Биогенная роль железа, кобальта, никеля

Общее содержание железа в организме человека составляет около 4,5‒5 г. Из этого количества большая часть находится в гемоглобине крови. Железо является жизненно необходимым элементом для организма. Оно входит не только в состав кровяного пигмента гемоглобина, но также и в состав протоплазмы всех клеток. Гемоглобин играет чрезвычайно важную роль в дыхательной функции крови. В состав гемоглобина входит атом двухвалентного железа, который, присоединяя кислород, превращает гемоглобин в оксигемоглобин. Это очень непрочное соединение, легко диссоцииорующее на гемоглобин и кислород. Железо, необходимое для синтеза гемоглобина, доставляется белком ферритином, находящимся в селезенке, печени, костном мозге. Железо также входит в состав цитохромов (сложные белки, относящиеся к классу хромопротеидов), участвующих в процессах тканевого дыхания. При недостатке железа в организме развивается железодефицитная анемия (малокровие). Даже незначительный дефицит железа ведет к утомлению, ухудшению способностей к обучению, ослаблению иммунной системы, снижению температуры тела, поседению волос, повышению ломкости ногтей, потере физической силы и выносливости, а также уменьшению выработки тиреоидного гормона. Рак желудка также связан с истощением запасов железа в организме. У женщин на истощение запасов железа может указывать постоянная неспособность сбрасывать лишний вес, связанная с пониженной активностью щитовидной железы.

Железо, подобно большинству тяжелых металлов, оказывает токсическое действие на организм только при введении его в кровь или под кожу. Отравление возможно при лечении препаратами железа. Явления отравления железом выражаются рвотой, диареей (иногда с кровью), падением артериального давления, параличом центральной нервной системы и воспалением почек. При лечении железом могут развиться запоры, так как железо связывает сероводород, что ослабляет моторику кишечника.

Кобальт принимает участие в процессе кроветворения, входит в состав витамина В12 (цианокобаламина), многих важных ферментов. Кобальт необходим для усвоения железа. Органические соединения кобальта оказывают благоприятное влияние на иммунную активность. В организме взрослого человека около 1,2 мг (2 · 10^‒6%) кобальта. Дефицит кобальта – это всегда дефицит витамина В12, который вызывает астму, невралгию, злокачественные заболевания. Назойливый звон и хронический шум в ушах, вызывающий потерю слуха, очень часто совпадает с дефицитом кобальта. У людей с диагнозом «депрессия» в крови отмечены крайне низкие показатели кобальта. Дефицит кобальта вызывает высокую частоту заболеваний эндокринной системы, особенно в районах с дефицитом кобальта в питании. Подобная закономерность выявлена и в отношении системы кровообращения, рост заболевания которой, как правило, сопровождается дефицитом кобальта. Запущенные случаи дефицита кобальта вызывают разрушение слизистой желудка, малокровие, дистрофию костей и нарушения в печени. Недостаточности кобальта особенно подвержены курильщики, вегетарианцы и пожилые люди, а также все, кто страдает хроническим расстройством стула. Из пищи мы получаем в лучшем случае 3–4 мкг в сутки. К продуктам, наиболее богатым кобальтом, относятся печень, бобовые, молоко, мясо, рыба, свекла, салат, петрушка, малина и черная смородина. К сожалению, низкое содержание кобальта в почвах, подвергающихся интенсивной агротехнике, не позволяет рассматривать эти продукты питания как надежные источники кобальта. Избыток кобальта возникает при постоянном злоупотреблении инъекциями витамина В12 и пивом (ежедневное употребление в больших количествах). Избыток кобальта вызывает аллергодерматозы и астматические бронхиты, «кобальтовую миокардиодистрофию» и гиперплазию щитовидной железы («болезнь любителей пива»).

Никель участвует в гормональной регуляции организма и входит в состав ключевых ферментов. Уникальна способность никеля влиять на продукцию специальных транспортных белков, ответственных за транспорт большинства микроэлементов. Никель входит в состав факторов роста, управляющих процессами регенерации тканей, а также созреванием и дифференцировкой тканей плода. Соединения никеля управляют процессами кроветворения путем контроля обмена железа в организме (в том числе никель контролирует процессы всасывания железа в пищеварительном тракте). Никель является структурным компонентом внутренних перегородок в клетках нашего организма и отвечает за их стабильность. Никель отвечает за регуляцию противоопухолевого иммунитета, так как дефицит никеля вызывает снижение активности специальных иммунных клеток, запускающих ряд важнейших этапов иммунного ответа. Из органов человека наиболее богаты никелем печень, поджелудочная железа и гипофиз. Средний пищевой рацион человека должен содержать не менее 20 мг железа. Суточная потребность в кобальте 14–78 мкг.

Токсическое действие никеля проявляется при вдыхании никелевой пыли. Отмечаются носовые кровотечения, «никелевая экзема» и «никелевая чесотка». Особенно токсичен карбонил никеля Ni(CO)₄. При невысоких его концентрациях наблюдаются головные боли, при высоких – тошнота, рвота, одышка, повышение температуры по типу «литейной лихорадки», нарастание сердечной слабости, синюшность кожных покровов. Смерть наступает на 10‒14 день.

Применение. Железо и его сплавы являются основным конструкционным материалом и материалом для изготовления самых различных инструментов.

ТЕМА 13. d -ЭЛЕМЕНТЫ I В ГРУППЫ