Аннотация
Научная работа «Моделирование конкурентных взаимоотношений
ионов металлов в живых организмах» выполнена в 2011 г. совместно с учащейся 9 класса Рудая Валерией.
Содержит оригинальную систему опытов, доказывающих конкуренцию металлов в живых организмах, и рекомендации по уменьшению негативного влияния окружающей среды на организм человека в промышленных районах
Научная работа
«Моделирование конкурентных взаимоотношений
ионов металлов в живых организмах»
Учитель ,
учащаяся 9 класса , МБОУ «Гимназия №7»
Содержание:
Введение | 2 |
1. Исследовательская часть | 4 |
2. Экспериментальная часть | 8 |
3. Результаты исследования | 11 |
4. Выводы и рекомендации | 12 |
5. Заключение | 14 |
Список литературы | 15 |
Приложение |
Введение
Мы живем в Норильске, одном из промышленно развитых городов России, где наибольшую опасность для здоровья представляют значительные выбросы металлургической пыли и попадающие в окружающую среду ионы металлов. Металлы, проникая в организм различными путями, включаются в его биохимический цикл в виде комплексных соединений и способны вытеснять необходимые металлы, нарушая физиологические процессы.
Рабочая гипотеза: мы предположили, что можно осуществить обратный процесс, - вытеснить тяжелые металлы, уже находящиеся в организме, жизненно необходимыми металлами.
В данной работе мы исследуем поведение ионов металлов в живых организмах, используя грибы как биологическую модель. Таким образом, в качестве объекта исследования выбрали грибы, как биологические системы, наиболее интенсивно накапливающие любые металлы. состоящие в основном из белковой массы, а значит содержащие достаточное количество сульфгидрильных и аминогрупп, способных активно взаимодействовать с ионами металлов.
Цель данной работы – доказать гипотезу о наличии конкурентных взаимосвязей жизненно необходимых металлов и следовых металлов Норильского промышленного района (НПР).
Предмет исследования: ионы токсичных и необходимых металлов. Определение групп металлов с подобными радиусами из категории токсичных и необходимых позволяет разработать порядок и методику проведения опытов согласно цели работы.
Задачи исследования:
§ изучить причины токсичности металлов и функции необходимых металлов, выделить группы металлов-конкурентов по их отношению к биомолекулам;
§ провести ряд опытов, моделирующих взаимодействие металлов с биомолекулами;
§ предложить рекомендации для жителей промышленно развитых регионов по снижению содержания тяжелых металлов в организме.
Исследование можно разделить на следующие этапы.
1) Теоретическое изучение проблемы - проведение литературного обзора с целью: определения лидеров среди тяжелых металлов в выбросах предприятий НПР, сравнения значений ионных радиусов токсичных и необходимых металлов для определения взаимозаменяемости металлов, определения причин токсичности тяжелых металлов и функциональной активности необходимых металлов.
2) Подготовка материала для исследования (грибы шампиньоны, замороженные субстраты грибов, собранных в августе и сентябре в окрестностях Норильска и в заповедной зоне «Озеро Лама», грибы «Тайны леса» - производитель , г. Иваново) и подбор необходимых реактивов.
3) Разработка и осуществление экспериментальной части работы.
4) Обработка результатов экспериментальной части, корректировка опытов, анализ полученных результатов.
5) Анализ аптечных минеральных комплексов, минеральных вод, продуктов питания на предмет содержания необходимых металлов – конкурентов токсичных металлов.
6) Формулирование выводов, разработка рекомендаций и ознакомление с ними населения г. Норильска с помощью информационной брошюры.
В России много промышленных городов - спутников металлургических комплексов, в которых остро стоят вопросы загрязнения селитебной зоны отходами предприятий. Проблема сохранения здоровья проживающего в этих городах населения с каждым годом становится актуальней, так как происходит накопление загрязнений в природной среде. Мы доказали возможность снижения содержания тяжелых металлов в организме, путем замещения их на жизненно необходимые металлы. В этом заключается актуальность данного исследования: доказана гипотеза о включении ионов тяжелых металлов в биомолекулы и возможность вытеснения этих металлов необходимыми металлами.
В результате исследования предложены практические рекомендации для жителей промышленно развитых регионов по снижению рисков накопления тяжелых металлов, разработан информационный буклет с основными материалами научно-практической работы.
1. Исследовательская часть
Анализ данных о поступлении в окружающую среду Норильска металлов [1], позволил выделить среди них лидеров по валовому объему, выпадающих на территорию НПР металлов, (т/год): Ni-642,9, Cu-892,5, Zn-1343, Ti-437, Mn-348. (Приложение 1. Табл.1). Кроме того, значительное содержание диоксида серы в атмосфере Норильска определяет наличие кислой среды, что значительно увеличивает растворимость ионов тяжелых металлов, повышая их активность.
Тяжелые металлы, поступая в окружающую среду, оседают не только в легких жителей города, они закрепляются в растениях и грибах, включаются в биологические пищевые цепи. В первую очередь накапливаются медь, никель, кобальт, кадмий, в меньшей степени цинк. Отметим, что содержание марганца в окрестных реках и озерах достигает 9ПДК, что несомненно говорит о его накоплении в биологических объектах, хотя такие данные по НПР отсутствуют [1] (Приложение 1. Табл.1)
Рассмотрим также необходимые металлы, их около 20. Среди них - кальций, магний, калий, натрий, железо, медь, цинк, кобальт, никель, молибден, титан, марганец, ванадий. С биологическим значением этих металлов для человека можно познакомиться в Приложении 2, таблица 4. В связи с темой работы нас заинтересовала информация о том, что повышенные концентрации цинка, кадмия, меди и марганца, ухудшают усвоение железа. [2]
Основа токсического действия тяжелых металлов лежит в их взаимодействии с биологически активными белками, что приводит к следующим негативным процессам:
§ вытеснению необходимых металлов из их активных мест связывания токсическим металлом;
§ связыванию части макромолекулы, необходимой для нормальной жизнедеятельности организма;
§ сшиванию молекул с образованием биологических агрегатов, вредных для организма;
§ деполимеризации биологически важных макромолекул;
§ неправильному спариванию оснований нуклеотидов и ошибкам в белковых синтезах.
Для того, чтобы определить конкурентные пары металлов, рассмотрим ряды токсичности, ионные радиусы металлов и скорость ионного обмена.
Поступающие в организм металлы вступают в конкурентные взаимоотношения с имеющимися необходимыми металлами, а также будут конкурировать между собой за центры связывания.
Для анализа возможных взаимодействий необходимо оценить скорость обмена иона: чем она больше, тем больше вероятность присутствия металла в тканях. Изучив ряд относительных скоростей ионного обмена [2], выделим преобладающие металлы НПР и необходимые металлы.
Ряд относительных скоростей ионного обмена для НПР: Сu2+>Ме+>Сd2+, Сa2+>Мn2+, Zn2+ > Со2+ > Fe2+, Mg2+ >Ni2+>Fe3+ |
Теперь на основании ряда токсичности токсичности металлов для млекопитающих: Ag, Hg, Сd >Сu, Рb, Co, Sn, Be >>Мn, Zn, Ni, Fe, Сг >>Sr>Cs, Li, Al, - выделим те металлы, которые преобладают в воздушной среде Норильска: Ag, Сd >Сu, Рb, Co, Sn>> Мn, Zn, Ni, Fe, Сг.
Из этого ряда можно исключить металлы, выбросы которых в окружающую среду НПР незначительны (Приложение 1. Табл.1): Ag, Co, Pb, Cr соответственно 2,16, 41, 116, 144 т/год с пылью и осадками. Данные по олову, приведенные в [3], мы считаем, некорректные, так как изначально содержание олова в шламах составляет 0,011-0,015%, что не может привести к выбросам, соразмеримым с медными. Обязательно надо рассмотреть токсичность марганца, так как содержание его в водных системах НПР составляет 2-9ПДК, достигая в отдельные периоды 31ПДК [3].
Практически нет количественных данных по выбросам кадмия, хотя накопление его в грибах в 26-46 раз превышает ПДК.
В итоге получаем ряд токсичности основных следовых металлов НПР: Сd>Сu>>Мn, Zn, Ni |
Теперь рассмотрим значения ионных радиусов металлов из ряда токсичности и необходимых металлов. Исходя из предположения, что ионы металла могут замещаться в биомолекулах на другие ионы той же величины, надо сравнить ионные радиусы металлов.
По значению эффективных ионных радиусов (нм) металлы разделили на следующие группы (Приложение1. Табл.3):
1) первая группа с множественными конкурентными отношениями (0,073-0,075): Сu2+, Со2+, Fe2+/3+, Zn2+ ;
2) вторая группа конкурентных металлов с радиусами 0,069-0,073: Сu2+, Mg2+, Ni2+;
3) третья группа металлов со сравнительно большими ионными радиусами: Cd2+(0,095), Ca2+(0,100), Na+(0,102);
4) металлы, не имеющие «компаньонов» по величине радиуса: Mn(0,083), K(0,138).
В первой группе все металлы являются необходимыми. Рассмотрим пару медь/цинк, так как количественные поступления этих металлов извне в условиях Норильска более значительны.
О конкуренции этих металлов в пользу меди говорит тот факт, что при больших поступлениях в окружающую среду цинка, накопление меди в природных объектах больше (Приложение1. Табл.2). Мы считаем, что причина данного факта в том, что скорость ионного обмена для меди в 1000 раз больше, чем для цинка.
По данной группе металлов можно сделать следующие вывод: для уменьшения возможности связывания меди и вытеснения уже накопленных ионов, необходимо поступление конкурентного металла в биодоступной форме, которым в конкурентной паре Zn/Mg является цинк, а затем магний, так как у последнего скорость ионного обмена в 100 раз меньше, чем у цинка.
При одновременном поступлении в организм меди, никеля и магния быстрее и прочнее всего будет закрепляться медь, поэтому нужны достаточные количества необходимого металла магния для ее вытеснения.
В третьей группе также имеются биологически важные элементы кальций и натрий. Cd2+, в отличие от них, образует прочную связь с атомами азота и серы, а скорость обмена у ионов кальция и кадмия одинаковая. Поэтому в конкурентной паре Cd2+/Cа2+ преимуществом связывания обладает кадмий. Надо учесть, что замещать кальций может также свинец, ионный радиус которого незначительно больше (0,118).
Выводы:
1) выделим конкурентные пары металлов для последующего исследования:
Сu2+/Ni2+, Сu2+/Zn2+, Сu2+/Mg2+, Mg2+/Ni2+. К сожалению, из-за отсутствия в лаборатории соединений кадмия нельзя провести опыты сравнения Сd2+/Ca2+.
2) считаем, что дополнительное применение для норильчан минеральных добавок с повышенным содержанием магния как конкурента меди будет оправдано.
3) второй элемент, который может быть усилен в рационе жителей Норильска – это кальций, так как является конкурентом кадмию.
2. Экспериментальная часть
Для опытов выбрали грибы шампиньоны, как культуру, выращенную не в природных условиях и не содержащую тяжелые металлы. Измельченную грибную массу заливали раствором соли, содержащей ион исследуемого металла. Степень поглощения металла в экстрактах определяли с помощью раствора гидроксида натрия, дающего с ионами металлов характерные осадки или окрашенные комплексные соединения. Для определения наличия ионов тяжелых металлов в природных объектах использовали грибы, собранные в окрестностях Норильска и в заповедной зоне «Озеро Лама», грибы «Тайны леса» - производитель , г. Иваново.
Опыт №1 Определение возможности поглощения ионов Сu2+, Ni2+, Zn2+, Mn2+ биологическими объектами. (Приложение 4. Рис.5)
Цель опыта: исследовать возможность поглощения биологическими объектами (шампиньонами) тяжелых металлов.
Вещества и реактивы: грибы шампиньоны, 0,01М растворы CuSO4, NiSO4, ZnSO4, 0,1М раствор NaOH.
Ход опыта. 3 порции измельченных грибов (3г) поместили в растворы CuSO4, NiSO4, ZnSO4, оставили на 60мин. Отобрали по 5 мл раствора из каждого стакана, добавили по 2-3 капли гидроксида натрия.
Наблюдения. Во всех экстрактах после добавления щелочи изменений не произошло.
В исходных растворах CuSO4, NiSO4, ZnSO4 при добавлении NaOH выпали характерные осадки: Cu(OH)2↓ - голубой гелеобразный, Ni(OH)2↓ - зеленый гелеобразный, Zn(OH)2↓ - белый гелеобразный
Выводы: грибы практически полностью поглотили ионы Cu2+, Ni2+, Zn2+, поглощение составило для Cu2+ - 2,13, Ni2+ - 1,96, Zn2+ - 2,16 (мг иона/г грибной массы);
Опыт №2 Определение конкуренции ионов за места связывания
Цель опыта: доказать наличие конкуренции за места связывания между следующими ионами: Сu2+/Ni2+, Сu2+/Zn2+, Сu2+/Mg2+, Mg2+/Ni2+
Вещества и реактивы: грибы шампиньоны, 0,01М растворы сульфата меди, сульфата никеля(II), сульфата цинка, сульфата магния, 0,1М раствор гидроксида натрия, вода.
Ход опыта:
1. 4 порции измельченных грибов поместили в 0,01М растворы солей: №1 (5мл CuSO4+ 5мл NiSO4), №2 (5мл CuSO4+5мл ZnSO4), №3 (5мл CuSO4+5мл MgSO4), №4 (5мл NiSO4+5мл MgSO4), оставили на 60 мин, периодически помешивая.
2. Отфильтровали, отобрали по 2мл фильтрата, добавили 2-3 капли гидроксида натрия.
Наблюдения: в пробирках №1, №2, №3, №4 не произошло изменений, растворы остались прозрачными..
Вывод. Грибы полностью поглотили ионы металлов, значит, нет избирательного поглощения грибами того или иного иона металла, если есть свободные места связывания ионов.
Опыт №3. Изучение возможности вытеснения необходимыми металлами металлов токсичных (Приложение 5)
Цель: изучить возможность вытеснения необходимыми металлами металлов токсичных.
Вещества и реактивы: грибы шампиньоны, 0,025М растворы: хлорида кальция, сульфата магния, сульфата марганца, 0,01М раствор сульфата цинка, 0,1М раствор гидроксида натрия, вода.
Ход работы:
1. Подготовили 3 порции измельченных грибов, добавили 5мл раствора MnSO4, через 60 мин отфильтровали, промыли грибы, добавили к грибам соответственно по 5мл растворов: CaCl2, MgSO4, ZnSO4.
2. Через 60 мин отфильтровали смеси. В фильтраты добавили 2-3 капли NaOH.
Наблюдения изменений в растворах: CaCl2 - желтое окрашивание; MgSO4 - желтое окрашивание, выпал осадок; ZnSO4 - желтое окрашивание, со временем выпал небольшой осадок.
Выводы: 1) ионы Ca2+, Mg2+, Zn2+ частично вытеснили из грибной массы ионы Mn2+;
2)кальций эффективней магния и цинка замещает ионы марганца.
Опыт №4 Определение наличия тяжелых металлов
в грибах различных естественных биоценозов. (Приложение 5)
Цель: рассмотреть возможность определения в грибах различных естественных биоценозов ионов тяжелых металлов методом их вытеснения ионами других металлов.
Вещества и реактивы: грибы из разных районов НПР (из экологически чистого района озера Лама, из эпицентра загрязнений - район турбазы «Жарки», грибы «Тайны леса»-производитель г. Иваново), 0,1М раствор хлорида кальция, 0,05М сульфата магния, 0,1М раствор гидроксида натрия, вода.
Ход работы. 6 порций измельченных грибов поместили в растворы, содержащие ионы магния и кальция. Оставили на 60 мин, отфильтровали смеси, в фильтрат добавили NaOH.
Наблюдения: после добавления щелочи в фильтратах выпали осадки разной интенсивности: в экстракте грибов с озера Ламы осадки небольшие (пробирки 1, 2), больше осадка в грибном экстракте из Иваново (пробирки 3, 4), наибольшее количество осадка в экстракте, полученном с грибов турбазы «Жарки» (пробирки 5, 6).
Выводы: 1) ионы Сa2+ и Mg2+ вытеснили ионы тяжелых металлов; 2)район озера Лама лишь относительно можно считать экологически чистым; 3) природные грибы, имеющиеся в продаже, также содержат тяжелые металлы.
3. Результаты исследования
В результате исследования мы определили, что
§ в Норильском промышленном районе для человека конкурентными металлами будут являться Сu2+/Ni2+, Сu2+/Zn2+, Сu2+/Mg2+, Mg2+/Ni2+, Сd2+/Ca2+;
§ металлы необходимые вытесняют металлы токсичные, а также металлы токсичные замещают друг друга в биомолекулах;
§ радиусы ионов Ca2+, Mg2+, Zn2+ несколько отличаются от радиуса иона Mn2+, но частично вытесняют его из биомассы, значит,
1) подобие ионных радиусов при замещении не должно быть абсолютным; ионы металлов вытесняют друг друга, даже если их эффективные радиусы отличаются на 0,1-0,2 нм;
2) кальций эффективней магния и цинка замещает ионы марганца;
§ в паре ионов Сu2+/Ni2+ никель вытеснил медь из грибной массы, значит при замещении металлов важнее скорость ионного обмена, чем устойчивость соединения, так как скорость ионного обмена у меди значительно больше чем у никеля, поэтому она легче обменивается на ионы никеля;
§ грибы не имеют избирательного поглощения металлов, поэтому
1) при поступлении металлов органические вещества взаимодействуют с ними одновременно;
2) поглощение ионов металлов грибной массой довольно значительно и составляет 3 мг меди и 2,75мг никеля на 1г вещества;
3) ионы Сa2+ и Mg2+ вытеснили ионы тяжелых металлов из грибной массы, поэтому считаем возможным использовать препараты кальция и магния в биодоступной форме для вытеснения токсичных ионов, закрепившихся в биомолекулах организма.
4. Выводы и рекомендации.
1. Доказали, что металлы необходимые и металлы токсичные могут вытеснять друг друга из биомолекул.
2. Разработали новый метод определения наличия в грибах ионов тяжелых металлов, который можно использовать в домашних условиях.
3. Считаем, что жителям НПР необходимо применять кальций-магниевые минеральные комплексы, продукты и минеральные воды для предупреждения поступления тяжелых металлов и вытеснения уже имеющихся (см. Рекомендации,).
4. Определили, что грибы не имеют избирательного поглощения металлов, значит, при поступлении металлов органические вещества взаимодействуют с ними одновременно при наличии свободных мест связывания или замещения.
5. Район озера Лама можно считать экологически чистым лишь относительно.
6. Природные грибы, имеющиеся в продаже, также содержат тяжелые металлы, поэтому предлагаем использовать метод вытеснения для определения наличия в грибах ионов тяжелых металлов.
Рекомендации.
Человек, как равноправный компонент биоценоза включается в круговорот веществ, циркулирующих в этой системе. Из этого следует, что в организмах жителей НПР в составе биомолекул содержится определенное количество тяжелых металлов. Считаем, что очищение организма традиционными методами, при условии сохранения прежней среды обитания, не будет эффективным, так как повлечет поступление и закрепление новых порций металлов. Для эффективного удаления токсичных ионов металлов нужно применить метод замещения их необходимым металлом, используя витаминные комплексы, минеральную воду и продукты питания, содержащие в значительном количестве Mg и Ca.
Обзор витаминов, имеющихся в розничной продаже, по содержанию в них 5 металлов (Cu, Mn, Zn, Ca, Mg) приведен в приложении 7, таблица 5. Считая Cu, Mn, Zn для норильчан достаточными металлами, следует выбрать комплексы с их минимальным количеством. Учитывая, что Ca и Mg являются необходимыми элементами и выполняют, кроме того, заместительные функции, выбираем комплекс с их наибольшим количеством. Таким образом, определили два подходящих витаминных комплекса «Алфавит для детей» и «Дуовит для женщин»: содержание (мг) Ca 30/50, Mg 100/450 соответственно, марганец отсутствует, медь только в детском комплексе в количестве 0,7мг.
Применять цинк в качестве минеральных добавок надо умеренно, так как его поступление из воздушной среды Норильска значительно и достаточно высока скорость его ионного обмена.
Для достаточного поступления магния и кальция можно применять минеральную воду, доступную норильчанам, – «Хан-Куль», «Северное сияние», «Валек», «Алькор». Кроме того, две последние рекомендованы стоматологами, проводившими исследование среди работников металлургического производства в условиях Крайнего Севера, для профилактики патологии твердых тканей зубов.
Рекомендованную дневную дозу 800 мг Са2+ можно получить при приеме литра молока, других молочных продуктов. Много кальция не бывает, он считается нетоксичным. Отложение костных минералов в мягких тканях вызывается не избытком Са2+-ионов, а повышенным содержанием витамина D.
Магнием богаты: зелень (20 мг на 100 г продукта), злаковые и бобовые культуры (100 до 170 мг), орехи (миндаль, фундук - 200-300 мг), какао-порошок (около 400 мг), подсолнечные и тыквенные семечки (400-500 мг), пшеничные отруби (до 600 мг на каждые 100 г). Надо учитывать, что усваивается организмом из продуктов лишь около 40% магния.
5. Заключение
Загрязнения окружающей среды, порожденные хозяйственной деятельностью человека, возвращаются к нему бумерангом в виде наследственных болезней, злокачественных новообразований, преждевременного старения и различных заболеваний. Зная состояние окружающей среды и особенности ее воздействия на организм, можно составить план мероприятий по снижению экологических рисков для здоровья человека.
Мы уже предложили свой метод, позволяющий сохранить здоровье людям, проживающим в промышленно развитых районах.
Дальнейшее развитие методики будет связано с количественным определением металлов в процессе их конкурентного взаимодействия с биомолекулами, а также расширением спектра конкурентных пар металлов.
Планируем подробней рассмотреть поведение цинка, чтобы определить, является он необходимым или достаточным для жителей НПР, а также изучить поведение свинца, как активного загрязнителя любого мегаполиса.
В плане дальнейшего исследования проверить в медицинских учреждениях информацию о накоплении тяжелых металлов в тканях жителей НПР.
Список литературы:
1. , Пивоваров человека.- М: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2001.
2. , Мызина химия: учебник для химии, биологии специальных ВУЗов. - М: Высшая школа, 2003.
3. , , Кутузова основы жизнедеятельности человека: учебное пособие для студентов. М: Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 2005.
4. Годуэл Мелес.- Биохимия человека. - М: МИР, 1993.
5. , Новицкий климат Норильска. - М.: «Гарт», 1999.
6. , Новицкий климат Норильска. - М.: «Гарт», 2003.
7. Бинтам, Макс Коста, Илия Эйхенбергер Некоторые вопросы токсичности ионов металлов: научное издание. - М: Мир, 1993.
8. , Бучаченко библиотека химических элементов. - М: Наука, 1983.
9. Незаменимый минимум // Первое сентября. Биология, 2000. -№25.
Приложение 1
Таблица 1. Валовой объем металлов, выпадающих на территорию НПР
Содержание тяжелых металлов (т/год) | ||||||||||
Ni | Cu | Zn | Mn | Ti | Co | Ag | Cr | Pb | V | |
Пыль | 447 | 782 | 1189 | 61,5 | 315 | 20 | 1,7 | 85 | 112 | 13,6 |
Осадки | 195 | 110 | 154 | 288 | 121 | 20 | 0,5 | 59,5 | 5 | 2,4 |
Всего | 642 | 892 | 1343 | 349,5 | 436 | 40 | 2,2 | 144 | 117 | 16 |
Таблица 2. Превышение ПДК в различных биологических объектах
Район отбора проб | Вид растения | Ni | Cu | Zn | Cd | Pb |
Водопад "Красные Камни" | ягоды | - | 2 | - | 0 | 0 |
грибы | - | 4 | 4 | 0 | 0 | |
Профилакторий "Валек" | ягоды | - | 2 | - | 0 | 0 |
грибы | 8 | 25 | 6 | 46 | 6,5 | |
грибы | - | 5 | 3 | 20 | 0 | |
Талнахская обогатительная фабрика | ягоды | - | 1,3 | - | 0 | 0 |
грибы | 1,5 | 9 | 5 | 22 | 3 | |
Дудинка | ягоды | - | 3 | - | 0 | 0 |
грибы | - | 3 | 0,5 | 0 | 0 | |
Алыкель | ягоды | - | 3 | 2 | 0 | 2 |
грибы | 3,5 | 11 | 5 | 26 | 0 |
Таблица 3. Группы конкурентных металлов с подобными радиусами
Ионные радиусы, нм | 0,073-0,075 | 0,069-0,073 | 0,095-0,102 | 0, |
Группы конкурентных металлов | Сu2+ | Сu2+ | Cd2+(0,095) | Mn (0,083) |
Со2+ | Mg2+ | Ca2+(0,100) | K(0,138) | |
Fe2+/3+ | Ni2+ | Na+(0,102) | - | |
Zn2+ | - | - | - |
Приложение 2
Таблица 4.
Биологические функции металлов жизненно необходимые для человека
Металл | Функция |
Кальций | Решающая роль во многих процессах: в мускульном сокращении, свертывании крови, реализации нервных импульсов, образовании микроканальцев, межклеточных взаимосвязях, гормональных ответах, оплодотворении, минерализации, в слиянии, слипании и росте клеток. |
Магний | Нормальное функционирования многих ферментов. Участие ионов Mg2+ в формировании структуры рибосом, нормальной деятельности нервных клеток. |
Калий | Компонент калий-натриевого насоса. Нормализует давление крови и работу сердца. |
Железо | Присутствие в составе ферментов дыхательной цепи митохондрий, обеспечивающей клетку молекулами АТФ (следовательно, и энергией). |
Медь | Влияние на процесс тканевого дыхания. Порфириновые соединения меди служат звеном при синтезе гемоглобина; необходима для всасывания железа в кишечнике, правильного развития соединительных тканей и кровеносных сосудов. Воздействие ионов на метаболизм некоторых витаминов (В12, С, А). |
Цинк | Связь с действием энзимов, жизненно необходимых для развития репродуктивных органов, работы простаты и активности мужских гормонов. Связь с риновирусами, вызывающими простуду, предотвращение их дальнейшего размножения. Участие в каталитических, структурных и регуляторных процессах, в регенерации. Влияние на метаболизм углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот. Помощь в регуляции генов и в поддержании мембранных структур и функций. |
Кобальт | Влияние на синтез мышечных белков, образование нервных волокон. Помощь включению иона железа в молекулу гемоглобина. |
Никель | в малых количествах активация таких пищеварительных ферментов - панкреатических липаз и пепсина. Присутствие в РНК, участие в сохранении структуре молекулы. |
Молибден | Азотистый обмен. Помощь ферменту ксантиноксидазе, превращающему ксантин и другие пуриновые основания в мочевую кислоту |
Титан | Участие в построении эпителиальной ткани и процессах кроветворения. |
Кремний | Участие в построении эпителиальной ткани |
Ванадий | |
Марганец | Активатор ферментов, необходим для синтеза гликопротеинов. |
Приложение 3
Рисунок 1. Причины токсичности металлов. Вытеснение необходимых металлов из их активных мест
 |
Рисунок 2. Причины токсичности металлов. Связывание части макромолекулы, необходимой для нормальной жизнедеятельности организма
 |
Рисунок 3. Причины токсичности металлов. Сшивание молекул с образованием вредных для организма биологических агрегатов
 |
Рисунок 4. Причины токсичности металлов. Деполимеризация биологически важных макромолекул
 |
Приложение 4
Опыт №1
Рисунок 5. Определение возможности поглощения ионов Сu2+, Ni2+, Zn2+ биологическими объектами
|
|
|
1 – CuSO4 2 – CuSO4 после экстракции грибами | 3 – NiSO4 4 – NiSO4 после экстракции грибами | 5 – ZnSO4 6 – ZnSO4 после экстракции грибами |
Опыт №2
Рисунок 6. Определение конкуренции ионов металлов за места связывания
|
|
| |
1 - CuSO4 + NiSO4 2 - CuSO4 + NiSO4 после экстракции грибами | 3- CuSO4 + ZnSO4 4 - CuSO4 + ZnSO4 после экстракции грибами | 5 - CuSO4 + MgSO4 6 - CuSO4 + MgSO4 после экстракции грибами | 7 – NiSO4 + MgSO4 8 – NiSO4 + MgSO4 после экстракции гриба |
Приложение 5
Опыт №3.
Рисунок 7. Изучение возможности вытеснения необходимыми металлами металлов токсичных.
|
1 – MgSO4 после экстракции грибами 2 – CaCl2 после экстракции грибами 3 – ZnSO4 после экстракции грибами |
Опыт №4
Рисунок 8. Определение наличия тяжелых металлов в грибах естественных биоценозов
|
|
|
Грибы, собранные на территории о. Лама: 1 – MgSO4 2 – CaCl2 | Грибы «Тайны леса» производитель г. Иваново: 3 – MgSO4 4 – CaCl2 | Грибы района турбазы «Жарки»: 5– MgSO4 6 – CaCl2 |
Приложение 6
Таблица 5. Минеральный состав витаминных комплексов
Название | Zn, мг | Mg, мг | Mn, мг | Mg, мг | Ca, мг |
Мульти-табс. Классик | 15 | 2 | 2,5 | 75 | 0,7 |
Мульти-табс. Малыш | 5 | 1 | 1 | - | 0,5 |
Мульти-табс. Юниор | 15 | 2 | 2,5 | - | 0,58 |
Мульти-табс. Тинейджер | 7 | 0,7 | 2 | 50 | 200 |
Компливит | 2 | 750 | 2,5 | 16,4 | 0,58 |
Компливит-актив | 5 | 10 | 1 | 22 | 0,58 |
АлфаВИТ для детей | 5 | 0,7 | - | 30 | 100 |
АлфаВИТ | 15 | 2 | 2,5 | 40 | 100 |
АлфаВИТ 50 плюс | 15 | 1 | 2,5 | 60 | 300 |
Витрум | 15 | 2 | 2,5 | 100 | 162 |
Дуовит для женщин | 15 | - | - | 50 | 450 |
Дуовит для мужчин | 15 | - | - | 50 | 450 |
Супрадин | 15 | 2 | 3,5 | 100 | - |
Горный кальций D3 | - | - | - | 250 |
