ciała tlen, węgiel, wodór, azot, wapń, sód, potas, chlor, siarka i magnez tlen, węgiel i wodór dostarczane są w diecie, związane w białkach, tłuszczach i węglowodanach zapotrzebowanie na pozostałe makropierwiastki wynosi więcej niż 100 mg w ciągu doby Mikropierwiastki występują w niewielkich stężeniach (mg/g, ng/g tkanki) zapotrzebowanie na mikropierwiastki wynosi mniej niż 100 mg w ciągu doby 3

4 Mikropierwiastki W organizmie występują w niewielkich stężeniach: mg/g lub ng/g tkanki mmol/l lub nmol/l krwi, surowicy, moczu itd. Zapotrzebowanie dobowe (dostarczane z dietą) < 100 mg pierwiastki istotne (niezbędne): żelazo, cynk, miedź, jod, mangan, molibden, kobalt, selen, chrom, fluor przypuszczalnie istotne: nikiel, cyna, wanad, krzem nieistotne: glin, bor, german, kadm, arsen, antymon, bizmut, ołów, rtęć, rubid, srebro, tytan 4

5 Mikropierwiastki Pierwiastki śladowe niezbędne dla organizmu, niedobór spowodowany niedostatecznym dostarczaniem z dietą, prowadzi do zaburzeń funkcjonowania organizmu; podawanie pierwiastków w dawce fizjologicznej zapobiega im lub je usuwa Przypisanie pierwiastka do jednej z tych grup zależy od: wymagana obecność w diecie toksyczność powiązanie stężeń i zawartości w organizmie z objawami chorób 5

6 Mikropierwiastki Pierwiastki mogą wchodzić w skład: enzymów Cu dysmutaza ponadtlenkowa, oksydazy aminowe Zn anhydraza węglanowa Mn arginaza, glikozylotransferaza Se peroksydaza glutationowa hormonów - I - trijodotyronina witaminy B 12 - kobalt metaloprotein Fe w hemoglobinie i mioglobinie Cu w ceruloplazminie Zn w metalotioneinie Fluor może być uważany za istotny odgrywa znaczną rolę w zapobieganiu próchnicy i leczeniu osteoporozy nie udowodniono, że jest jednoznacznie niezbędny dla organizmu 6

7 Specyficzność działania pierwiastków śladowych Działanie pierwiastków śladowych in vivo jest całkowicie specyficzne. Niedobór pierwiastka może być usunięty tylko przez ten sam pierwiastek. Specyficzność wynika z właściwości: wartościowość, potencjał redox, promień jonowy, liczba koordynacyjna, geometria koordynacji powinowactwo do ligandu. 7

8 Specyficzność działania pierwiastków śladowych W warunkach in vitro specyficzność jest zdecydowanie mniejsza. zastąpienie pierwiastka przejściowego, właściwego dla danego enzymu, innym pierwiastkiem przejściowym: powoduje tylko zmianę powinowactwa enzymu do substratu, nie prowadzi do inaktywacji enzymu. Mimo specyfiki dzialnia w warunkach in vivo, działanie pierwiastków jest zależne od wzajemnych stężeń: długotrwały niedobór miedzi prowadzi do anemii wskutek obniżenia zdolności wchłaniania żelaza i wzrostu jego stężenia w wątrobie miedź i cynk współzawodniczą we wchłanianiu nadmiar molibdenu w diecie powoduje niedobory miedzi w organizmie 8

9 Wchłanianie i przenoszenie pierwiastków śladowych w ustroju Wchłanianie pierwiastków odbywa się z udziałem specyficznych białek transportowych albuminy Cr, Cu, Mn, Se, Zn globuliny transkobalamina Co transferyna Cr, Fe, Mn ceruloplazmina Cu - a 2 -makroglobulina Mn, Zn aminokwasy Cu, Se wyjątek: Na i K tworzą łatwo rozpuszczalne sole 9

10 Wchłanianie i przenoszenie pierwiastków śladowych w ustroju Wchłanianie w przewodzie pokarmowym zależy od: związków chelatujących - fityniany, szczawiany białka włóknika tłuszczy Stężenie pierwiastków w ustroju przedstawia równowagę między ilością wchłoniętą, wykorzystaną, zmagazynowaną i wydaloną. Wydalanie pierwiastków mocz Co (++), Cr (++), Mo (+), Se (+), Zn (+) żółć Cu (++), Mn (++), Mo (+), Se (+), Zn (++) sok trzustkowy Zn (++) pot Zn (+) martwe komórki śluzowe - Fe (+) 10

11 Funkcje jonów metali w organizmach żywych Główne funkcje jonów metali w układach biologicznych: katalityczna strukturalna transportowa udział w przekazywaniu sygnałów hormonalnych udział w obronie organizmu przed wolnymi rodnikami udział w strukturze leków 11

12 Funkcje jonów metali w organizmach żywych - katalityczna polega na bezpośrednim udziale jonów metali w reakcjach enzymatycznych w formie metaloenzymów lub aktywatorów enzymów Metaloenzymy określona ilość jonów metalu silnie związanych z apoenzymem jon metalu nie zmienia stopnia utlenienia w czasie katalizowanej reakcji Zn +2, Mn +2, Ni +2, Mg +2, Cu +2 - w reakcjach hydrolizy, dekarboksylacji, transaminacji jon metalu ulega procesom redox Cu +/2+ i Fe +2/+3 - w cytochromach 12

13 Funkcje jonów metali w organizmach żywych - katalityczna Enzymy aktywowane przez jony metali wiązanie między jonem metalu a apoenzymem jest słabe Enzymy aktywowane przez jony metali: nie wiążą się tak trwale jak metaloenzymy, bez jonu metalu enzymy nie mają zdolności katalitycznej Różnica między metaloenyzmami a enzymami aktywowanymi przez metale opiera się na sile powinowactwa między metalem a apoenzymem 13

14 Funkcje jonów metali w organizmach żywych - strukturalna jony wapnia hydroksyapatyt: Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 [ 3 Ca 3 (PO 4 ) 2. Ca(OH) 2 ] jony fluorkowe F - + 3Ca 3 (PO 4 ) 2. Ca(OH) 2 Ca(OH)F. 3 Ca 3 (PO 4 ) 2 + OH - hydroksyapatyt hydroksyfluoroapatyt F - + Ca(OH)F. 3 Ca 3 (PO 4 ) 2 CaF 2. 3 Ca 3 (PO 4 ) 2 + OH - wymiana jest możliwa ze względu na: taki sam ładunek podobną wielkość jonów fluoroapatyt 14

15 Funkcje jonów metali w organizmach żywych funkcję transportową wykazują białka metaloproteiny - wiążące jony metali i przenoszące je w organizmie. wiążąc określone jony metali regulują zależne od nich procesy, niektóre wykazują również aktywność enzymatyczną. metaloproteiny wykazują odmienną specyficzność wobec jonów różnych metali. szczególnym przykładem metaloproteiny jest metalotioneina (Mt), białko wiążące Zn, Cu, Cd, Hg i inne metale ciężkie. Mt chroni organizm przed toksycznymi metalami przekazywanie sygnałów hormonalnych jony wapnia: śródkomórkowy przekaźnik w mechanizmie działania hormonów, np. wazopresyny jod stanowi integralną część trijodotyroniny i tyroksyny (hormonów tarczycy) 15

16 Funkcje jonów metali w organizmach żywych Udział w obronie antyoksydacyjnej dysmutaza ponadtlenkowa miedź i cynk lub mangan katalaza - żelazo peroksydaza glutationowa - selen Udział w strukturze leków cis-platyna auranofina 16

17 Mechanizm oddziaływania jonów metali na aktywność enzymów Jony metali biorą udział w reakcjach enzymatycznych i zwiększają ich szybkość uczestnicząc w jednym w czterech mechanizmów: ogólnej katalizie kwasowo-zasadowej katalizie kowalencyjnej tworzenie przejściowego tetraedrycznego połączenia enzymu z substratem reakcji rozerwanie wiązania w substracie, powstanie kowalencyjnego produktu pośredniego enzym-substrat (produkt) uwolnienie końcowego produktu przybliżaniu związków reagujących indukowaniu odkształceń enzymu lub substratu. 17

18 Mechanizm oddziaływania jonów metali na aktywność enzymów Jony metali, podobnie jak protony są kwasami wg teorii Lewisa, a więc elektrofilami i dlatego mogą: akceptować parę elektronów tworząc wiązanie s akceptować elektrony wiązania p związków organicznych, aktywować związki nukleofilowe przyjmując elektrony i tworząc wiązanie s lub p aktywować związki elektrofilowe lub same działać jako nukleofile oddając elektrony 18

19 Mechanizm oddziaływania jonów metali na aktywność enzymów Strefa koordynacyjna jonu metalu może spowodować przybliżenie enzymu i substratu lub odkształcenie enzymu bądź substratu umożliwiając powstanie chelatu - kompleksu enzymsubstrat-jon metalu działa jako trójwymiarowa matryca i utrzymuje grupy reagujące w swoistej orientacji przestrzennej ma decydujące znaczenie w stereochemicznej kontroli reakcji katalizowanej enzymatycznie 19

20 Pierwiastki chemiczne składniki materii żywej Związki organiczne: węgiel wodór tlen azot 96% wagi ciała Minerały: 4% wagi ciała Makroelementy: Mikroelementy: Pierwiastki śladowe: < 1 mg > 10 g < 10 g 20

21 Suma kationów anionów 153 meq/l 153 meq/l Suma kationów anionów 198 meq/l 198 meq/l Na Cl - 3 meq HCO meq SO 4 - K fosforany Na Cl - K + 4 Ca + 5 Mg HCO 3 - białczany aniony resztkowe Ca 2+ 2 meq Mg białczany Skład jonowy surowicy krwi Skład jonowy płynu wewnątrzkomórkowego 21

22 Potas miękki, srebrzystobiały metal, reagujący gwałtownie z wodą z sodem uczestniczy w: gospodarce wodnej organizmu (sód zatrzymuje wodę, potas wzmaga jej wydalanie) w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego zachowaniu równowagi kwasowo-zasadowej w organizmie człowieka znajduje się ok. 140 g potasu niedobór prowadzi do osłabienia, zaburzenia pracy serca i oddychania 22

23 [(5,6 mmol/l 3,8 mmol/l): 4,7 mmol/l]*100% = 40% - wahania stężeń gdzie 4,7 mmol/l środek normy dla kalemii Potas (3,8 5,6 mmol/l ) wzrost stężenia potasu: odwodnienie jatrogenne (podawanie pozajelitowe soli potasowych, soli potasowych penicyliny, przetoczenia dużej ilości krwi konserwowanej) hemoliza i zespół zmiażdżenia niedotlenienie tkanek zatrucie strychniną, leczenie cytostatykami niewydolność nerek, mocznica niedoczynność kory nadnerczy (choroba Addisona), hipoaldosteronizm długotrwała hipoglikemia i kwasica metaboliczna (cukrzycowa) stosowanie leków: moczopędnych oszczędzających potas, niesterydowych przeciwzapalnych zmiany w EKG przy stężeniu K + > 6,7 mmol/l zwiększenie załamka T około 6 mmol/l blok międzykomorowy przy stężeniu około 10 mmol/l zatrzymanie akcji serca przy stężeniu około 12 mmol/l 23

24 Sód ( mmol/l ) [(145 mmol/l 135 mmol/l): 140 mmol/l] * 100% = 7% - wahania stężeń gdzie 140 mmol/l środek normy dla natremii miękki, srebrzysty metal reaguje gwałtownie z wodą występuje w soli kamiennej, morskiej i oceanicznej w formie chlorku sodu NaCl wszystkie sole sodu są rozpuszczalne w wodzie. zapotrzebowanie na sól kuchenną wynosi ok. 5 g wskazane jest jest spożywanie soli kamiennej lub morskiej zamiast warzonej, gdyż ta pozbawiona jest mikroelementów. w organizmie człowiek sód występuje w postaci kationu Na +, głównie w płynach ustrojowych pozakomórkowych jest niezbędny: do prawidłowego funkcjonowania nerwów i mięśni, reguluje gospodarkę wodno-elektrolitową i kwasowo-zasadową obrzęk mózgu w przebiegu hiponatremii Na<110mmol/L

25 Żelazo ilość całkowita 2,5 4 g, magazynowane głównie w wątrobie, śledzionie i szpiku kostnym 2/3 całkowitej ilości służy jako kofaktor hemoglobiny posiada bardzo wysoki potencjał oksydoredukcyjny nie występuje w postaci wolnych jonów jest skompleksowane z hemem (Fe 2+ ) lub bezpośrednio z białkami transportowymi i magazynowymi transferyną i ferrytyną (Fe 3+ ) słabo przyswajalne z pożywienia funkcje żelaza transport tlenu, transport elektronów udział w utrzymaniu równowagi oksydoredukcyjnej 25

26 Żelazo Cytochrom c mioglobina hem 26

27 Wapń ilość całkowita ok g: 99 % - tkanka kostna i zęby hydroksyapatyt: Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 3Ca 3 (PO4) 2 Ca(OH) 2 mikrofibryle kryształy o stosunku długość: grubość 1000:1 węglan wapnia CaCO 3 Niedobór powoduje osteoporozę 27

28 Wapń Kalmodulina przyłącza cztery jony wapnia zmiana konformacji, powstaje kompleks aktywujący i stymulujący m.in. kinazę II fosforylującą różne białka, pompy błonowo-jonowe 1 % - regulator procesów metabolicznych przekazywanie sygnału pobudliwość nerwowo-mięśniowa czynność serca (częstość uderzeń i objętość wyrzutowa) przepuszczalność błon aktywność enzymatyczna układ krzepnięcia Dzienne zapotrzebowanie: osoby dorosłe 1000 mg młodzież, kobiety ciężarne i karmiące, osoby powyżej 50 roku życia 1300 mg Niedobór powoduje: zaburzenia pobudliwości nerwowomięsniowej tężyczka tężczcowy skurcz mięśni szkieletowych 28

29 Magnez stanowi do 0,5% masy ciała ok. 60% magnezu przypada na kości jest aktywatorem wielu enzymów wraz z jonami sodu i potasu, stabilizuje zwartą strukturę polianionowych makrocząsteczek tworzą one kompleksy z kwasami nukleinowymi zobojętniając ich ujemnie naładowane grupy fosforanowe. stabilizuje strukturę rybosomów 29

30 Magnez Ilość całkowita ok. 24 g: 65% w kościach 1% - zewnątrzkomórkowo (wolne jony Mg 2 +) 34%- jon wewnątrzkomórkowy Jony magnezowe regulują procesy oksydoredukcji, kofaktor ok. 300 enzymów mają wpływ na gospodarkę lipidową poziom katecholamin i przepuszczalność błon komórkowych kompleksy Mg-ATP uczestniczą w transfosforylacji, transferze energii i przekazywaniu sygnałów w komórce hamują krzepnięcie krwi biorą udział w przekazywaniu sygnałów pomiędzy neuronami i komórkami mięśniowymi 30

31 Magnez Zapotrzebowanie dzienne: mg Objawy niedoborów magnezu: drżenie mięśni i skurcze, ogólne osłabienie Niedobór magnezu zaburza procesy prowadząc do dysfunkcji metabolicznej, głównie komórek mięśni gładkich i mięśnia sercowego. Magnez spełnia istotną rolę w profilaktyce i terapii różnych chorób, w tym zapobiega nadpobudliwości nerwowej i depresji. 31

32 Selen niezbędny mikroelement musi być dostarczany w pożywieniu zawartość selenu w produktach spożywczych związana jest z dużymi różnicami w zawartości selenu w glebie i wodzie w różnych częściach świata gleby na terenie Polski są uważane za ubogie w selen. składnik enzymów oksydacyjno-redukcyjnych i cytochromów występuje w peroksydazie glutationowej w organizmie selen tworzy z metalami toksycznymi selenki, które odkładając się w tkankach miękkich są częściowo eliminowane z obiegu HSe-CH 2 -CH-COO - + NH 3 selenocysteina 32

33 Selen najwyższą bioprzyswajalnością charakteryzuje się selen pozyskiwany z drożdży wchłanianie selenu wzmagają białka małomolekularne oraz witaminy (głównie A, E, C) synergiczne działanie selenu z witaminą E przyczynia się do opóźniania procesów starzenia oraz przyspieszenia regeneracji komórek jest konieczny do prawidłowego funkcjonowania układów enzymatycznych głównie peroksydazy glutationowej ważny jest także dla funkcjonowania układu odpornościowego oraz tarczycy. chroni serce przed działaniem wolnych rodników, pomaga w walce z depresją, przemęczeniem i nadmierną nerwowością. redukuje ilość szkodliwych związków przyczyniających się do powstawania reumatoidalnego zapalenia stawów podawanie selenu łagodzi objawy choroby u 40% chorych. niedobór selenu powoduje: uszkodzenie mięśnia sercowego, choroby układu kostnego, ograniczenie sprawności układu odpornościowego, zwiększa także nowotworów ryzyko choroby nadciśnieniowej i 33

34 Cynk całkowita zawartość w organizmie wynosi ok. 1,5 2 g, z czego 80% przypada na mięśnie i kości. występuje głównie wewnątrzkomórkowo w organizmie związany jest z białkami w osoczu głównie z albuminą, w tkankach z metalotioneiną. jest obecny w wielu białkach wiążących kwasy nukleinowe i regulujących działania genów pełni funkcje strukturalne w tworzeniu domen cynkowych ( palcami cynkowymi ), zdolnych do bezpośredniego oddziaływania z DNA Source: Int J Environ Res Public Health April; 7(4):

35 Cynk palec cynkowy domena białkowa występującej w białkach wiążących DNA, bierze bezpośredni udział w związaniu cząsteczki kwasu nukleinowego przez białko palec cynkowy składa się z dwóch antyrównoległych b-kartki i a-helisy atom cynku łączy się z dwiema resztami cysteiny i dwiema resztami histydyny 35

36 Cynk anhydraza węglanowa atom Zn skoordynowany z trzema resztami histydyny stanowi centrum aktywne wielu enzymów element budulcowy enzymów wchłanianie z jelita jest hamowane przez obecne w pożywieniu: kwas fitynowy, pektyny, jony miedzi, żelaza, wapnia i fosforany w osoczu tworzy kompleksy z a 2 -makroglobuliną i albuminą, stężenie i magazynowanie jest kontrolowane przez metalotioneinę i jelitowe białko bogate w cysteinę właściwa podaż: ok. 10 mg/dziennie źródła w diecie: mięso, twarde sery, produkty zbożowe z pełnego przemiału, owoce morza 36

37 Cynk Korzystny wpływ cynku na organizm człowieka ogólna poprawa metabolizmu, przyspieszenie gojenia się ran i poprawie sprawności umysłowej Niedobór cynku, wynikający zazwyczaj z ograniczonego przyswajania z pożywienia, powoduje: zaburzenia układu kostnego, funkcji rozrodczych, stany zapalne skóry, sprzyja procesom miażdżycowym. 37

38 Miedź Zn Cu ilość całkowita około 100 mg 40% w kościach, 24% w mięśniach, 9% w wątrobie, 6% w mózgu w osoczu miedź występuje w formie kompleksów z transkupreiną, aminokwasami i ceruloplazminą - zapewnia transport między wątrobą a tkanką docelową z organizmu wydalana jest z żółcią przez przewód pokarmowy nie występuje w postaci wolnych jonów wchodzi w skład co najmniej 15 białek ludzkiego organizmu występuje jako pierwiastek wiążący w elastynie i kolagenie oraz jako katalizator reakcji białek. 38

39 Miedź dzienne zapotrzebowanie 1 1,5 mg prawidłowa dieta warzywa strączkowe, produkty zbożowe z pełnego przemiału podstawowy składnik systemu antyoksydacyjnego jest potrzebna do wytwarzania komórek czerwonych w układzie nerwowym uczestniczy w tworzeniu osłonki mielinowej (ochrania włókna nerwowe oraz uczestniczy w przesyłaniu impulsów nerwowych) enzymy zależne od miedzi dysmutazy i oksydazy są odpowiedzialne za zrównoważenie stresu oksydacyjnego i zmiatanie wolnych rodników (lub reaktywnych form tlenu) uczestniczącą w procesach takich jak oddychanie komórkowe, tworzenie naczyń krwionośnych czy usprawnianie układu immunologicznego. 39

40 kofaktor molibdenowy Molibden występuje głównie w tkance kostnej, a także w nerkach, wątrobie i zębach Molibdenopteryna nie zawiera molibdenu! kofaktor molibdenowy wchodzi w skład centrów aktywnych enzymów odpowiedzialnych za procesy oksydacyjno-redukcyjne oksydaza ksantynowa oksydaza aldehydowa oksydaza siarczynowa ma zdolność do ulegania dwuelektronowym reakcjom redoks na stopniach utlenienia między 6 a 4 nadmiar jest toksyczny - powoduje: deformacje kości podobne do gośćca, skłonność do próchnicy zębów zaburzenia gospodarki lipidowej i białkowej. 40

41 Kobalt w największych ilościach występuje w narządach miąższowych i mięśniach jest on składnikiem witaminy B 12, która odgrywa rolę w: wytwarzaniu krwinek czerwonych metabolizmie białek kwasów nukleinowych niedobór witaminy B 12 powoduje niedokrwistość i zmiany w narządach miąższowych nadmiar kobaltu powoduje czerwienicę, uszkodzenie narządów miąższowych nerek, wątroby, uszkodzenie osłonek mielinowych, kardiomiopatię 41

42 Kadm charakteryzuje się wybitnymi właściwościami akumulującymi okres półtrwania w organizmie (10 30 lat) przyczynia się do odkładania się, wraz z wiekiem, głównie w nerkach, gdzie gromadzi się do 50% całego kadmu działa na systemy enzymatyczne komórek, wypierając i zastępując inne fizjologiczne metale (Cu, Zn, Se) z metaloenzymów wiąże się z grupami czynnymi SH białek: łatwo wiąże się z metalotioneiną, niskocząsteczkowym białkiem cytoplazmatycznym, bogatym w reszty cysteinowe, która wiąże dwuwartościowe kationy cynku, miedzi, selenu nadmiar kadmu prowadzi do zaburzeń czynności nerek, metabolizmu wapnia i funkcji rozrodczych, rozwoju choroby nadciśnieniowej oraz zmian nowotworowych, głównie nerek i gruczołu krokowego. 42

43 Ołów w organizmie jest odkładany w postaci nierozpuszczalnych związków ołowiu, w kościach i w tkankach miękkich toksyczne działanie ołowiu ujawnia się na poziomie molekularnym, hamuje wiele enzymów, w tym syntazę porfobilinogenową, podstawowy składnik w syntezie hemu wiąże się z kwasami nukleinowymi i aminokwasami białek zakłóca metabolizm niezbędnych pierwiastków śladowych działając antagonistycznie na inne metale m.in. przyspiesza wydalanie miedzi i żelaza z organizmu podwyższenie poziomu miedzi, wapnia i fosforu w diecie obniża pobieranie ołowiu przez organizm skutkami toksyczności ołowiu są zaburzenia w hematopoezie, nadciśnienie tętnicze, neuropatie i uszkodzenia mózgu

44 Rtęć źródłem wchłaniania tego pierwiastka przez ludzi są tkanki ryb skażonych tym pierwiastkiem po dostaniu się do środowiska wodnego jest metylowana przez mikroorganizmy związek metaloorganiczny dimetylortęć dimetylortęć - rozpuszczalna w tłuszczach, bardzo toksyczna i trwała główna postać rtęci, która przedostaje się do organizmów żywych i kumuluje się w nich. pośrednim źródłem rtęci jest mięso zwierząt domowych karmionych mączką otrzymaną ze skażonych ryb toksyczne działanie rtęci wynika z jej dużego powinowactwa do grup - SH, -COOH i NH 2 aminokwasów białek ma działanie mutagenne i teratogenne akilowe pochodne rtęci łatwo przedostają się do komórek mózgowych, naruszając barierę krew-mózg, powodują uszkodzenia komórek mózgowych i zaburzają metabolizm układu nerwowego toksyczność może zmniejszać selen, ograniczając tworzenie połączeń aminokwasów białek z rtęcią 44

45 Fluor niemetal masa atomowa 18,9984 konfiguracja elektronowa 1s 2 2s 2 2p 5 występuje w postaci cząsteczki F 2 stopień utlenienia -1 żółto-zielony gaz 13 miejsce pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie

46 Fluor występowanie w przyrodzie niemetal występuje w postaci cząsteczki F 2 stopień utlenienia -1 żółto-zielony gaz 13 miejsce pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie

47 Fluor - wchłanianie jama ustna wchłania się nie więcej niż 1% całkowitej ilości dziennie spożywanej ilości fluorków 40-50% pobranych związków ulega wchłonięciu w żołądku większość związków fluoru przyswajana jest w górnej części jelita cienkiego. kationy wielowartościowe hamują wchłanianie związków fluoru Ca +2, Mg +2, Al +3 fluor z metalami dwuwartościowymi tworzy fluorki chlorek sodu ogranicza przyswajanie substancje tłuszczowe ułatwiają wchłanianie związków fluoru.

48 Fluor występowanie w organizmie w osoczu krwi fluorki występują w postaci jonowej niejonowej wysokie ph krwi oraz jej hematokryt powodują wzrost stężenia fluorków są obecne we wszystkich płynach ustrojowych: żółci, ślinie, moczu, w ilościach zależnych od stężenia w osoczu są transportowane przez łożysko

49 Aktywność biologiczna fluorków wiążą się z enzymami: w miejscu aktywnym w naładowanych dodatnio domenach mogą być ich: aktywatorami (oksydaza błonowa NADPH) inhibitorami mają wpływ na szlaki przemian lipidowych i węglowodanowych: hamują działanie aldolazy (enzymu szlaku glikolizy) prawdopodobnie uszkadzają komórki b wysp trzustki

50 Aktywność biologiczna fluorków głównym składnikiem nieorganicznym kości i zębów jest hydroksyapatyt Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 Ca 3 (PO 4 ) 2. Ca(OH) 2 hydroksyapatyt związany jest z węglanami i cytrynianami. stosunek wapnia do fosforanów w fazie krystalicznej apatytu kości jest mniejszy niż w apatycie naturalnym. fluorek zastąpuje grupę hydroksylową hydroksyapatytu tworząc fluoroapatyt w stosunku do hydroksyapatytu jest on znacznie bardziej twardy, ale jednocześnie wzrasta jego kruchość.

51 Toksyczność fluorków fluorki w dużych dawkach mają działanie teratogenne powoduje u dzieci zaburzenia rozwojowe wpływa niekorzystnie na pobieranie i metabolizm jodu ma działanie neurotoksyczne

52 Aktywność biologiczna fluorków płytka bakteryjna Fluorki obecne w w płytce nazębnej powodują: hamowanie procesu deminaralizacji wzmaganie procesu remineralizacji Wpływają na metabolizm bakterii jamy ustnej redukcja gradientu protonowego (fluorki hamują bakteryjną ATP-azę protonową) zmniejszenie tolerancji komórek bakteryjnych na kwasy oddziaływanie na przepuszczalność błony komórkowej hamowanie enolazy zmienia przemianę cukrów w bakteriach redukcja produkcji polisacharydów zewnątrzkomórkowych ograniczenie zapasów tłuszczów zmiana stosunku glukany/fruktazy w płytce nazębnej.