Ультрамикроэлементы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

им. К. Г. РАЗУМОВСКОГО»

В г. Ростов-на-Дону

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Пищевая химия»

Тема: Ультрамикроэлементы

 

 

 

 

 

Выполнил студент 

Цой Татьяна Л.

Специальность 016735

2 курс

 

Преподаватель

Ковалевский В.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2014г. 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         

 

 

 

 

 

 

 

                                               План:

 

                                        1.Определение

 

                                        2. Биологическая роль ультрамикроэлементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЛЬТРАМИКРОЭЛЕМЕНТЫ (от лат ultra — сверх, за пределами и микроэлементы), элементы, содержащиеся в живых организмах в ничтожно малых количествах (от 10~6 до 10~12%). К ним относятся селен (Se), уран (U), ртуть (Hg), радий (Ra), гелий (Не), бериллий (Be), неон (Ne), аргон (Аг), скандий (Sc), галлий (Ga), криптон (Кг), сурьма (Sb), цирконий (Zr), ниобий (Nb), родий (Rh), рубидий (Rb), серебро (Ag), кадмий (Cd), индий (In), теллур (Те), йод (I), ксенон (Хе), тантал (Та), вольфрам (W), золото (Аи), таллий (Т1), висмут (Bi), торий (Th), Роль этих элементов в питании растений слабо изучена.

                                 

1. Золото. 
Некоторые соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезенке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении. 
 
    2. Радий. 
    Радий сильно токсичен. Около 80% поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы и опухоли. 
 
    3. Литий. 
    Литий в незначительных количествах присутствует в живых организмах, но, по-видимому, не выполняет никаких биологических функций. В организме среднего человека (масса 70 кг) содержится около 0,7 мг лития. Токсическая доза 90-200 мг. 
 
    4. Бериллий. 
    В живых организмах бериллий, по-видимому, не несет никакой биологической функции. Его содержание в организме среднего человека (масса тела 70 кг) составляет 0,036 мг, ежедневное поступление с пищей — около 0,01 мг. Летучие и растворимые соединения бериллия, а также пыль, содержащая бериллий и его соединения, очень токсичны. Бериллий замещает в ферментах магний и обладает ярко выраженным аллергическим и канцерогенным действием. Его присутствие в атмосферном воздухе приводит к тяжелому заболеванию органов дыхания — бериллиозу. Следует отметить, что эти заболевания могут возникнуть через 10-15 лет после прекращения контакта с бериллием. Для воздуха ПДК в пересчете на бериллий составляет 0,001 мг/м3. 
 
    5. Бор. 
    Роль бора в животном организме не выяснена. В мышечной ткани человека содержится (0,33-1)•10-4% бора, в костной ткани — (1,1-3,3)•10-4%, в крови — 0,13 мг/л. Ежедневно с пищей человек получает 1-3 мг бора. Токсичная доза — 4 г. 
 
    6. Алюминий. 
    В организм человека алюминий ежедневно поступает с пищей (около 2-3 мг), но его биологическая роль не установлена. В среднем в организме человека (70 кг) в костях, мышцах содержится около 60 мг алюминия. 
 
    7. Кремний. 
    Для некоторых организмов кремний является важным биогенным элементом. Он входит в состав опорных образований. Мышечная ткань человека содержит (1-2)•10-2% кремния, костная ткань — 17•10-4%, кровь — 3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния. 
    Соединения кремния не ядовиты. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, образующихся, например, при взрывных работах, при долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т. д. Микрочастицы SiO2, попавшие в легкие, в них кристаллизуются, а возникающие кристаллики разрушают легочную ткань и вызывают тяжелую болезнь — силикоз. Чтобы не допустить попадания в легкие этой опасной пыли, следует использовать для защиты органов дыхания респиратор. 
 
    8. Ванадий. 
    Ванадий постоянно присутствует в тканях всех организмов в ничтожных количествах. В растениях его содержание (0,1-0,2%) значительной выше, чем в животных (1•10–5-1•10–4%). По-видимому, ванадий участвует в некоторых окислительных процессах в тканях. Мышечная ткань человека содержит 2•10–6% ванадия, костная ткань — 0,35•10–6%, в крови — менее 2•10–4% мг/л. Всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) 0,11 мг ванадия. Ванадий и его соединения токсичны. Токсическая доза для человека 0,25 мг, летальная доза — 2-4 мг. Для V2O5 ПДК в воздухе 0,1-0,5 мг/м3. 
 
    9.Хром. 
    Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови. 
    Металлический хром практически нетоксичен, но металлическая пыль хрома раздражает ткани легких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим. ПДК хрома(VI) в атмосферном воздухе 0,0015 мг/м3. 
 
    10. Никель. 
    Никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития организмов. Однако о его роли в живых организмах известно немного. Известно, что никель принимает участие в ферментативных реакциях. В организме он накапливается в ороговевших тканях. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице. Токсическая доза (для крыс) — 50 мг. Особенно вредны летучие соединения никеля, в частности, его тетракарбонил Ni(CO)4. ПДК соединений никеля в воздухе составляет от 0,0002 до 0,001 мг/м3 (для различных соединений). 
 
    11.Мышьяк. 
    Мышьяк и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. Помощь и противоядия при отравлении мышьяком: прием водных растворов Na2S2O3. Промывание желудка, прием молока и творога; специфическое противоядие — унитиол. ПДК в воздухе для мышьяка 0,5мг/м3. Работают с мышьяком в герметичных боксах, используя защитную спецодежду. Из-за высокой токсичности соединения мышьяка использовались Германией как отравляющие вещества в Первую мировую войну. 
    На территориях, где в почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб. 
 
    12. Селен. 
    Микроэлемент (массовая доля в организме 10–5–10–7%). 
    В организм человека селен поступает с пищей (55–110 мг в год). Концентрируется в печени и почках. При больших дозах в первую очередь накапливается в ногтях и волосах, основу которых составляют серосодержащие аминокислоты. Атомы селена замещают атомы серы: 
            R–S–S_–R + 2Se = R–Se–Se_–R + 2S 
    Селен входит в состав активных центров ферментов: формиатдегидрогеназы, глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы, в активном центре которой содержится остаток аминокислоты — селеноцистеина: 
    Селен способен предохранять организм от отравления ртутью и кадмием, так как связывает их. Существует взаимосвязь между высоким содержанием селена в рационе и низкой смертностью от рака. 
    Пары селена ядовиты. ПДК аморфного селена в воздухе 2 мг/м3, SeO2, Na2SeO3 — 0,1 мг/м3. ПДК селена в воде 0,01 мг/м3. 
 
    13. Бром. 
    При работе с бромом следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, перчатками. ПДК паров брома 0,5 мг/м3. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001% (по объему) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных путей, удушье. При попадании в организм токсическая доза составляет 3 г, летальная — от 35 г. При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух, для восстановления дыхания можно на небольшое время пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом, на короткое время периодически поднося его к носу пострадавшего. Дальнейшее лечение должно проводиться под наблюдением врача. Жидкий бром при попадании на кожу вызывает болезненные ожоги. 
 
    14. Стронций. 
    Соединения стронция токсичны. При попадании в организм возможно поражение костной ткани и печени. ПДК стронция в воде 8 мг/л, в воздухе для гидроксида, нитрата и оксида 1 мг/м3, для сульфата и фосфата 6 мг/м3. 
 
    15. Рутений. 
    Летучие и растворимые соединения рутения вызывают аллергию, раздражают слизистые оболочки, вызывают их изъязвление. ПДК для содержания аэрозоля RuO2 в воздухе рабочих помещений 1 мг/м3. 
 
    16. Серебро. 
    Серебро — примесный микроэлемент растительных и животных организмов. В организме человека общее содержание серебра составляет несколько десятых грамма. Физиологическая роль серебра неясна. Соединения серебра токсичны. При попадании в организм больших доз растворимых солей серебра наступает острое отравление, сопровождающееся некрозом слизистой желудочно-кишечного тракта. Первая помощь при отравлении — промывание желудка раствором хлорида натрия NaCl, при этом образуется нерастворимый хлорид серебра AgCl, который и выводится из организма. 
    Ион Ag+, попадая на тело, вызывает ожог. 
    Серебро бактерицидно, при 40-200 мкг/л погибают неспоровые бактерии, а при более высоких концентрациях — споровые. 
    ПДК серебра в воздухе 0,1–0,5 мг/м3. 
 
    17. Кадмий. 
    Пары кадмия и его соединения токсичны, причем кадмий может накапливаться в организме. В питьевой воде ПДК для кадмия 10 мг/м3. Симптомы острого отравления солями кадмия — рвота и судороги. Растворимые соединения кадмия после всасывания в кровь поражают центральную нервную систему, печень и почки, нарушают фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей. 
 
    18. Индий. 
    Индий токсичен. ПДК в воздухе 0,1 мг/м3. Индиевая пыль вызывает воспалительные и склеротические воспаления легких, поражает печень и другие внутренние органы. Растворимые соединения индия раздражают кожу, глаза, слизистые оболочки. 
 
    19. Олово. 
    О роли олова в организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1-2)• 10–4% олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2-3,5 мг. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз — поражение легких. Очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3, ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках — 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека — 2 г. 
 
    20. Сурьма. 
    Сурьма относится к микроэлементам, содержание в организме человека 10–6% по массе. Постоянно присутствует в живых организмах, физиологическая и биохимическая роль не выяснена. 
    Накапливается в щитовидной железе, угнетает ее функцию и вызывает эндемический зоб. Однако, попадая в пищеварительный тракт, соединения сурьмы не вызывают отравления, так как соли Sb(III) там гидролизуются с образованием малорастворимых продуктов. 
    Пыль и пары Sb вызывают носовые кровотечения, сурьмяную «литейную лихорадку», пневмосклероз, поражают кожу, нарушают половые функции. Для аэрозолей сурьмы ПДК в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м3, в атмосферном воздухе 0,01 мг/м3. ПДК в почве 4,5 мг/кг, в воде 0,05 мг/л. 
 
    21. Теллур. 
    Теллур и его летучие соединения токсичны. Попадание в организм вызывает тошноту, бронхиты, пневмонию. ПДК в воздухе 0,01 мг/м3, в воде 0,01 мг/л. При отравлениях теллур выводится из организма в виде отвратительно пахнущих теллуроорганических соединений. 
    Микроколичества Te всегда содержатся в живых организмах, его биологическая роль не выяснена. 
 
    22. Ртуть. 
    В книге Гарсиласо де ла Вего есть строки: «Короли инков знали о ртути и восхищались ее подвижностью и движением, однако они не знали, что можно из нее и с ее помощью делать. Они не нашли полезного применения ей в своих службах, скорее они почувствовали, что ртуть причиняет вред жизни тех, кто ее добывал и занимался ею, ибо они видели, что она вызывала у них дрожь и потерю сознания. По этой причине... они запретили законом добывать и вспоминать о ней; и индейцы выполнили это столь усердно, что даже имя ее было стерто в их памяти и исчезло из языка». 
    Ртуть и ее соединения высокотоксичны. Пары и соединения ртути накапливаясь в организме человека, сорбируются легкими, попадают в кровь, нарушают обмен веществ и поражают нервную систему. Признаки ртутного отравления проявляются уже при содержании ртути в концентрации 0.0002–0.0003 мг/л. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений. 
    Но вот интересный факт: ртуть обнаружена в молекулах ДНК. Возможно, она участвует в передаче наследственной информации. 
    Сулема HgCl2— важнейший антисептик, применяют при разбавлениях 1:1000. Оксид ртути(II), киноварь HgS применяются для лечения глазных и кожных и венерических заболеваний. Киноварь также используют для приготовления чернил и красок. В древности из киновари готовили румяна. Каломель Hg2Cl2 используется в ветеринарии в качестве слабительного средства. 
 
    23. Рений. 
    Растворимые соединения рения мало токсичны, однако его металлическая пыль может вызывать интоксикации и заболевания дыхательных путей. 
 
    24. Осмий. 
    Соединения осмия, особенно легколетучие, сильно ядовиты. Тетраоксид OsO4 раздражает слизистые, поражает органы дыхания. ПДК в воздухе 0,002 мг/м3. 
 
    25. Радий. 
    Радий сильно токсичен. Около 80% поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы и опухоли. Соли радия используются в медицине для приготовления радоновых ванн. 
 
    26. Уран. 
    В микроколичествах (10-5-10-8 %) обнаруживается в тканях человека. Соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте (около 1%), в легких — 50%. Основные депо в организме: селезенка, почки, скелет, печень, легкие и бронхолегочные лимфатические узлы. Содержание в органах и тканях человека не превышает 10-7 гг. 
    Уран и его соединения высокотоксичны. Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана ПДК в воздухе 0,015 мг/м3, для нерастворимых форм урана ПДК 0,075 мг/м3. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы. 
 
    27. Радон. 
    Радионуклиды радона обусловливают более половины всей дозы радиации, которую в среднем получает организм человека от природных и техногенных радионуклидов окружающей среды. Распад ядер радона в легочной ткани вызывает микроожог. Если концентрация радона в воздухе значительна, то попадание его в легкие может вызвать онкологическое заболевание. 
    ПДК радона в воздухе помещений 100 Бк/м3. Предельно допустимое поступление Rn через органы дыхания 146 Мбк/год. 
 
    28. Свинец. 
    Свинец и его соединения — токсичны. Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение. ПДК в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м3, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0 мг/кг. Выброс свинца в Мировой океан 430-650 тысяч т/год. 
 
    29. Таллий. 
    Таллий и его соединения высокотоксичны вследствие того, что катион Tl+ образует прочные соединения с серосодержащими лигандами: 
            Tl++R–SH=R–S–TI+Н+ 
    Поэтому соединения Tl+ подавляют активность ферментов, содержащих тиогруппы SH. 
    Вследствие близости радиусов K+ и Tl+ эти ионы обладают сходными свойствами и способны замещать друг друга в ферментах. Попадание в организм даже очень незначительных количеств соединений Tl+ вызывает выпадение волос, поражение нервной системы, почек, желудка. 
    ПДК в воде 0,0001 мг/л, для соединений таллия в воздухе рабочих помещений 0,01 мг/м3, в атмосферном воздухе 0.004 мг/м3. В качестве противоядия используют серосодержащую аминокислоту цистеин HS–CH2CH(NH2)COOH.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники

 
http://smirnov-research.narod.ru/index.html

http://sortov.net/veschestva/ultramikroelementy.html