WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Загальна характеристика кальцію - Реферат

Загальна характеристика кальцію - Реферат

Реферат

Загальна характеристика кальцію

Вступ

З раннього дитинства ми засвоюємо з молоком матері практично всі найважливіші для нормального розвитку речовини і, насамперед — необхідну на той момент кількість кальцію.

З часом кількість молока в нашому повсякденному раціоні зменшується, а відповідно — до організму надходить менше кальцію.

Кальцій — основний компонент кісткової тканини, який забезпечує міцність кісток. Близько 99% кальцію в організмі міститься в кістках і зубах, 1% — в крові та м'яких тканинах. Певна кількість іонів кальцію необхідна також для забезпечення основних життєвих функцій. Їх відсутність призводить до порушення згортання крові, проведення імпульсів по нервових волокнах, скорочення м'язів.

Організм людини постійно потребує певної кількості кальцію, яка коливається протягом життя. Під час активного росту, коли інтенсивно розвивається кісткова тканина, збільшується кількість кальцію. Необхідність у кальції для підтримання структури кісткової тканини знижується у людей середнього віку. Значно більше кальцію необхідно людині при патологічних станах, під час менопаузи, в період вагітності, у разі застосування деяких лікарських засобів.

Кальцій потрапляє до організму з їжею. Зі всієї кількості кальцію, що надходить до організму з їжею, засвоюється лише 25–35% у дорослих та до 70% у дітей. Всмоктування кальцію відбувається у тонкому кишечнику, його абсорбція з кишечнику підвищується у періоди високої потреби організму в кальції або у разі низького вмісту кальцію в раціоні.

Організм людини самостійно підтр имує баланс кальцію — величину, необхідну для нормальної життєдіяльності. Щоденно внаслідок кальцієвого обміну близько 0,4 г кальцію надходить до депо в організмі і стільки ж виводиться.

Серйозні порушення кальцієвого обміну нерідко обумовлені дефіцитом в організмі вітаміну D3 (колекальциферолу), який підтримує стабільний рівень іонів кальцію в сироватці крові, регулює обмін фосфору в організмі. Це досить часто спостерігається у людей похилого віку, які змушені обмежувати свій раціон через матеріальний стан, позбавляючи себе їжі, багатої на вітамін D (жирна риба, риб'яча печінка та ін.). Як правило, ці люди рідко бувають на сонці, мало рухаються і, головне, в них спостерігається зниження активності метаболічних процесів, що забезпечують перетворення вітаміну D на його активні форми.

Кількість засвоєного кальцію залежить і від якості харчування — наявності в раціоні фосфатів, оксалатів, жирів, білків.

Якщо до організму з їжею надходить недостатня кількість кальцію та вітаміну D3, відбувається "вимивання" кальцію з кісткової тканини для підтримання його балансу в організмі. При тривалому дефіциті кальцію розвивається остеопороз, внаслідок якого кістки стають крихкими і легко ламаються. Лікування остеопорозу та інших патологічних станів, обумовлених дефіцитом кальцію, вимагає значних затрат часу та коштів.

Загальна характеристика кальцію, розповсюдження на планеті

Кальцій один з найважливіших біометалів, найпоширеніший серед них у природі — його вміст в земній корі становить близько 3,5%. Він міститься в різних мінералах і гірських породах (доломіти, мергелі, леси, апатити тощо), є в багатьох природних водах. Приймає участь в процесі грунтоутворення, покращує структуру грунту, впливає на реакцію середовища і рухомість інших біоелементів. Досить активний в хімічному плані елемент.

Вміст в природі кальцію такий:

грунт 1,37

морська вода 0,04

тваринні організми 0,3

рослинні організми 1,9

Найпоширеніша форма елементу — карбонат кальцію.

Овочеві культури концентрують у 20-30 разів кальцію більше ніж злаки, особливо це відноситься до листяних овочевих: шпинат, щавель, салат, капуста, цибуля, томати та ін. тому дефіцит кальцію локалізують за станом овочевих культур. Переміщення кальцію всередині рослини обмежено, тому цей елемент є малорухливим, не підлягає реутилізації.

Вміст кальцію в деяких культурах наведено в таблиці 1.

В порівнянні з іншими біометалами кальцій в тваринах міститься в найбільшій кількості. Основна його маса (до 99%) зосереджено в кісткових тканинах переважно у вигляді гідроксоапатиту Ca5(PO4)3OH та інших солей фосфорної кислоти. Кісткові тканини швидко реагують на зміни водно-сольового складу крові і виконують роль своєрідного буфера, який підтримує рівновагу внутрішнього середовища організму.

В організмі людини і тварин кальцій поступає в основному з продуктами харчування: молоко, овочі, злаки. Наявність грубої клітковини і підвищеної кількості щавлевої кислоти не сприяє засвоєнню кальцію. Особливо важливе значення для збагачення організму іонами кальцію має питна вода, в якій є гідрокарбонат кальцію Ca(HCO3)2.

Кісткові тканини здатні адсорбувати на поверхню Pb, Sr, Ra, U та ін радіонукліди, що веде за собою порушення кровотворної функції кісткового мозку. Раніше люди вважали, що скелет є опорою тіла і сприяє його руху, та зараз встановили, що він приймає активну участь в обміні речовин і перед усе – кальцію.

Завдяки активності кальцію його використовують для відновлення деяких тугоплавких металів (титан, цирконій і т.д.) з оксидів. Кальцій також використовують на виробництві для очистки криці та чавуну від кисню, сірки та фосфору для отримання деяких міцних сплавів.

Розташування в періодичній системі Д.І.Менделєєва, будова атома, можливі валентності в сполуках, здатність до комплексоутворювання, найважливіші комплексні сполуки з біолігандами.

Кальцій належить до 4 періоду II групи періодичної системи елементів Д.І.Менделєєва. Кальцій, виходячи з будови атома, належить до неперехідних елементів. Для цих елементів характерна постійність ступеня окислення і утворення іонів із завершеною електронною конфігурацією, подібної до оболонки інертних газів.

Кальцій на зовнішньому електронному рівні має 2 валентних електрони, які він може легко віддавати, перетворюючись в іони з електронною конфігурацією аргону.

Атомний радіус кальцію менший ніж атомний радіус металів І групи внаслідок високих зарядів ядер. Енергія іонізації атомів кальцію більша ніж енергія іонізації відповідного металу І групи. Внаслідок малих розмірів іони кальцію поляризуються в меншій мірі ніж ізоелектронні іони лужних металів, тому сполуки кальцію в своїй більшості носять іонний характер. Однак внаслідок поляризації аніона катіоном Са2+ проявляється тенденція до утворення ковалентних зв'язків. Тому кальцій здатен утворювати досить міцні донорно-акцепторні зв'язки з атомами азоту і кисню проявляючи при цьому комплексоутворювальні властивості.

Має властивість гідратуватися в розчинах. За ступенем онності стоїть між літієм, натрієм, берилієм та магнієм з одного боку і поступається в цьому калію, рубідію, стронцію, цезію та барію з іншого.

Кальцій — жорсткий метал класу а. Для нього (класу) характерні малі розміри, високі заряди, низька поляризація. Радіус атома кальцію 0,94. Він може утворювати комплексні сполуки з жорсткими лігандами: Н2О, ОН-, F-, СІ-, СН3СО2-, N2H4, РО43-, SO42-, СО32-, СІО4-, NO3-, NH3, R-OH, R2O, RNH2. Оскільки біологічні комплекси переважно утворюються з жорстких металів і жорстких лігандів ці сполуки заслуговують на увагу. У виняткових випадках кальцій може утворювати біокомплекси з такими перехідними лігандами як C6H5NH2, C2H5N, N2-, N3-, Br-, NO2-, SO3-. Кальцій також може міцно зв'язуватися з жорсткими донорними атомами О, N, F бо вони дуже електронегативні.

Для кальцію характерне найпоширеніше серед біометалів координаційне число 6. Також може бути координаційне число 7 в таких сполуках як хелатне чотирьохчленне кільце в кристалі [Ca(Hgly Gly Gly)(H2O)2] Cl2*H2O. Три зв'язки Са-О карбоксильні, два зв'язки Са-О пептидні і два зв'язки йдуть на Са(ОН)2.

Кальцій дуже добре вступає в реакцію з гемоціаніном та фенілаланіном.

Кальцій добре пов'язується з АТФ і АДФ внаслідок чого утворюються хелати на кінцях з фосфатами. В цьому випадку Са пов'язується швидко, але не так міцно як Мg. На цих властивостях побудовано декілька фізіологічно важливих реакції енергетичного обміну.

Доведено, що кальцій також може добре вступати в реакції комплексоутворення з макроциклічними лігандами, наприклад, такими, які входять до складу порфіринового кільця хлорофілу. Є фактом і те, що кальцій може зв'язуватися з такими макромолекулами як ДНК і РНК. Особливо важливою є взаємодія з тірозил-, пролін- та глутамін-тРНК-синтетазами. Він їх активує. Виявлені реакції з глутаматдигідрогеназами та кіназами. Входить до складу α-амілаз, фосфоліпаз, γ-лактаз структурно.

Роль елементу в житті рослин, потреба різних рослин в кальції, проблеми, що виникають при його надлишку та нестачі.

Кальцій як і будь-який біометал відіграє неабияку роль у функціонуванні рослинних і тваринних організмів. Це визначено його властивостями, які описані вище.

В рослинній клітині кальцій регулює фізико-хімічний стан цитоплазми: підтримує колоїдний стан, визначає нараду з магнієм та іншими елементами кислотність середовища. Завдяки стабільності стану цитоплазми спостерігається тургор рослини, йде активний обмін та синтез сполук. Кислотність спричиняє активізацію або інгибіювання певних синтезів, визначає напрямок багатьох фізико-хімічних реакцій. Кальцій знижує ступінь гідратації колоїдів та рівень обводненості тканин в цілому, зв'язує нуклеотиди. Звичайно, що при порушенні балансу в першу чергу негативні наслідки виявляються в дестабілізації водного обміну.

Також кальцій приймає участь в зв'язувані атмосферного азоту в симбіотичних (Rizobium) та вільноживучих бактеріях (Azotobacter).

Кальцій приймає участь в кооперативному зв'язуванні О2 (гемоцианіном).

Виступає в ролі структурного елементу разом з пектиновими речовинами для стінок. В цьому "амплуа" формує "донанівський простір" — один з елементів транспорту сполук в рослині. Разом з магнієм контролює надходження молібдену, міді, кобальту та інших біоелементів. Є бар'єром для органічних кислот, бо міцно пов'язує їх переводячи в нерозчинну сіль (наприклад для щавлевої в CaC2O4). Концентрується в старих тканинах.

Loading...

 
 

Цікаве